水库生态修复方法与建议

    赵祺

    摘?要：通过对水库生态修复的重要性、水库生态修复的定义和要求进行系统地阐释，以源头控输入、四周固生态和库内强管理的思路，具体论述了库区水体修复的几种相关方法，并在此基础上，针对水库水质出现的问题提出相应的合理化建议。

    关键词：水库;生态修复;方法;建议

    1?水库生态修复的重要性

    我国湖库众多，据相关资料统计，我国水库约为8万余座，库容量为4.3×1011 m3[1]。水库在供水、防洪、航运、渔业和发电等方面潜力巨大，同时，在维持生态系统方面也有非常重要的作用。习总书记说过，绿水青山就是金山银山，但随着经济快速发展，城镇化、工业化和农业现代化的进一步推进，致使生活污水和工农业废水的排放量逐渐增加，导致水质资源恶化，影响水库水质，对水库水域生态系统构成了严重威胁，同时也影响了人们的正常生活，因而当务之急就是开展水库生态修复，改善水库水质。

    2?生态修复的内涵

    2.1?生态修复方法的定义

    生态修复即对生态系统停止人为干扰，以减轻负荷压力，依靠生态系统的自我调节能力与自组织能力使其向有序的方向进行演化，或者利用生态系统的这种自我恢复能力，辅以人工措施，使遭到破坏的生态系统逐步恢复，或使生态系统向良性循环方向发展;主要指致力于那些在自然突变和人类活动影响下受到破坏的自然生态系统的恢复与重建工作，恢复生态系统原本的面貌[2]。

    2.2?生态修复的要求

    生态修复要利用水库容量大、水位可调节等特点，采用适当的方式，促进水库水环境的自我调节、自我修复，保证水质质量。同时，水库具有多种功能，在修复过程中，我们既要保证其主要功能的正常運行，又要做到水库功能与修复的协调性。在进行生态修复时，由于不同时间、不同流域存在差异，因此我们要统筹考虑，根据生态学原理，遵循生物多样性原则，在不破坏生境和引起物种入侵的情况下，培育本土生物，适当引进其他生物，做到短期利益和长期利益相统一，经济效益、社会效益和生态效益相协调。

    3?生态修复方法

    3.1?控制水库源头

    水库污染的主要原因之一为水库上游的来水污染物超标。由于上游工业企业废水的排放，农业上农药化肥过度施用，致使残留的、未被利用的农药化肥随雨水等各种方式的流入，还有生活污水的排入，导致水库上游水质中总氮、总磷和高锰酸钾指数等相关理化指标上升，水质恶化，由此从水库源头入手成为关键。

    水库主管部门应与环保部门加强合作，密切关注水质的变化，从而为应对水质污染采取相应措施提供保障。定期检测水库水质指标，观察水质变化趋势。当库区水质受到污染，水库管理部门可以考虑实施截流或者停止相关水域流入水库。

    当前最典型的方法为前置库技术。前置库技术即污水入库前，凭借前置库延长污水停留时间，促使污染物质通过沉淀、降解和水体的自净能力从而使水质污染降到较低水平。

    在工业方面，环保部门可以对工业企业进行监督管理，要求工业企业更新处理工艺及设备，提高污水处理能力，强化和稳定其运营效率及效果[3]。工业企业可利用微生物将废水中的污染物降解转化为某种不易分解的化合物。通过向土著菌群中投加具有特殊降解作用的微生物可以有效地改善难降解有机物的生物处理效果和污水处理设施在极端环境条件如低温条件下的运行稳定性[4]。邹东雷通过实验，将预处理后废水经稀释后分别用厌氧ABR反应器与好氧循环流化床反应器进行联合处理后，出水CODcr小于100 mg/L，达到了国家规定的排放标准[5]。

    在农业方面，要加大科技投入，在库区上游要推广生态农业、有机农业。根据土地情况，减少化肥、农药的施用;建设废水池收集废水，采用过滤、沉淀、曝气、絮凝、络合及微生物降解等物理、化学和生物手段，减少农业废水和污染物排入水库，减轻水库污染压力。同时可借鉴和利用循环水系统等先进技术手段，既有利于节水减排，又有利于减少农业污水流入水库，防止水质恶化。

    在生活方面，要推进污水处理厂的建设，把城市和农村的污水集中处理，减轻污水对水库生境的影响。通过理化方法减少污水对库区水质的不利影响。通过絮凝、过滤等技术手段去除杂质和悬浮物，然后运用微生态制剂，在无氧或有氧状态下相互转化，降低水中污染物含量。王曙光等人对深圳4条河水进行絮凝沉淀脱磷脱氮实验，结果表明通过相关技术的处理，河水水质达国家地表Ⅱ类水质标准[6]。

    3.2?加强库区周围生态环境建设

    要加强在水库周围进行植树造林工作，增加当地植被覆盖率，这样不仅有利于水土的保持，而且还对水质修复也具有重要的作用。植被的扩大，可以吸收土地中的氮磷元素，促进植被的生长。植被吸收氮磷后、可以减少地表中的氮磷元素通过降水或其他形式流入库区中，抑制总氮、氨氮等含氮物质和总磷、磷酸盐浓度的升高，保证水质的清洁。不仅如此，扩大库区林地面积，在周边形成有规模的植被，可以形成水质保护一道天然屏障[3]。这样可以减少悬浮物进入水体，增强光的穿透力和促进水体的自净作用。

    3.3?库区内水质净化

    3.3.1?水生植物对水质的净化?水生植物在生态修复中扮演着重要的角色。水生植物可以遏制沉积物的动力悬浮过程，同时可以吸收水体与沉积物中的营养盐.降低营养盐负荷[7]。水生植物通过根茎等部分吸收水中营养元素，促进自身生长，当水生植物被移出水生生态系统时，被吸收的营养物质和过量元素随之从水体中输出，从而实现了水体环境净化、水生生态修复的目的[8]。此外，水生植物可以减少营养元素的溶出，并且可以促使库区中悬浮物的沉积，降低水体浊度，提高透光率。光合作用也是水生植物必不可少的作用之一。水生植物可以在光照的基础上，吸收水中的二氧化碳，增加水中的溶解氧。溶解氧的增加，更好地作用于好氧生物，它们通过分解有机物，更好地促进库区水质质量的提高。戚科美在赵牛河人工湿地通过设置人工水草，实验结果发现2016年人工水草对COD、氨氮和总氮的平均去除率比2015年分别增加了8.1%、9.3%和 11.9%，DO平均浓度提高了21.3%[9]。

    水生植物修复技术由于费用低，对周围环境影响小等优点在近年来得到迅速发展[10]。

    3.3.2?微生态制剂对水质的净化?库区水体中原本存在一定数量的菌群，维持原有的菌群平衡。当人为施用微生态制剂，培养新的优势种群，并促使其发挥应有的功效，改变原有的群落状态，形成新的菌群平衡系统，改善水质生态系统。目前微生态制剂主要分为两大类：一类为异养菌中的腐生菌，主要作用为分解水中有机物;另一类为自养型细菌，主要作用为将氨、硫化氢等有毒物质转化为无毒物质[11]。两大类菌类可有效改善水质，降低水中有害物质毒性。微生态制剂可将水中有害物质转化为一些营养盐，促进水生植物或者其他水生生物的利用，构成一个良性、稳定的水质生态环境。盖建军等人选取四种微生态制剂对养殖水质的影响进行研究，结果表明：几种微生态制剂对不同水质指标具有良好调控效果[12]。

    3.3.3?水生动物对水质的净化?首先要对水库进行水生生物资源调查，根据浮游生物的生物量计算水库渔业生产力，然后据水库水体生态情况，依照“以渔保水，以水养鱼”的原则，按比例、按规格投放不同种类的水生动物。水生动物对水质的净化，主要是以食物链（网）的形式出现。根据水体实际情况，并借鉴其他地方的养护经验，筛选出需要养护的水生生物，如滤食性鱼类可以滤食水中浮游生物，保证浮游生物在合理范围，提高水体透明度。杂食性鱼类可以摄食有机物和碎屑，保证底部水质的稳定。肉食性鱼类，可以摄食水体中的病鱼死鱼，防止水质恶化和病菌的扩散。

    通常淡水水质净化的鱼类主要为鲢和鳙。鲢摄食浮游植物，鳙则摄食枝角类和桡足类等浮游动物。这种搭配不仅促进鱼类的生长，还可以有效控制水中浮游生物的数量，防止水体富营养化。同时，鲢、鳙等滤食性鱼类的粪便可以作为肥料肥水，不仅实现了水体中物质内循环，还可以促进氮磷元素的互相转化利用，保证了水质的稳定。

    柴方营等的研究结果显示，2010年西泉眼水库共捕捞滤食性鱼类50万kg，相当于每年清除流域内面源污染的氮肥6 000 t，磷肥4 200 t，从大气中吸收二氧化碳20 500 t。而且每年鱼产量在不断增长，污染物去除效果十分明显[13]。李元鹏等的研究发现，在3∶1的投放比例下，鲢、鳙对水中的CODMn、NH3-N、TN、TP等有一定的去除效果，且投放的魚类密度越大，去除的效果越好[14]。

    4?建议

    4.1?栽植水生植物，发挥净水作用

    水生植物对水质净化具有重要作用。水生植物可以减缓库区水流流速，减少悬浮物含量，还可以吸收水中氮磷等营养盐，促进自身的生长。在光合作用下，向水体中释放氧气，减少二氧化碳含量。

    水生植物不同种类对不同水体污染程度的治污能力各异[15]，由此要做到因水制宜。在水生植物的选择上，水库主管单位要根据库区水体特点，选择适合库区温度、水深的品种。芦苇为最常见的水生植物，价格低廉，可考虑作为水库的净水植物。水温是影响水生植物的存活和清污能力的重要因素。夏秋季节水生植物生长旺盛，水质净化能力较强，而冬春季节则因气温较低，许多水生植物会因低温而死亡，失去净水能力。有研究证明，氮去除的最适宜温度为20～25 ℃[16]。与此同时，要防止枯死的水生植物对水质造成不良影响。在日常管理上，要做到及时巡检，将干枯、死亡的水生植物及时打捞上岸，防止败坏库区水质。

    通过载种库区适宜的水生植物，充分调动水生植物的净水能力，保证库区水质的稳定。

    4.2?合理利用微生态制剂，改善水质

    微生态制剂种类繁多，主要有EM菌、光合细菌、硝化细菌、枯草芽孢杆菌等。这些微生态制剂通过硝化作用、反硝化用、氨化固氮等作用，将水生动物的代谢产物快速分解，将水中氨氮、亚硝态氮转化为硝态氮等物质，为浮游动物提供营养。在施用微生态制剂时，要根据水库具体情况合理施用，确保库区水体菌相平衡。

    在投放微生态制剂时，要考虑投放的种类，不同的微生态制剂作用机理不同，效果上也各有千秋，因此在投放前选择适宜的微生态制剂。投放时，要注意微生态制剂中益生菌的含量及活性。含量高，活性强，不仅节省成本，而且对库区水质产生积极的影响，达到事半功倍的效果。同时，也要注意，微生态制剂里的益生菌本质上也是一种含氮物质，因此在施用时要按说明严格投放，防止益生菌因各种因素导致失活，影响库区水质。

    4.3?合理增放水生动物，发挥水库资源优势

    水库要根据水质和相关生态情况，按种类、比例和规格投放不同的水生动物。这样有利于充分利用天然饵料，发挥鱼类之间的互利作用，以减少饵料投放，改善水质[17]。在水库中，鱼类是终极消费者，对食物链起着决定性的作用，因此如何搭配鱼种、如何确定数量则成为至关重要的一步。水库作为一个相对独立的生态单元，可以通过物质内循环的方式改善水质。水库中有大量的浮游生物，可以将其转化为鱼类特别是滤食性鱼类的饵料，通过生物链（网）将水中的营养元素移出，从而降低库区水质中的营养盐。这在保证水库渔业经济发展的同时，更有利于库区保持良好的水质，避免水质恶化，做到了经济效益、生态效益与社会效益的统一，促进水库水质资源的可持续发展。

    5?小结

    水库水质状况对周边水质安全及整个库区生态环境具有重要影响。通过生态修复技术改善库区水质，确保水质的良好，维护库区及周边生态环境稳定，促进水库的健康有序发展。

    参考文献：

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    （收稿日期：2020-05-27）