生态系统修复与构建过程中的水生植物品种选择_以惠州西湖生态系统的修复与构建工程为

第21卷第2期2008年4月污染防治技术P O L L U T I O NC O N T R O LT E C H N O L O G Y V o l . 21, N o . 2

A p r . , 2008

生态系统修复与构建过程中的水生植物品种选择

———以惠州西湖生态系统的修复与构建工程为例

柴　夏, 　刘从玉, 　谢　超, 　蔡玉巧

(南京中科水治理工程有限公司, 江苏南京　210008)

摘　要:广东惠州西湖, 属于城市浅水型湖泊。惠州市政府采用截污、清淤、引清水三管齐下的措施进行了分湖整治, 但治理的生态效果不明显, 常年水色为黄绿色, 透明度(S D ) 在0. 3m 左右。在生态修复过程中, 由于水体的S D 低, 藻类和悬浮物含量高, 苦草等清水型沉水植物很难成活。通过种植水龙, 喜旱莲子草、黑藻、狐尾草等为先锋植物, 使叶绿素a (C h l a ) 下降67. 9%,S D 提高到1m 以上, 各理化指标均有不同程度的改善, 然后种植苦草、金鱼藻等, 收到了很好的效果。

关键词:黑藻; 先锋植物; 透明度; 苦草中图分类号:X 171　　　文献标识码:A

C h o i c e o f H y d r o p h y t e S p e c i e s i nR e m e d i a t i o n a n dB u i l d i n g o f E c o s y s t e m

———T a k i n g H u i z h o u E c o s y s t e m i nH u n a nP r o v i n c e a s a nE x a m p l e

C H A I X i a , 　LI UC o n g -y u , 　XI EC h a o , 　CA I Y u -q i a o

(N a n j i n g Z h o n g k e W a t e r T r e a t m e n t E n g i n e e r i n g C O . , L t d . N a n j i n g , J i a n g s u 210008, C h i n a )

A b s t r a c t :H u i z h o uG o v e r n m e n t u s e dt o a p p l y s e v e r a l m e a s u r e s s u c h a s s e w a g e i n t e r c e p t i o n , s e d i m e n t r e m o v a l a n d d i v e r s i o n f o r t h e We s t L a k e , a s h a l l o wl a k e i nH u i z h o uc i t y , b u t t h e r e s u l t s w e r e u n p l e a s a n t . D u e t o l o wS D , h i g h c o n t e n t o f a l g a e a n ds u s p e n -d e ds u b s t a n c e , s u b m e r g e d p l a n t s l i k eV a l l i s n e r i a S p i r a l i s u s u a l l yf a i l t os u r v i v e d u r i n g t h e e c o l o g i c a l r e m e d i a t i o n . B y i n t r o d u c i n g J u s s i a e a , A l t e r n a n t h e r a P h i l o x e r o i d e s , H y d i l l aV e r t i c i l l a t aa n df o x t a i l g r a s s a s p i o n e e r p l a n t s , t h e c h l o r o p h y l l a d e s c e n d e db y 67. 9%,S Dw a s i m p r o v e dt o a b o v e 1m e t e r a n de a c hp h y s i c a l a n dc h e m i c a l i n d e x h a d a ni m p r o v e m e n t t o d i f f e r e n t e x t e n t . T h e nb r i n g -i n g V a l l i s n e r i a s p i r a l i s a n d H o r n w o r t i n t o t h e s y s t e mc a ng a i n a b e t t e r e f f i c i e n c y .

K e yw o r d s :H y d r i l l a V e r t i c i l l a t a ; p i o n e e r p l a n t ;c l a r i t y ; V a l l i s n e r i a S p i r a l i s

引　言

惠州西湖是位于广东省惠州市的永久性淡水湖泊, 湖面面积为1. 46k m , 由平湖、丰湖、南湖、菱湖、鳄湖大小不等的五个子湖组成。南湖工程区是南湖的一部分, 工程区水面约12万m , 水深1. 5m 左右

[1]

2

2

在。西湖水生态系统以浮游植物为主, 浮游动物和底栖动物种类少且耐污种类占优势, 鱼的种类不多, 但数量较大。由于水体扰动, 沉积物中很大

一部分营养盐会通过再悬浮进入水体, 在没有大型水生植物的水体中, 这种过程尤为强烈, 因此T S S (有机和无机) 物质库较大, 表征之一是浑浊度较高, 透明度较低。有效改善西湖富营养化现状的方法, 就是增加水体自净能力, 修复和构建水生生态系统; 增加营养盐向沉积物相循环的通量, 同时相对减少营养盐从沉积物相向水相的通量。

在沉水植物种植过程中发现很多的问题, 由于水体浊度较高, 最高时达130N T U , 而浮游植物的

收稿日期:2007-12-25; 修订日期:2008-01-15

作者简介:柴　夏(1985—) , 男, 江苏徐州人, 助理工程师, 从事水生态修复研究。

[2]

[2]

。1995—2003年之间, 惠州市政府采

用截污、清淤、引清水三管齐下的措施进行了分湖整治, 目前已无污染源直接排入, 湖底淤泥进行了大规模的清理, 松软底泥面积较小, 且不超过30c m 。南湖各项污染年平均指标为T N 1. 5m g /L, T P 0. 26m g /L, 叶绿素a 69. 26μg /L, 最高可达140μg /L以上, S S 26m g /L, 最高在50m g /L以上, S D 在30c m 左右。

治理之前, 西湖水环境处于富营养化状态, 已经没有沉水、浮叶和挺水植物等大型水生植物存

2008年4月柴　夏等. 生态系统修复与构建过程中的水生植物品种选择———以惠州西湖生态系统的修复与构建工程为例·　19·

含量也很高, 叶绿素最高时为140μg /L, 严重影响苦草的生长。潘国权等研究表明:在60和90N T U 水体中, 水下光强不到自然光强的4. 5%,幼苗叶

[3]

片出现发黄、折断现象, 沉积物再悬浮对苦草的分蘖和块茎数也产生了明显的影响类的影响也比较大

[5]

[4]

N O N ) 、氨氮(A m m o n i a n i t r o g e n , N H N ) 按照2-4-国家地表水环境质量标准G B 3838—2002进行测定。湖泊富营养指数(T L I ) 评价, 采用金相灿、屠清

[7]

瑛的方法。叶绿素a 采用经过0. 45μm 的纤维滤膜抽滤200m L , 运用丙酮萃取方法进行测定2　结果与分析2. 1　种植先锋植物前后的水体变化

南湖水体在修复前, 呈现浮游植物为主的浊水状态。其主要特征为营养盐高, 透明度低, 底泥的再悬浮量大, 生物种群单一, 但数量很多。水质为地表水质标准劣五类水, 以1号点为例, 具体理化指标详见表1。先锋植物种植后, 长势良好, 水质有很大的改善, 透明度由原来的0. 30m 左右提高到1m , 叶绿素由原来的45. 701μg /L降低到16. 312μg /L。其他各指标均有不同程度的改善, 如图2所示。

表1　修复期对水体理化指标的影响情况

理化指标

-1

总磷/(m g ·L )

; 苦草受藻

[8]

。

。因此, 种植清水型沉水植

物, 在惠州西湖治理中是不可行的, 所以在生态修

复前期, 应选择适应性较强的植物品种。通过比较筛选, 决定选择水龙、喜旱莲子草、黑藻、狐尾藻为先锋植物。轮叶黑藻受到藻的影响比较小, 穗花狐尾藻是一种较为耐受悬浮泥沙水体的沉水植物, 长时间生长于高浊度(≥60N T U ) 的悬浮泥沙水体中, 其抗光抑制能力无显著的变化, 在高光照条件下, 光抑制程度和恢复能力差异不显著, 因而

[6]

有利于植株在高浊度水体中的存活。1　材料与方法1. 1　采样点的设置

根据工程区的大小、地形、地理位置和实际监测的需要, 在南湖工程区设三个监测点, 参见图1

。

[5]

修复前0. 29710. 032. 02080. 19720. 01230. 008745. 7010. 357. 825. 433569. 73

-1

先锋植物0. 08380. 06851. 65250. 0590. 99280. 025716. 31217. 614. 37. 855. 87

清水型植物0. 03130. 00260. 99370. 186270. 28470. 00350. 222　见水底

8. 111. 63. 633. 73

正磷酸盐/(m g ·L )

-1

总氮/(m g ·L ) -1硝氮/(m g ·L ) -1氨氮/(m g ·L ) -1亚硝氮/(m g ·L )

叶绿素a /(m g ·m -3)

透明度/m

p H

-1溶解氧/(m g ·L )

浊度/NT U 营养指数(T L I )

图1　南湖工程区示意及样点设置

沉水植物竞争生长空间, 减少了水体浮游植物

点位分别为:

1N :23°04′45. 43″, E :114°23′53. 88″; 2N :23°04′55. 30″, E :114°23′53. 46″; 3N :23°04′50. 09″, E :114°23′49. 51″。1. 2　试验方法

每月25日对惠州西湖的南湖工程区采样调查, 用E T 76020微电脑快速浊度测定仪测定浊度, 用萨氏盘测定透明度(S e c c h i d i s kd e p t h , S D ) ; 用p H S -3C 酸碱度计测定水体的p H 值。水化指标总磷(T o t a l p h o s p h a t e , T P ) 、总氮(T o t a l n i t r o g e n , T N ) 、正磷酸(O r t h o p h o s p h a t e , P O P ) 、硝氮(N i -4-t r a t e n i t r o g e n , N O N ) 、亚硝氮(N i t r i t e n i t r o g e n , 3-###

的光合速率。水龙和喜旱莲子草大量吸收水体中的营养盐, 使藻类生长受到抑制。有些沉水植物品

种可分泌针对藻类的生化活性物质, 杀死藻类或抑制其生长

[9]

。水龙和喜旱莲子草大量繁殖, 为浮

游动物及其他生物提供栖息和繁殖的场所, 因此扑食浮游藻类的浮游动物大量繁殖, 在一定程度上抑制了藻类的繁殖, 使生物的多样性有所提高。先锋植物的快速生长, 除了吸收水体中的营养盐和抑制藻类外, 还可以凝集水体中的悬浮颗粒, 促进其沉降。先锋植物密集的枝叶, 与水体有很大的接触面积, 可以吸附水体中的悬浮颗粒。另外, 植物

[9]

还可以分泌絮凝物质, 促进水体中的颗粒凝集。

·　20·柴　夏等. 生态系统修复与构建过程中的水生植物品种选择———以惠州西湖生态系统的修复与构建工程为例第21卷第2

期

图2　种植先锋植物对水体中叶绿素含量和浊度的改变

2. 2　种植清水型沉水植物后的水体理化指标变化

通过种植先锋植物, 水体的各理化指标均有不同程度的下降。先锋植物生长速度快, 使水体的各项指标在短期内均有很大的改善。但是, 先锋植物在生态修复中有很多弊端:

(1) 先锋植物生长迅速, 适应性强, 在生存竞争中具有很强的优势, 如果不加以限制, 有可能造成泛滥, 使植物品种单一, 生态失控。喜旱莲子草是一种适应性很强的外来入侵植物, 外来入侵植物的入侵, 要经历一个从个体到种群的过程, 形成种群后, 就会对自然生态环境造成危害部分先锋植物进行清理。

[10]

比, 没有出现大幅度的降低, 这说明沉水植物黑藻吸收的磷直接来自于沉积物

[12]

[11]

。王圣瑞等在黑藻

对不同磷化合物的转化与吸收试验中, 也得出类似的结果。黑藻的种植虽然减少了水体中的藻类含量和降低了悬浮物, 但对上覆水的营养盐降低较少, 因此, 用黑藻来大幅度降低上覆水中的营养盐是不可行的。

苦草能显著提高水质, 表现为电导率、总磷含量明显降低, 溶解氧和p H 值均明显增加

[13]

。由

于水生植物大量吸收利用水中氮、磷等营养物质, 并改变了水体的环境因子, 导致水体底泥中的磷更易于固定, 即减缓了底泥中磷的释放, 降低了水体中总磷的含量

[14]

, 因此要对

(2) 沉水植物以黑藻生长速度最快, 生物量最大。郭万春等试验表明:在生长有沉水植物黑藻的模拟水体中, 沉积物的磷含量减少得最多。在生长有黑藻的模拟水体上覆水中, 磷的总含量同空白相

。因此, 清除部分先锋植物, 种

植苦草, 构建苦草-黑藻群落, 水体理化指标得到

了很大的改善(详见表1) , 总磷、总氮较修复前和种植先锋植物后有大幅度下降, 见图3

。

图3　种植不同植物后的营养盐变化

3　总结与讨论

(1) 通过种植水龙, 喜旱莲子草、黑藻、狐尾草等先锋植物, 能够大幅度降低水体中的悬浮物, 有较强的抑制藻类生长和繁殖, 对水体透明度有很大的改善。但先锋植物生长快, 易造成生态失衡, 且对上覆水体中的营养盐吸收效果不理想。(2) 清除部分先锋植物, 种植以苦草为主的清水型水生植物。水生植物大量吸收利用上覆水体中的氮、磷等营养物质, 减缓底泥中的磷的释放, 对富营养化水体的治理效果明显。

(3) 先种植先锋植物, 改善水体的理化指标, 然后种植清水型植物, 为治理透明度低、藻类和悬浮物含量高的水体提供了一个较好的途径, 对类似的水体治理也有一定的指导意义。

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(下转第115页)

2008年4月杨瑞香. 环保档案管理信息化初探·115　·

要通过培训, 提高环保部门工作人员的整体素质, 使他们的知识及时得到更新, 掌握网络化办公、岗位业务、外语、管理学等必备知识。二是要重视人

才培养, 要在部门内部积极培养既懂电子档案, 又懂电子政务的复合型人才, 建立起一支掌握档案管(上接第20页)

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理和信息技术、知识结构合理的复合型档案管理人才队伍, 不断提高本部门档案信息化建设水平。三是要招聘人才, 为适应新技术发展的需要, 要重视

招聘人才, 特别是中高级专业人才不断充入到环保部门, 增强信息化管理的工作力量。

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·动态与简讯·

中国发现一特大鸣沙区

10年前, 中国科学院兰州沙漠研究所专家经考察发现, 著名的巴丹吉林沙漠是一个特大鸣沙区。这一发现引起了世界许多专家学者的关注。

2

巴丹吉林沙漠位于内蒙古高原西部, 面积达4. 92万k m , 是中国的第二大沙漠。沙漠内分布着不计其数的新月形、金

字塔形沙丘和各种形态复杂的沙山, 高度一般在200m 左右, 最高的在500m 以上。

专家在考察中发现, 巴丹吉林沙漠中的鸣沙分布非常广泛, 走进沙漠, 几乎到处都可以听到如飞机掠过天空而发出的轰鸣声, 有时因风而唱, 有时无风自鸣, 音调悦耳动听。

鸣沙又叫响沙、哨沙或音乐沙, 一般见于海滩和沙漠中, 但像巴丹吉林这样面积如此巨大的鸣沙区, 在世界上是绝无仅有的。巴丹吉林沙漠中, 无数的高大鸣沙山, 与144个内陆小湖相映成趣, 形成独特的沙漠景观, 是世界上极有开发价值的旅游资源。

济　宁

有趣的“雷劈数”

外国有位数学家卡布利加, 在一次旅行中遇到猛烈的暴风雨, 他看到路旁一块里程碑被雷劈成两半, 从里程碑上, 卡布利加发现了一个绝妙的数学关系:30+25=55, 552=3025。把劈成两半的数加起来, 再平方, 正好是原来的数字。除此之外, 还有没有别的数也具有这种性质呢? 经过速算的人很快就找到了另一个数:2025。

20+25=45, 452=2025。

前苏联的一位小朋友卡嘉也发现了一个新的“雷劈数”, 它是9801。98+1=99, 992=9801。

按照第一个发现者的名字, 这种怪数被命名为“卡布利嘉数”。现在已有许多办法可搜录这种数, 而最简便的办法就是在9与11的倍数中寻找, 例如上面提到的99; 另一种本身是9(或11) 的倍数, 而它的“紧邻”是11(或9) 的倍数, 例如上面提到的55, 它是11的倍数, 但55的“紧邻”54却是9的倍数。45也是如此。用这种方法, 人们果然找到了一个极其有趣的7777, 不难验算:

77772=60481729, 6048+1729=7777。

集　宁

空调机与热水器复合机组研制成功

一种将空调机组排放的废热转化为热水的、同时制冷与制热的复合机组, 由北京天鸣阳光太阳能科技有限公司研制成功, 该机组具备冷暖空调机和热水器的双重功能, 并比同等功能的热水器节电70%。国家知识产权局已经受理该项发明专利申请。他们还能将每个家庭的空调机与热水器改造成此种复合机。

园　丁