～年的水生态修复重建试验

为探索适合我国国情与环境条件的浅水湖泊治理理论与技术,2002年中华人民共和国科学技术部设立了“太湖水污染控制与水体修复技术及工程示范”(“863计划”)课题,其中的“重污染水体底泥环保疏浚与生态重建技术”就在西蠡湖实施,是整个项目中的一部分内容。

2003年6月至2005年西蠡湖实施了国家“863计划”工程中的生态重建成套技术,主要针对内源开展研究与工程示范;生态重建以营养盐消减、基底修复、生境改善、植被重建、稳态调控为主[9]。详见西蠡湖生态修复布局(图1-11)。

图1-11　西蠡湖生态修复布局
Fig. 1-11　Ecological restoration layout in west Lihu Lake
(摘自江苏省环境监测中心对“太湖水污染控制与水体修复工程示范”课题的监测报告)

(1)西蠡湖的水生态修复工程:2003年6月至2004年6月在西蠡湖实施了以下水生态修复工程。

①修复湖滨沿岸带,建立湖滨湿地:建成后,依据环境状况与景观配置需要,栽种芦苇、茭草等挺水植物,并配种睡莲、荇菜等浮叶植物,建立多种类型的湖滨景观湿地,以吸收水体营养盐,与藻类竞争、抑制藻类生长繁殖,为多种生物创造栖息环境(图1-12、图1-13)。

图1-12　水生态修复重建试验时栽种的挺水植物和浮叶植物
Fig. 1-12　Emergent and floating-leaved aquatic plant planted when carrying out water ecological restoration and reconstruction test

图1-13　2005年结合湖滨景观栽种的水生花卉
Fig. 1-13　Aquatic flower planted around lakeshore in 2005

②重建水生植被:利用各种水生植物栽培技术与群落优化配置技术,使水生植被覆盖度达到西蠡湖面积的30%。其中,挺水植物面积约3.0万m2,浮叶植物面积约6.0万m2,沉水植物面积约22.0万m2。

③恢复生物多样性:利用多种水生动物促进湖泊生态系统的自我调控和相对稳定性。

(2)围隔试验示范工程

①概况:2004年1月中科院南京地理与湖泊研究所为改善水质,在西蠡湖南岸开展了生态重建示范工程--大型围隔试验[10]。在西蠡湖南岸建立一个10万m2的大型试验围隔示范工程区(图1-14),内建有25m×25m的小型试验围隔区6个,以试验一些单项技术和综合措施与技术,探索水体的生态恢复途径和理论。如:按经典生物操纵理论,在大围隔内放养鲈、鳜、黑鱼等凶猛肉食性鱼类,作为清除草食性鱼类、杂食性鱼类及底层鱼类的补充手段,间接增加浮游动物的生物量,控制藻类生长;放养蚌、河蚬及中国圆田螺等大型底栖动物,增加摄食与削减藻类量,澄清水体;种植一些水生植物,放置生物浮岛,种植一些陆生和水生植物,增加迁移、转化和输出营养盐的途径和数量。稳定及增加生物多样性,发挥生态系统的自我调节作用,维持相对稳定性等[10]。

图1-14　西蠡湖的围隔试验区
Fig. 1-14　Barricading test area in west Lihu Lake
(摘自陈开宁等“太湖五里湖生态重建示范工程--大型围隔试验”)

②围隔试验区水质改善状况:随着栽种植物增加,围隔试验区水质逐步得到改善。2004年8月至2005年7月的水质监测结果(表1-3)显示,大型围隔内水体的总氮、总磷、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮和磷酸盐均值分别比西蠡湖(对照区)的下降20.7%、23.8%、35.2%、21.1%、45.6%和54.0%;水体透明度平均值也有较大幅度提高,平均从0.39m提高至0.70m;围隔试验区内外高锰酸盐指数和叶绿素a的均值差异不大,主要原因为虽然营养盐有较大幅度下降,夏季仍然出现大量藻类,并暴发蓝藻水华,但2005年蓝藻水华出现时间较短,仅8月份中的十多天时间[11]。

表1-3　2004年8月至2005年7月围隔试验区与西蠡湖的水质比较
Table 1-3　Comparison of water quality between barricading test area and west Lihu Lake from August 2004 to July 2005

注:横线上面是范围,横线下面是平均值。

(3)生态重建试验的启示:2005年,尽管围隔内已有大量水生植物生长,覆盖面积也达到40%～55%,水体营养盐已有大幅度削减,但夏季水体叶绿素a含量仍然很高,并有蓝藻水华发生。研其原因:首先,夏季水温较高,超过30℃,部分沉水植物生长减缓或停止生长,降低了对水体的净化能力。其次,许多植物进入衰老期,大量植物残体于水中腐烂分解也使许多营养物质重新回到水体中,造成二次污染,促进了藻类生长。同时,夏季较高的水温有利于蓝藻迅速生长,而浮游动物数量锐减,不能有效捕食蓝藻、降低藻类增长的压力。

在水生植物的恢复与重建试验中,受水体透明度影响小的挺水植物与浮叶植物,可以在重污染水体中直接栽种,且存活率较高。栽种沉水植物的需要:①水质清澈、透明度高的水域;②初期建立沉水植物群落要清除鱼类,有难度;③削减氮负荷,水体的TN含量应小于2mg/L。同时应注意,蠡湖疏浚加大了水体深度,不利于沉水植物恢复[9]。

该试验的启示:面对蠡湖生态系统退化、水体严重富营养化这一现实情况,采用单一技术措施很难取得显著成效,必须要用系统的方法,多技术、多措施有机地结合,疏通湖中污染质迁移、转化和输出的途径,依据变化的环境条件,因地制宜、循序渐进、逐步恢复生态系统良好的结构和功能。