食藻虫控藻引导水体生态系统修复的理论与实践.docx

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1、食藻虫控藻引导水体生态系统修复的理论与实践食藻虫控藻引导水体生态系统修复的理论与实践，张宏伟，何文辉，李巍，,（,上海勘测设计研究院，上海市逸仙路号；上海海洋大学,水域环境生态工程研究中心，上海市临港新城沪城环路号）,摘要:水体富营养化严重阻碍了社会经济发展和环境改善，其防治问题倍受关注。本文介绍了食藻虫控藻引导生态修复的基本原理、技术路线、实施步骤、发展方向，及其在城市景观水体和天然水域生态修复中的应用。经修复，水体透明度可达到,，以上，富营养物质氮、磷浓度大幅下降，水质达到国家?类标准，效果显著。，关键词:食藻虫，沉水植物，生态修复，富营养化，世博，近年来，由于城市化进程加快和工农业发展，

2、城市景观水体污染加居IJ,河道黑臭、水华频发，一些水体甚至丧失了应有的生态功能，极大阻碍了人类社会的进步和人民生活质量的提高。为了解决这个世界难题，国内外专家学者进行了大量的理论探索和实践研究，发展了各种污染防治技术，其中不乏成功案例，但也存在诸多问题，水体污染问题长期得不到很好解决,，。，年，上海市政府批准了上海市景观水系规划，要求通过治水治岸、添绿添景，构筑与上海国际化大都市形象相适应的“水清、岸绿、景美、游畅”的景观水系。，年举世瞩目的世博会将在上海举办，为充分体现“城市让生活更美好”主题，科学利用水生态修复技术，加快市区景观水体的生态修复进程，创造和谐的居住休闲环境，显得尤为重要。经过

3、多年研究、实践和探索，发展了食藻虫控藻引导生态修复技术体系，应用于河道、湖泊等水体的治理中，可使水体透明度大为提高，氮磷浓度大幅下降，水质达到国家?类标准，治理效果较为显著。，,传统生物治理方法，早在二十世纪初，欧美一些国家就关注湖泊营养化，并开展了研究和防治工作。近四十多年来，随着全球水体富营养化问题不断加剧，各国斥巨资治理，发展了许多技术方法。富营养化防治走过了从控制营养盐、直接除藻、到生物调控、生态修复的艰难历程。与物理、化学方法相比，生物方法具有治理彻底、负面效应小、成本低等优势，受到青睐。，传统的生物治理方法主要包括生物制剂法、生态工程法、生物控制法三大类。，生物制剂法，生物制剂法是

4、指从生物中提取活性物质制成抑藻菌剂、溶藻菌剂或噬藻体制剂除藻，或以微生物群改善水体以控制藻类。但仅限于小水体的治理，且环境稳定性、安全性问题亟待解决。，环境生态工程法，环境生态工程法通过构建人工湿地生态系统，利用物理、生物、化学协同作用处理富营养化水体。人工湿地能截留部分面源污染，吸收水体中的氮鳞元素，起到改善水质的作用，。但治理效果依赖于水体透明度，不适合于藻类水华严重的水体，且治理时间长，见效慢。，生物控制法，生物控制法是利用生态系统食物链原理和生物相生相克关系抑制藻类水华，达到防治富营养化目的，。种植挺水植物和浮叶植物能吸收水中营养元素，并通过遮阴作用和竞争作用抑制藻类，但也会阻碍水气界

5、面交换，造成水下厌氧环境。沉水植被的种植也依赖于水体补偿深度，往往由于水底光照不足，导致沉水植被难以成活，成为生态修复一大难题。，滤食性鱼类控藻在武汉东湖等地已运行多年，控制了蓝藻水华大面积爆发。但鱼类处于食物链较高营养级，其治理效率受到限制。甚至有学者认为，放养滤食性鱼类（白鲤）会加速磷的活化过程。，利用凶猛鱼类抑制食浮游动物的鱼类，从而间接促进浮游动物生长繁殖，能控制藻类爆发。但底栖肉食性鱼类的搅动易使底泥再悬浮，影响治理效果。另外，生物控制还需特别关注生态安全问题。，总之，单纯营养盐控制或直接除藻忽视了营养盐循环及生物之间的相互作用关系，治标不治本，效果难以保持。水生生态系统恢复的目的是

6、要再现一个物质能量流动通畅、能自我维持的生态系统。因此，生物调控应是治理富营养化最具前景的方向。但是，在治理前期需运用直接的、快速的治理技术以营造生态系统恢复的最适条件，两者应综合集成，相得益彰。，,食藻虫控藻引导生态修复理论，食藻虫控藻引导生态系统修复是一种综合生物治理技术，其核心思想是首先利用食藻虫摄食藻类，降低密度，提高透明度，为水下沉水植被生态修复创造条件;再利用沉水植被为主的水生植物吸收氮磷营养物质，降级富营养化程度;然后逐步引入挺水和浮叶植物、浮游动物、鱼虾类、螺贝类和有益微生物群，通过优化营养结构，构建功能完善的生态系统，增强自身调节能力，巩固和维护生态修复后续自净效果，同时改善

7、美化水下自然景观。，食藻虫是一种常见浮游动物，在世界范围内广为分布。经人工驯化改良后，食藻虫比天然个体体积大，摄食能力强，适应藻类爆发的水体环境，能将蓝藻胶团中滤食性鱼类不易消化的胶状物质消化吸收，成为蓝藻的克星。因此，食藻虫在食藻虫控藻引导生态修复技术中处于核心地位，食藻虫控藻是整个修复过程的前提和基础，至关重要。藻类被食藻虫摄食后，将藻体有机物质同化，避免了化学药剂或生物制剂控藻后产生的藻体腐化污染问题。经过食藻虫控藻后，水体清澈，补偿深度加大，为水生植物生长创造了适宜条件。，需特别指出的是，食藻虫的使用不会造成生态安全问题。首先，食藻虫原种在我国分布广泛，并不是外来种，不存在生物入侵问题

8、;其次，在生态修复后期，当水体富营养程度下降导致蓝藻无法大量繁殖后，食藻虫也将因得不到足够食物难以维持种群增长，生物量必然下降；同时，生物多样性恢复后，水生昆虫和一些鱼类成为食藻虫的天敌，能抑制食藻虫种群。，高等水生植物按形态可分为挺水植物、浮叶植物和沉水植物。挺水植物和浮叶植物主要从底泥中吸取氮磷营养物质和从空气中吸收二氧化碳作为光合作用的原料，产生的氧气直接释放到大气中，对水体富营养化治理作用有限。沉水植物在根系吸收营养的同时，叶面也能直接吸收水中营养物质，光合作用气体也直接与水体交换，有利于改善水体溶氧水平。因此，沉水植物治理效率较优，恢复沉水植被的自净能力应是生态修复的重点。食藻虫控藻

9、引导生态修复系统中水生植被以沉水植物为主，挺水和浮叶植物为辅，且所用物种经过筛选和改良，治理效率更高。，通过食藻虫控藻和水生植被修复，将水体中氮磷营养物质转变为食藻虫和水生植被有机物质后，还需进一步打通后续的氮磷循环和能量流动环节。因此，食藻虫控藻引导生态修复的第三步为重建营养结构完整、生态功能完善、稳定平衡的生态系统，这也是生态修复的最终目标。引入各个营养级的物种，构建食物网，保证物质流和能量流的畅通，通过优化调整，逐渐达到在特定污染胁迫下的生态平衡。，从生态学观点看富营养化产生机理，由于排入水体的氮磷营养物质过多，或者氮磷从水体向高等水生植物生物体转移的通量过小，生态系统中氮磷物质循环在某

10、个环节受阻，从而造成氮磷积累。富余的氮磷便从浮游藻类这个生态系统旁路溢出，从而出现藻类大量繁殖为标志的富营养化现象。藻类对生态位的竞争又恶化了高等水生植物的生存条件，使其生物量进一步减少，形成正反馈。富营养化破坏了生物多样性和营养结构，累积在藻体中的氮磷无法利用，只有被微生物分解返回到水体中。“水体,藻类,微生物”循环模式结构简单，周期缩短，加快了氮磷循环，富营养化愈演愈烈。食藻虫控藻引导生态修复一方面通过种植高等水生植物强化氮磷从水体向生物体转移环节，另一方面通过食藻虫将累积在藻类中的氮磷转移到浮游动物，形成“水体,高等水生植物或藻类，（浮游动物），流食性或草食性动物,肉食性动物,微生物”循环模式，使得氮磷循环畅通无阻，并延长了循环途径，富余氮磷通过产品形式输出，因此富营养状态能得到有效治理。，4(Vier耳鲂出啜4j岭照钥和*0E%图,基于食藻虫先导的生态修复技术路线图，食藻虫控藻引导生态修复是一个系统的生态工程，主要实施步骤包括：（,）明确工程实施范围和目标要求；（,）资料收集和现场踏勘；（,）方案拟定和工程设计；（,）食藻虫和沉水植物的适应性驯化；（,）