我国城市景观水体生态修复研究进展

我国城市景观水体生态修复研究进展

平新超，纪肖雨，崔建东

(河北农业大学海洋学院，河北 秦皇岛066000)

城市景观水体是城市人群居住环境中的重要组成部分，具有美化环境、保持水土、降低污染、提高人们精神享受的功能(李兴平，2015)。近年来，城市建设和工业生产的快速发展产生了大量的生活污水、工业废水，使得城市水体富营养化严重、藻类大量生长，影响了水体环境。目前各级政府陆续加大对环境的治理与保护，城市景观水体的修复治理变得尤为重要。

一、城市景观水体污染的原因与修复原理

1.水体污染原因 随着城市化的快速发展，城市的人口也在快速增长，与此一同增加的还有城市的工业用水和居民的生活用水。景观水体污染的主要原因是其他水源的进入，这些水源主要包括城市生活污水、工业生产废水和农村畜禽养殖污水(李燕等，2015)。此类污水虽然经过了一些处理可以排放，但是水体中还存在一定量的微量元素，加上河道窄，水体流动性差，水中的植物在死亡之后不能及时打捞，聚集在水体底部，长期往复，水中厌氧微生物大量繁殖，植物腐烂产生大量有机质等为微生物提供养料，进而引起水体变质变臭；又因为城市水体恢复力差，一些治理设备不能长期运转，水质会急剧恶化，严重污染城市的环境。

2.水体生态修复原理 城市景观水体修复技术是通过寻找水体污染主要原因，在维护水体周围生态环境和保护生物正常生长的前提下，使得被污染的水体环境得到改善或者恢复所运用的技术。其目的是结合现有的知识与技术，利用周围环境以及合成材料，建设一个自然、清新、可持续发展、具有一定恢复能力的城市景观水体(刘翔，2015)。通过对比多种水体生态修复措施，调查得出采用沉水植物和微生物修复城市景观水体的效果较好，修复过程中还有一定的观赏价值，是一种绿色修复技术(谭凯婷，2019)。

二、城市景观水体修复研究概况

景观水体的污染原因有很多，可以分为外源性污染和内源性污染。空气灰尘沉降，河流雨水混合以及其他污水净化后的流入等情况属于外源性污染；内源性污染主要来自动物的排泄物、植物的枯枝败叶以及浮游生物的沉积等(邱海燕等，2013)。在修复景观水体污染时，主要目的是去除水体中的氮磷营养盐，降低水体有机污染物以及抑制藻类富营养化等，从而使水体的生态得到恢复(黄勇，2016)。

1.去除水体中的氮磷 沉水植物去除水体中的氮磷主要是利用自身细胞的吸收作用和分泌促凝聚物质使水体中的小颗粒物沉淀，两种方式达到去除水中可溶性氮磷和颗粒状氮磷的目的(王立志等，2012；葛绪广等，2014)。由于水中含有多种多样的沉水植物，因此对于水体中氮磷去除也有很大差异。徐志嫱等(2015)以再生水作为补给水的景观水体作为研究对象，设置不同质量浓度总氮(TN)和总磷(TP)的再生水，用来模拟研究4种沉水植物对于水体中TN和TP的去除规律。研究发现罗氏轮叶黑藻对水体中TN的去除能力最强，而菹草对TN质量浓度的耐受范围较宽，伊乐藻对TP耐受范围最宽且降解速率最快，相对较差的则是金鱼藻，它表现出最低的氮磷去除能力以及较窄的氮磷耐受范围。总的来说罗氏轮叶黑藻和伊乐藻比另外两种沉水植物对于水体中氮磷的去除效果更好。樊恒亮等(2017)的实验调查中，通过种植金鱼藻、狐尾藻、苦草和马来眼子菜四种沉水植物，并分别设置三组不同浓度(低浓度组、中浓度组、高浓度组)来研究对水体中氮磷的去除率，结果显示在低浓度组(TN、TP的质量浓度分别为0.47、0.021毫克/升)中狐尾藻的氮积累量最大，苦草的磷积累量最大，因此在水体中氮磷质量浓度较低时种植这两种植物效果相对较好；而金鱼藻在中浓度组(TN、TP的质量浓度分别为1.40、0.072毫克/升)、高浓度组(TN、TP的质量浓度分别为2.18、0.090毫克/升)中对氮磷的积累量最大，所以氮磷质量浓度相对较高时种植金鱼藻是较优选择。

丁玲等(2018)研究发现，沉水植物在生长旺期对水体中的氮磷有明显的吸收效果，同时沉水植物的生物数量与氮磷的去除效率也呈一定的正相关。在一定范围内沉水植物的生物数量越多，对水体中的氮磷去除效率越高(Liu等，2018)。但是种植过多的沉水植物，对水体中氮磷的去除效率并不会继续提升，甚至会因数量过多导致净化效果减弱(Dai等，2012；陈双等，2018)。

综上，通过种植沉水植物对水体中总氮、总磷的去除可以发现，沉水植物可以有效吸收水体中的无机物，应种植多种不同沉水植物，合理利用植物对环境的适应力，使其对水体中氮磷的净化处于最佳状态。

2.降低有机污染物

沉水植物除了可以净化水体中的氮磷外，大量研究表明，沉水植物对水体中的有机物也有一定的去除作用(钟铮等，2014；戴青松等，2014)。吴振斌等(2001)调查表明，在长江中游的武汉东湖大型生物试验围隔系统中，围隔系统内水体的化学需氧量(COD)和生化需氧量(BOD)比对照围隔和大湖的水体低50%左右；由于种植了沉水植物，围隔系统内水体的有机物种类和数量明显低于对照围隔和大湖的水体。

水生植物对于污染水体的治理效果较好，成本低，操作简单，得到了广泛应用。近年来各级管理措施日渐完善，水生植物对于景观水体的生态修复技术日益提高，水体的生物多样性逐渐恢复。孙作登等(2012)研究发现，在生态修复实验后期阶段，沉水植物的死亡大于其生长效率，大量植物死亡、腐烂分解会产生新的有机营养元素溶解于水中，导致二次污染，甚至水体中的COD会高于原来的水平，且水体底部的沉积物对于水生植物和水体有机污染物的影响非常明显。因此在实际修复过程中需要定期收割和处理老化植物，以控制水体COD水平。

3.抑制水体中藻类过度生长

目前技术阶段，治理景观水体中藻类的生长方法主要有物理方法、化学方法和生物方法。在水生生态系统中，物理和化学的治理方式会产生一定的负面影响，而采用生物治理方法对生态影响则较小，效果更明显。在生物治理方面，景观水体的重要生物组成部分为沉水植物，其对藻类的抑制作用分为直接抑制和间接抑制。直接抑制就是沉水植物利用自身条件在吸收光照、占据生长空间和争夺营养物质上处于优势地位，而间接抑制是指沉水植物在水中生长时会吸收水中营养元素改变水体的理化环境，使藻类生长受到抑制(郭雅倩等，2020)。

在生物群落结构中，藻类处于食物链的底端，很多浮游动物和鱼都以其为食。在景观水体构造“藻类→浮游动物→鱼”的食物链，使藻类生长得以控制，水质得到净化，该方法具有成本低、效果好、生态友好等优点。

三、小结与展望

沉水植物作为净化水体的重要一员，在去除水体中氮磷、有机污染物和抑制藻类生长等方面起着重要作用。目前还没有一种沉水植物可以同时对这三种污染都能有效处理，因此城市景观水体修复的主要任务在于研究多种沉水植物对水体的修复效果，以及不同种类组合后的治理效果。在治理污染过程中要充分考虑沉水植物对环境的适应性和生长周期，确定最佳的组合并结合当地环境开展生态修复。

总之，水是生命之源，城市景观水体与人们生活紧密相连。随着我国人民生活水平的提高，城市居民对美好环境的需求日益增加，景观水体的污染治理进展也在日益加快。在修复城市景观水体中应考虑不同的污染采用不同的方式去治理，对多种治理方式取长补短，综合各治理方式的优点，同时也要考虑治理过程对周围环境和居民的影响，建立“美观、和谐、可持续发展”的理念，使我国城市景观水体环境治理工作取得显著成效。