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湖泊生態修復常見的技術來源:那山那水    發布日期:2021-01-12    瀏覽量:

2.1生物調控技術



生物調控系指通過人為或工程手段,使水體的初級生產力維持在合理的水平范圍內,藻型湖泊初級生產力的主要控制方法包括大型水生植物調控技術、生物操縱技術。草型湖泊初級生產力調控主要包括平衡收割與資源化利用技術。


2.2 大型水生植物調控技術


大型水生植物依其生活型不同可分為浮葉植物、挺水植物、沉水植物及濕生植物。大型水生植物是湖泊生態系統中最主要的生產者,也是將光能轉化為有機能的實現者,是食物鏈能量的最主要來源。大型水生植物能夠顯著的影響水中的溶解氧、pH、無機碳及藻類對N、P的利用率,同時對水生態系統的演替及水生動物群落的穩定都起著重要的作用。利用不同的水生植物,研發出了多種水生植物調控技術,比如以浮葉植物為主的植物濾床技術、以挺水植物為主的浮床、浮島技術及大型沉水植物群落控藻技術。


2.3 植物浮床或浮島調控技術


浮床或浮島由基板、水生植物及錨組成,主要由植物、根際微生物的協同作用吸收轉化水體的營養物質、抑制藻類的生長,如圖1所示。


基板的主要材料包括竹片、塑料花盆、生態磚、PVC管。浮床或浮島中常用的水生植物主要包括美人蕉、再力花、香蒲、菖蒲、蘆葦、千屈菜、鳶尾及黑麥草等,不同的水生植物有不同的種植密度,對于叢生的水生植物因規格不同而異,規格大一些的,密度可適當小一些,反之則密度大一些,常見的范圍一般為6-25株/m2。


錨主要起固定浮床或浮島的作用。


研究表明,挺水植物的釋氧效果顯著,蘆葦光合作用傳遞氧氣效率高達2.1g/m2·d。蘆葦釋放出的化感物質2-甲基乙酰乙酸乙酯可降低銅綠微囊藻的光合作用速率,促進了銅綠微囊藻葉綠素a的降解,可以有效的抑制藻類的生長。

                                               


2.4沉水植物調控技術


沉水植物是水體自凈生態系統生物鏈中重要的“生產者”,直接吸收底泥中的氮、磷等營養,利用透入水層的太陽光和水體好氧生化分解有機物過程產生的CO2進行光合作用并向水體復氧,從而促進水體好氧生化自凈作用;同時沉水植物又為水體其他生物提供生存或附著的場所,提高生物多樣性,促進水體自凈。研究表明沉水植物可以通過對營養物質的競爭、改變水體的理化環境,影響藻類對N、P的利用率,可以有效的抑制藻類的生長。


常用的沉水植物主要包括馬來眼子菜、紅線草、狐尾草、金魚藻、苦草、黑藻、微齒眼子菜、菹草等。沉水植物原則上采取植物帶狀分布方式種植,由河(湖)岸向河中心分布;沉水植物主要采取無性繁殖植株種植。金魚藻、狐尾草、苦草、黑藻、馬來眼子菜和微齒眼子菜采取無性繁殖植株移栽方法,菹草則采取播種生殖芽體的方法。在實際應用沉水植物中,有兩點需要特別注意:


(1)必須根據不同植物的生長特點進行合理搭配,使水生植物的覆蓋率始終維持在一較高的水平。因為水體中的大型水生植物和藻類生長于同一生態空間,二者在光照、營養鹽等方面存在著激烈的生態競爭,互相影響,互相制約。只有一定的覆蓋率才能保證水生植物的競爭優勢,從而抑止藻類的生長。


(2)在水生植物群落恢復后,必須應用生態系統穩定化管理技術進行維護管理。水生植物死亡后,其分解腐敗過程將嚴重影響水質,因此必須定期進行收割管理。


2.5生物操縱調控技術


生物操縱調控技術包括經典生物操縱技術與非經典生物操縱技術。


(1)經典的生物操縱技術指通過控制牧食浮游動物的魚類,來提高浮游動物的數量,進而控制藻類生物量的方法,即上行效應。浮游動物只能控制細菌和小型藻類等,可以起到提高水體透明度的作用,而對于絲狀藻和大型藻類如微囊藻的水華,則是無能為力的。


(2)非經典生物操縱認為可用食浮游生物的魚類直接控制微囊藻水。鏈、鳙魚能濾食10μm至數個毫米的浮游植物,而枝角類僅能濾食40μm以下的較小浮游植物與枝角類相比,鰱、鳙魚可有效地攝取形成水華的群體藍藻、有效控制大型藍藻。



2.6 湖濱濕地修復調控技術


湖濱帶是水陸生態交錯帶的一種類型,是健康湖泊生態系統的重要組成部分。狹義的湖濱帶是指護堤外1-2km范圍內淺灘及淺水區域。隨著對湖濱帶的認識的不斷的加深,湖濱帶不僅包括堤外1-2km范圍內的淺灘及淺水區,還包括湖內的敞水區及沿岸帶濕地系統。


湖濱帶的理化環境(光照、氧氣及營養條件),生物種群及數量極為豐富,是湖泊最主要的生產地帶之一。湖濱帶是水生和陸地生態系統間的過渡帶或生態交錯區。湖濱濕地在涵養水源、蓄洪防旱、促淤造地、維持生物多樣性、生態平衡、生態旅游以及緩解污染等方面均有十分重要的作用。同時湖濱帶也是受人類干擾最大的區域,由于長期以來人類的劇烈活動(如圍湖造田、破壞植被、圍湖養殖、過度旅游開發),使湖濱帶嚴重的受退化損,嚴重的威脅了湖泊生態系統的健康。因此湖濱帶的修復,對于湖泊系統的水質改善和生態恢復具有著重要的意義。


湖濱濕地的主要形式有前置庫、河口濕地、沿岸帶濕地系統(生態駁岸濕地系統)等。


前置庫是利用湖濱帶內天然的水塘、水庫、廢棄魚塘或礦坑,通過生態修復或工程強化的一種效果好、建設運行費用低的工程措施。前置庫在我國的滇池、太湖、巢湖等湖泊均有成功的案例,為削減流域內的污染物起到了重要的作用。


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傳統的前置庫主要是對來水中的SS及污染物進行初步的沉淀與凈化,出水自流入湖泊中,凈化效率較低,不能滿足流域污染物削減與總量控制的要求。隨著該技術的不斷發展與演化,逐漸形成了多樣式的前置庫系統,如生態深度凈化塘、曝氣型前置庫、多塘組合系統等。


(1)生態凈化塘


生態深度凈化塘主要用于低濃度水的深度凈化措施,凈化塘系統主要設置于入湖前,對入湖水的水質進一步凈化。生態凈化塘主要是將廢棄的魚塘進行改造,重建或回復生態凈化系統,構建健康塘系統實物量,大幅提升塘系統的凈化能力及緩沖能力,使其成為入湖前湖泊最有力的屏障。該系統具有凈化效果好,氮磷削減能力強,投資省、運行費用低的特點。


(2)曝氣型前置庫


曝氣型前置庫主要針對來水水質有機物濃度高,氮、磷負荷大的而設計。我國部分湖泊流域內存在大量的生活或工業污水未經處理而直排入湖的情況,短期內如果由于經濟、技術等原因限制,不能將污水收集進行集中處理,可采取曝氣型前置庫對來水進行深度處理。曝氣型前置庫對有機物和氨氮的削減能力強,但其一次性投入叫高,運行費用較高,比如太陽能曝氣機或風光互補的曝氣方式是曝氣型前置庫的首選。


(3)多塘組合系統


多塘凈化工藝主要利用湖庫邊的自然或人工塘,對水體進行凈化。多塘系統是利用具有不同生態功能的穩定塘處理來水,屬于生物處理工藝,其原理與自然水域的自凈機理相似,利用塘中細菌、藻類、浮游動物、魚類等形成多條食物鏈,構成相互依存、相互制約的復雜生態體系。


水中的有機物通過微生物的代謝活動而被降解,從而達到凈化水質的目的。其中微生物代謝活動所需要的氧由塘表面復氧以及藻類光合作用復氧,也可通過人工曝氣供氧。按塘內充氧狀況和微生物優勢群體,將穩定塘分為好氧塘、兼性塘、厭氧塘和曝氣塘。由于使用環境不同多塘系統的組成也有所不同,典型的多塘工藝如下所示:


我國水生態領域的市場大幕剛剛拉開,湖泊水體生態修復的技術的需求會越來越大, 對湖泊的治理,應從生態系統整體出發,應用生態學原理,在控制外源污染的同時,應注重湖泊生態系統的修復,做到標本兼治。湖泊生態系統的修復的核心是食物鏈及食物網,初期階段的關鍵是控制湖泊的初級生產力,使其維持在一定的合理水平,后期并輔以科學的管理維護。(本文轉自網絡,侵權請聯系刪除)



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