大型水生植物水質(zhì)修復(fù)理論及其生態(tài)設(shè)計(jì)實(shí)踐-環(huán)境保護(hù)論文

On the Theory of Polluted Water Aquatic Macrophytes Bio-remedy

Abstract: With the urban environment deteriorating today, eco-design has grown to a guiding ideology of Landscape Architecture which aimed to coordinate the relationship between human and environment. Confront the characteristic of polluted water in our city,the theory of polluted water bio-remedy based on using of aquatic macrophytes is proved to have more suitable value. At the present stage，straight hydrophyte should be used as pioneerplant in city water aquatic macrophytes bio-remedy, and then progressively construct an all-round hydrophyte system. Meanwhile,further exploration should be made on its social education value,landscaping and recreation value, thus to give full play of its synthetic benefits and give service to sustainable development of city environment.

Key words: aquatic macrophytes; polluted water bio-remedy; ecological design

一、當(dāng)前水環(huán)境問題的復(fù)雜性

水體重金屬污染也是我國現(xiàn)階段城市水污染中一個(gè)不容忽視的一方面。水體中的重金屬主要來源于企業(yè)和礦山金屬冶煉過程中通過燃料燃燒所引起的大氣降落，重金屬污染地區(qū)的地表徑流和污水排放也是水體重金屬來源地的重要途徑。同時(shí)，被污染的水體又通過污水灌溉、疏浚、生物富集與生物轉(zhuǎn)移等方式造成陸地生態(tài)系統(tǒng)的再污染?？傮w來說，水體是環(huán)境中重金屬的最終歸宿，通常連地下水也難以避免。

二、以大型水生植物為主的水質(zhì)修復(fù)系統(tǒng)

自然水體本身都有一定程度的自凈能力。水體沿岸植被帶和水生生物的過濾、吸收作用能夠去除水體中所含有的營養(yǎng)或有害物質(zhì)，自然水體生態(tài)系統(tǒng)的這種自凈能力保證了水體在一定范圍的污染程度內(nèi)能夠通過自身的調(diào)節(jié)恢復(fù)到正常狀態(tài)^[4]。而我國城市內(nèi)部的湖泊與河道水體的駁岸多是人工砌筑的硬質(zhì)駁岸，水體沿岸毫無植被可言，生境被阻斷，水體流動(dòng)性差，導(dǎo)致自凈能力極差，同時(shí)，超量的外源污染更加速了現(xiàn)代城市水體生態(tài)系統(tǒng)的退化^[5]。在此情況下，通過人工干預(yù)的方法進(jìn)行水質(zhì)恢復(fù)成了水污染治理的必要手段。

治理水污染的方法有底泥疏浚、機(jī)械過濾等物理方法，也有使用殺藻劑等化學(xué)方法，此外，用木炭吸附藻毒素、放養(yǎng)魚類、乃至直接由污水處理廠處理等方法也都有一定成效。目前備受關(guān)注的水質(zhì)修復(fù)方法是以大型水生植物為主體的水生植被重建技術(shù)。大型水生植物不但自身能夠吸收、富集水體中的各種物質(zhì)，還能通過吸引微生物、低等動(dòng)物在其周圍聚集生存，進(jìn)一步提高對(duì)水體的凈化效果。此外，大型水生植物也能通過根系對(duì)底泥的固定作用限制底泥中所沉積的營養(yǎng)元素和有毒有害物質(zhì)的釋放。和其他水質(zhì)修復(fù)方法相比，水生植被重建措施具有投資少、綜合效益高等優(yōu)點(diǎn)，十分符合當(dāng)前我國國情需要，因此，在水污染治理的方法中，水生植被重建是目前我國湖泊污染負(fù)荷控制和水質(zhì)改善的重要生物措施。

針對(duì)水體的內(nèi)源、外源兩大類污染源以及已被污染的水體，經(jīng)過十多年的研究，關(guān)于以水生植被重建為主體的生態(tài)水質(zhì)修復(fù)理論已逐漸形成了以沉水系統(tǒng)、漂浮系統(tǒng)、挺水系統(tǒng)為基本類型，以大型水生植物為主體的水質(zhì)修復(fù)系統(tǒng)理想模式（見表1^[6-15]）

表1以大型水生植物為主的水質(zhì)修復(fù)系統(tǒng)理想模式^[6-15]

Table 1 ideal model of polluted water aquatic macrophytes bio-remedy

通過對(duì)該理想模式中三類不同水質(zhì)修復(fù)措施的原理和實(shí)踐結(jié)果的總結(jié)比較（表2），可知，以人工構(gòu)造濕地和沿岸植被緩沖帶為主要形式的挺水植物修復(fù)法在實(shí)踐中更具有可操作性。因此，在對(duì)該理想模式的實(shí)踐應(yīng)用中，可以將挺水系統(tǒng)水質(zhì)修復(fù)法作為先鋒的水質(zhì)修復(fù)方法，以漂浮系統(tǒng)和沉水系統(tǒng)為后期輔助修復(fù)方法，逐步構(gòu)建全方位的水質(zhì)修復(fù)工程系統(tǒng)。

表2 關(guān)于水質(zhì)修復(fù)系統(tǒng)理想模式的總結(jié)^[6-15]

Tabel 2（summary for polluted water aquatic macrophytes bio-remedy）

三、挺水系統(tǒng)水質(zhì)修復(fù)法在國內(nèi)的景觀應(yīng)用實(shí)踐

在城市水環(huán)境的生態(tài)設(shè)計(jì)中，挺水系統(tǒng)水質(zhì)修復(fù)法與景觀設(shè)計(jì)實(shí)踐的結(jié)合有著顯著的綜合效益，既能實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的可持續(xù)利用，又能改善城市景觀環(huán)境，在我國現(xiàn)階段的城市建設(shè)中有著十分廣闊的發(fā)展空間。

現(xiàn)已建成的影響較大的針對(duì)大型水體沿岸植被緩沖帶的生態(tài)修復(fù)的試驗(yàn)性實(shí)例如下：

1、南京地理與湖泊研究所在嚴(yán)重污染的太湖岸灘處進(jìn)行的大型生態(tài)恢復(fù)試驗(yàn)^[15]。試驗(yàn)者在試驗(yàn)之前借當(dāng)?shù)卣?duì)周邊環(huán)境進(jìn)行了排污管網(wǎng)和污水廠建設(shè)、周邊養(yǎng)魚塘廢除、底泥疏浚、養(yǎng)殖魚類清除等大量的前期工作。最終又通過修復(fù)濱湖沿岸帶、重建水生植被創(chuàng)建了一個(gè)生態(tài)景觀效果很好的新景觀，水質(zhì)變化也有了很大的改觀。從水質(zhì)修復(fù)的目的來看，其操作方式對(duì)城市設(shè)計(jì)中湖泊的恢復(fù)重建是一個(gè)很好的示范。

2、2001年在原粵中造船廠舊址上改建而成的岐江公園^[16]。歧江公園可以說是濱水地區(qū)景觀生態(tài)恢復(fù)設(shè)計(jì)在國內(nèi)最有影響的成功實(shí)踐，通過水體沿岸的梯田種植臺(tái)、臨水棧橋、水際植物群落等構(gòu)建軟質(zhì)駁岸。這類駁岸設(shè)計(jì)相對(duì)于傳統(tǒng)的硬質(zhì)駁岸更符合生態(tài)學(xué)和自然美學(xué)的原理，對(duì)于水體自凈功能的維護(hù)、水陸間生態(tài)流的交換、以及大型水生動(dòng)物生存環(huán)境的營造也有更強(qiáng)的效果。

現(xiàn)已建成的影響較大的以人工構(gòu)造濕地為主要生態(tài)修復(fù)方法的試驗(yàn)性實(shí)例如下：

1、北京中關(guān)村生命科學(xué)園的景觀水系實(shí)踐^[17]。該園區(qū)景觀的設(shè)計(jì)者收集園區(qū)生活和實(shí)驗(yàn)室污水，在溫室中集中處理，再經(jīng)過園區(qū)內(nèi)一系列人工濕地性質(zhì)、具有凈化功能的景觀水系進(jìn)入以湖泊水面和挺水植被為主的中央濕地，同時(shí)區(qū)域內(nèi)的雨水也被集中收入中央濕地，創(chuàng)造了一個(gè)經(jīng)濟(jì)的自然濕地水景。

2、成都活水公園^[18-19]。在該工程中，美國Keepers of the Waters組織的創(chuàng)始人Betsy Darmon和其他設(shè)計(jì)者一起成功地將污染水體生態(tài)修復(fù)的思想和城市設(shè)計(jì)、科普教育結(jié)合了起來，以嚴(yán)重污染的成都府南河為依托體，沿岸建成了我國最早的一個(gè)水環(huán)境生態(tài)恢復(fù)設(shè)計(jì)展示性(Eco-Revelatory Design)公園水體直接引自府南河，以兩架水車泵入全園最高處，經(jīng)一系列兼有厭氧沉淀、曝氣功能的水池、噴泉、跌水、流水等景觀單元和景觀化的水生植物塘、人工濕地系統(tǒng)處理后，歸入府南河中。從厭氧沉淀池到戲水池，游人可以親眼看到河水由濁變清的過程，并在此過程中受到深刻的思想教育。該方案獲世界人居獎(jiǎng)等三項(xiàng)國際大獎(jiǎng)，跟蹤報(bào)道也證明這是非常成功的一個(gè)案例。

目前，國內(nèi)關(guān)于大型水生植物水質(zhì)修復(fù)的研究已有了一定的積累，但在生態(tài)設(shè)計(jì)方面的實(shí)踐尚處于初級(jí)階段，其景觀游憩價(jià)值、社會(huì)教育價(jià)值有待于社會(huì)的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和推廣應(yīng)用。

作為大型水生植物水質(zhì)修復(fù)理論理想模式中最具有可操作性的水質(zhì)修復(fù)法，挺水系統(tǒng)修復(fù)法在和傳統(tǒng)的污水處理方法進(jìn)行比較時(shí)，存在很多優(yōu)勢：低投資、低能耗、處理過程與自然生態(tài)系統(tǒng)有著更大的相融性等，同時(shí)，也存在一個(gè)弱項(xiàng)——占地面積大。然而，從城市景觀的角度來說，挺水系統(tǒng)水質(zhì)修復(fù)工程中所包含的水體、植物、人工構(gòu)筑物、以及所占據(jù)的廣闊的空間和場地，恰是Landscape Architecture所需要的基本元素。因此，可以進(jìn)一步發(fā)掘挺水系統(tǒng)水質(zhì)修復(fù)法的景觀價(jià)值、休閑游憩價(jià)值，使其在實(shí)現(xiàn)水質(zhì)修復(fù)的同時(shí)，也能成為城市綠地系統(tǒng)的一部分。

結(jié)語

在當(dāng)前我國淡水資源日益緊張的情況下，大型水生植物水質(zhì)修復(fù)技術(shù)和Landscape Architecture需要被更緊密地結(jié)合在一起，以此在實(shí)現(xiàn)污染水質(zhì)修復(fù)的同時(shí)，創(chuàng)建綜合效益更高的城市景觀，成為城市水系統(tǒng)規(guī)劃與管理中的亮點(diǎn)，為城市環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

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