新型水生态修复措施
随着国内外水生态修复技术的成熟,监管部门对生态措施的选择不能仅局限于传统的技术措施,还要包括各种新的治理技术。如“食藻虫”技术、营造水下森林、微孔曝气增氧技术等。
1.食藻动物的驯化
城市化进程的加快,极大地改变了人类的生产生活方式。在人类的生产和生活中,氮、磷等污染物大量排入河流,加剧了河流水体的污染,最终导致河流水体中大量藻类特别是蓝藻,破坏了原有的生态系统和生态系统河流结构严重破坏了河水的自净能力,使水体中的污染物无法排放和消化,河水污染和富营养化严重。
蓝藻细胞大多具有较厚的海藻酸钠层,属于多糖类物质。此外,周围还有一层海藻酸盐,任何高等动物都很难有效地吞咽。蓝藻能分泌蓝藻毒素,对其他水生动物、人和动物都有极大的危害。国内外专家正试图用各种物理、化学、生物等方法来控制蓝藻的污染。蓝藻大规模爆发成为水体中的优势种群,导致水体透明度迅速下降,沉水植物无法光合作用,水生植物逐渐死亡和消失,生物多样性下降,导致水生态系统的失衡和崩溃,最终丧失水体的自净能力。
在这种情况下,为了改善这种状况,我们可以驯化食藻者,在短时间内吞食河水中的藻类和其他富营养化物质,同时,我们可以在短时间内分解污染物,使河水透明。食藻动物是大型枝角类浮游动物大型水蚤。经过人工驯化和改良,它以水体中的藻类和碎屑为生。每一个吃藻类的人一天可以吃几十倍于体重的食物。
食藻虫在进食和消化水体中的蓝藻后,能分泌出微弱的酸性排泄物,通过降低水体的pH值,有效抑制水体中蓝藻的生长。水体中蓝藻减少后,水体透明度增加,阳光直接进入水体底部,从而促进水生植物尤其是沉水植物群落的生长和建设,从而在沉水植物和食藻动物之间形成良好的共存。能够恢复水体中微生物、昆虫和浮游动物的多样性,实现新的生态平衡。随着蓝藻的减少和消失,水生植物真正形成了以沉水植物为主的生态环境。沉水植物在阳光照射下代替蓝藻进行水下光合作用,释放大量溶解氧,吸收水体中过量的氮磷等富营养物质,在溶解氧改善水生态系统,使河流长期保持清澈透明。水生植被恢复后,食藻动物携带的有益微生物扩散到底泥中,植物的光合作用可以有效地提高底泥中的含氧量,促进底泥中需氧微生物的繁殖,有利于水生昆虫和水生底栖生物的繁殖,并进一步形成底泥中营养物质的储存和水生植被共生下生态链的自我净化,从而促进底泥对物质和能量的自我净化吸收和转化。
在沉水植物吸收养分和河水生态系统综合作用的基础上,有效地发挥了氮的硝化作用、磷的沉降作用和抑制泥沙再悬浮的机理和作用,从而进一步达到抑制河水中氮、磷等富营养化物质消除的目的,然后逐步将蜗牛、贝壳等食藻昆虫和水生植物引入水中,供甲类、鱼类、虾类等高级水生动物吞食和利用。通过食物链的机制和转化,水体中的营养物质发生了转化。然后,通过水生植物的采集和鱼虾的捕捞,最终将江都水体的富营养化程度彻底转移。
食藻虫技术中使用的物种都是从自然环境中获得的。在实验室驯化、提纯、复壮后,引入景观水体后,随着生态系统的恢复,所提供的生态服务可大大增加,符合生态安全技术的规定。技术措施净化后的水质透明度可达1米以上,生态修复工程完成后三个月内达到地表Ⅲ—Ⅳ类标准,随着时间的推移水质将进一步改善;由于技术措施采用了全生物技术,因此,完全符合项目所要求的生态环境保护理念,不需要利用外部水源稀释,可以有效利用现有的水资源。
2.营造水下森林技术
“水下森林”生态修复技术的核心是建立以沉水植物为核心的健康水生态系统。由于它能有效地提高水体透明度,控制富营养化,改善环境景观,已广泛应用于风景区、池塘、湖泊、水库流域的水体治理,利用水生植物进行水体治理的投资少且可持续,特别是水下森林中沉水植物的净化能力非常强。只要水下森林系统建设成功,水体就能达到连续处理的效果。
沉水植物和漂浮植物在水生态系统中起着非常重要的作用,它们不仅具有重要的环境价值,而且是维持水生物多样性的基础,对水的净化起着很强的作用。沉水植物能吸收水体中多余的氮、磷等营养物质,并将其同化为自身的结构成分。通过释放溶解氧,可以提高水体的透明度,增强水体的自净能力。此外,沉水植物还可以改善沉积物的氧化,并为其他水生植物和微生物提供生存环境。因此,沉水植物是保证水生植被生态平衡的重要条件。
沉水植物是判断水体是否恶化的主要指标之一。当水体开始恶化时,沉水植物将逐渐消失,水环境将呈现藻类型浑水状态;当水体健康时,沉水植物将继续富集,水环境将呈现草型清水状态。因此,恢复水生态系统的关键是恢复淹没植被。当以沉水植被为核心的水生植物系统得到重建,并适当投入一定数量的水生动物来调节生态平衡时,可以保持水系统的长期稳定。沉水植物的生长繁殖受多种因素影响,影响沉水植物生长繁殖的主要环境因素如下。
(1)光照强度
沉水植物主要通过光合作用释放溶解氧来改善水环境,因此光照强度对沉水植物的生长和功能具有重要意义。水体透明度是影响光照强度的重要因素。当水体透明度较低时,水体中污染物较多,光很难通过水层进入水底,使沉水植物难以进行光合作用,在水体中生存,进而使水体难以恢复。因此,大量食藻昆虫可以放入水中,提高水体的透明度。一般来说,植物可以在水体透明度1.5倍的深度生长,或者种子可以正常萌发。水体恢复后,透明度恢复,沉水植物正常生长。但在雨季,要注意地表径流入河所携带的污染物,这会增加水体中的污染物和悬浮物,降低水体透明度。因此,即使恢复了水的透明度,仍需加强监督监测,及时采取有效措施,严格维护和控制水的透明度。(https://www.daowen.com)
(2)营养盐
水体富营养化程度影响着沉水植物的生长和繁殖。水体富营养化程度高,水体污染严重,营养盐浓度高,超过沉水植物的耐受范围,沉水植物难以生长和生存。当水体富营养化程度较低甚至处于正常水体状态时,营养盐浓度较低,在沉水植物的耐受范围内,沉水植物可以正常生长繁殖。
(3)底质
城市河底物质由多种物质组成,能为各种沉水植物的生长繁殖提供必要的营养。不同的河底物质具有不同的营养成分和环境条件。因此,在选择沉水植物时,应根据城市河道底质的实际情况和沉水植物的生长规律,选择合适的沉水植物。
(4)悬浮物
悬浮物主要通过影响水体透明度来影响沉水植物的生长。在恢复期,主要通过添加食藻剂和适当的曝气来减少其不良影响。一般情况下,当雨季或小强度泄洪导致悬浮物增多时,系统可自行恢复。
(5)温度
沉水植物对水环境温度的敏感性较差。当环境温度变化时,沉水植物的生长不受影响,但对其季节性生长有显著影响。
3.微孔曝气增氧技术
微孔曝气复氧技术是在河流水体底部布置一套完整的微孔曝气装置,通过强微孔曝气对水体进一步复氧,是生态恢复的重要工程保证手段。在这一过程中,需要综合考虑不同河源的水质、水文特征、河流污水排放量等因素,提高水体氧化还原潜能,减少耗氧物质,恢复水体的自净能力,
河水中溶解氧的充足是微生物生存和繁殖的前提和基础,主要指好氧微生物。如果没有足够的溶解氧,那么微生物就失去了生存的基础,无法生存,水中的食物链和生物链也会受到影响。曝气能有效地提高水中溶解氧的含量,通过向水中注入溶解氧,提高微生物的存活率和生物多样性,从而修复断裂的生物链,逐步恢复生态系统。
曝气不仅可以改善水体中的氧含量,而且可以通过氧气氧化水中的有机物,进而将有机物转化为二氧化碳、水等无机物,从而改善水体的好氧环境,恢复原有的微生物群落。同时,可以通过搅拌等机械功能改变水体的原始环境,使水体中的氧气均匀分布,从而减少水污染的发生。
此外,由于人类生产生活对河流的污染,污染物不断向河流排放,使河水中含有不同程度的沼气、氨氮等污染物。微孔曝气技术产生的溶解氧能有效地氧化河底污泥,改善水环境。