曹承進，　陳振樓，　黃民生

(1. 華東師范大學(xué) 上海市城市化生態(tài)過程與生態(tài)恢復(fù)重點實驗室， 上?！?00062；

2. 華東師范大學(xué) 生態(tài)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院， 上?！?00062； 3. 華東師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院， 上?！?00062)

城市黑臭河道富營養(yǎng)化次生災(zāi)害形成機制及其控制對策思考

曹承進1,2，陳振樓3，黃民生1,2

(1. 華東師范大學(xué) 上海市城市化生態(tài)過程與生態(tài)恢復(fù)重點實驗室， 上海200062；

2. 華東師范大學(xué) 生態(tài)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院， 上海200062； 3. 華東師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院， 上海200062)

摘要：對城市河道黑臭污染的形成及其治理、富營養(yǎng)化次生災(zāi)害表現(xiàn)形式、形成機制以及預(yù)防和控制對策等方面進行了總結(jié)和研究.結(jié)果表明，隨著城市黑臭河道相應(yīng)污染治理工程、措施的實施，河道水體污染負荷得到了大大消減、水質(zhì)得到了一定的改善、黑臭也逐步好轉(zhuǎn)，但營養(yǎng)鹽仍處于相對較高的水平，且可被植物直接利用吸收的營養(yǎng)鹽儲備充足，同時，黑臭污染的治理使得受損的河道生態(tài)系統(tǒng)得到了一定的恢復(fù)和重建，當(dāng)外界環(huán)境條件適宜時，極易引起水華暴發(fā)、浮萍泛濫、水葫蘆“瘋”長、水生植物生物量激增等富營養(yǎng)化次生災(zāi)害.對于城市黑臭河道治理后富營養(yǎng)化次生災(zāi)害的預(yù)防和控制必須以城市黑臭河道污染治理為基礎(chǔ)，將其納入到河道污染整治整體規(guī)劃中.綜合運用上/下行效應(yīng)理論，應(yīng)從外源控制、內(nèi)源治理和修復(fù)、整體生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)等角度進行系統(tǒng)預(yù)防和控制.同時也應(yīng)厘清思路，認識到城市黑臭河道富營養(yǎng)化及其次生災(zāi)害的形成是城市黑臭河道污染治理過程中的必經(jīng)階段，城市河道水環(huán)境治理應(yīng)從當(dāng)前的“黑臭等重污染治理”向“氮磷營養(yǎng)鹽控制”轉(zhuǎn)變.

關(guān)鍵詞：城市黑臭河道；富營養(yǎng)化；水華；形成機制；對策思考

第一作者：曹承進，男，博士，講師，主要研究方向水體污染控制與修復(fù)，城市水資源與水環(huán)境.

E-mail：caochengqiao@126.com.

0引言

近三十年來，我國經(jīng)濟發(fā)展和城市化進程突飛猛進，然而環(huán)保治理力度卻跟不上城建發(fā)展的規(guī)模和速度，城市污水收集管網(wǎng)建設(shè)嚴重滯后，各種污染物通過污水直排和雨水徑流形式進入城市內(nèi)河，導(dǎo)致水體發(fā)黑發(fā)臭，尤其在東部濱海平原河網(wǎng)水系的沿海大中城市，河道沿岸具有污染源排污點多、布局分散的特點，很難集中進行污染物集中收集和處理，河道黑臭污染問題相當(dāng)突出[1,2].據(jù)統(tǒng)計我國80%以上的城市河道受到了污染，其中很多甚至出現(xiàn)了季節(jié)性和常年性水體黑臭現(xiàn)象[1-4]，黑臭河道具有很多危害，如影響居民生活,危害人體健康,破壞河流生態(tài)系統(tǒng),損害城市景觀等[4].因此，控制城市河道水體污染、整治河道黑臭已經(jīng)刻不容緩.

目前，我國很多城市根據(jù)自身的特點，已開展了很多污染河道整治工程，包括外源污染控制、內(nèi)源污染治理、人工強化凈化和生態(tài)修復(fù)等[4-8]，通過相應(yīng)治理工程、措施的實施，很多城市河道的水污染得到了控制，水環(huán)境也有了很大改善，水生態(tài)系統(tǒng)也得到了一定的恢復(fù)[4,9-12].但隨之而來的富營養(yǎng)化問題卻逐步凸顯出來，造成城市河道水體水質(zhì)惡化、生態(tài)系統(tǒng)和水功能破壞等嚴重危害.特別是在氣溫逐步回升的春夏之際，部分河段在部分時間內(nèi)甚至多次出現(xiàn)水生植物、浮游植物等生物量激增，暴發(fā)嚴重的水華、浮萍泛濫、水葫蘆“瘋”長等富營養(yǎng)化次生災(zāi)害，這些都是在城市污染河道治理中出現(xiàn)的新的環(huán)境問題.城市河道治理后出現(xiàn)的水體富營養(yǎng)化及其次生災(zāi)害問題已嚴重影響了我國城市河道污染深化治理及治理后水環(huán)境功能綜合提升的效果，引起了當(dāng)?shù)厥忻窈透骷壵块T的廣泛關(guān)注[13-15].目前，關(guān)于這種從高污染負荷(黑臭)到富營養(yǎng)化及其次生災(zāi)害暴發(fā)的形成機制、預(yù)防和控制對策研究，還未見有相關(guān)報道，還缺乏應(yīng)有的認識.本文通過“十一五”期間開展的有關(guān)城市河道富營養(yǎng)化的系列研究項目所獲得的一些新的認識，結(jié)合國內(nèi)外文獻的搜集與整理，試圖就當(dāng)前城市黑臭河道污染治理后出現(xiàn)的富營養(yǎng)化及其次生災(zāi)害問題加以總結(jié)，為我國城市河道污染深化治理及治理后水環(huán)境功能綜合提升提供技術(shù)指導(dǎo).

1城市黑臭河道富營養(yǎng)化次生災(zāi)害表現(xiàn)形式

城市黑臭河道發(fā)生的水體富營養(yǎng)化在造成其水體水質(zhì)惡化、生態(tài)系統(tǒng)和水功能破壞等危害的同時，經(jīng)常伴隨著水華暴發(fā)、浮萍泛濫、水葫蘆“瘋”長、沉水或挺水植物生物量激增等次生災(zāi)害發(fā)生[2,9,10,16,17].

1.1　水華的暴發(fā)

水華(水花、藻華)，指淡水池塘、河流、湖泊或水庫等相對封閉、水流緩慢的水體受到污染，氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)大量增加，導(dǎo)致水體達到富營養(yǎng)化或嚴重富營養(yǎng)化狀態(tài)，在一定的溫度、光照等條件下，某些藻類發(fā)生暴發(fā)性的繁殖，引起明顯的水色變化，并在水面形成或薄或厚的綠色或其他顏色的藻類的漂浮物現(xiàn)象[16-19].也有人認為，不一定產(chǎn)生藻類的漂浮物，只要引起水的顏色變化即為水華現(xiàn)象.水華的發(fā)生可以是由于水體中營養(yǎng)物質(zhì)增加導(dǎo)致的上行效應(yīng)的結(jié)果，也可以是由于控制浮游植物的浮游動物缺失導(dǎo)致的下行效應(yīng)的結(jié)果[20,21]，但在絕大多數(shù)情況下，水華的暴發(fā)是營養(yǎng)鹽增加的結(jié)果.中國已有很多水體暴發(fā)水華，如太湖、巢湖和滇池等[16,21]，近幾年來，在三峽水庫支流也多次發(fā)現(xiàn)[18,22,23]，國外也有很多記載[16,17,24-27]，絕大部分水體的水華是微囊藻水華[16,19,21].

和傳統(tǒng)湖庫等水體暴發(fā)的水華不同，城市黑臭河道治理后出現(xiàn)的水華暴發(fā)等次生災(zāi)害并不是營養(yǎng)鹽增加的結(jié)果，而是這些污染河道經(jīng)過采取截污清淤、生態(tài)重建等措施后，由于污染的消減、水質(zhì)的改善等，水體黑臭現(xiàn)象逐步好轉(zhuǎn)，但水體仍然相對封閉、氮磷等營養(yǎng)鹽含量仍較高，在外界環(huán)境條件適宜時，在局部河段部分時間內(nèi)出現(xiàn)藻類的大量生長和積聚而產(chǎn)生[28](見圖1).同時，研究表明：城市黑臭河道治理后出現(xiàn)的水華其優(yōu)勢種主要以耐污性較強的綠藻和硅藻門為主[29]，且水體初級生產(chǎn)力水平較低(chl-a最大值為107.48μg/L)、藻密度也不太高(106ind/L)[28]，水華也以分散狀態(tài)為主，極難在水面形成大范圍堆積.這與傳統(tǒng)湖庫水體暴發(fā)的以藍藻微囊藻為優(yōu)勢種、藻密度動輒高達107～108ind/L、chl-a最大值高達103～104μg/L、極易形成大范圍堆積[16,18,21-23]顯著不同.

1.2　浮萍泛濫

浮萍是浮萍科植物紫背浮萍或青萍的全草，在我國各地都是常見的水面浮生植物[30,31].浮萍的增殖方式為無性繁殖，成熟的浮萍產(chǎn)生芽孢，芽孢發(fā)育長大后與母體脫離形成幼體，數(shù)代相連，生長較快，大約4周內(nèi)可以繁殖10～20次，適應(yīng)性強，2～35℃下均能生存[30,32,33].不同品種浮萍對環(huán)境溫度的要求不盡相同.紫萍、青萍和蕪萍為喜熱浮萍品種，最適生長溫度為35℃，因此這3種浮萍為夏季常見浮萍；少根紫萍為喜溫?zé)岣∑计贩N，最適生長溫度為25℃；而稀脈浮萍為喜低溫浮萍品種，最適生長溫度為10℃[32].浮萍最適合在農(nóng)田水體生長，其次是生活區(qū)水體，工業(yè)區(qū)水體浮萍較少[32].研究表明，在適宜的環(huán)境條件下，浮萍具有非常高的生長速率[33,34]，同時浮萍對污水中的氨、重金屬等均具有較高的耐受性[36]，浮萍具有較高的TN、TP、COD、BOD、有機碳和總懸浮物吸收效率[34,37]，能較好地吸收水體中低濃度的重金屬和有機物[36,37]，因此，在城市黑臭河道治理后，其水污染得到了有效改善，在氣溫回升的春夏之際，極易引起浮萍泛濫[14,15](見圖1).由于浮萍具有增殖快，易收獲，蛋白質(zhì)含量高， 適合生長的pH值和溫度范圍較廣， 對水體中氮、磷的去除能力強，相比其他水生植物投資少、能耗低等優(yōu)點[30-32]，因此，目前對于浮萍的研究主要集中在利用其作為污水處理植物應(yīng)用在水體凈化方面，而對于其在富營養(yǎng)化狀態(tài)下大規(guī)模暴發(fā)的機理研究較少[38-41].

圖1　城市黑臭河道治理后出現(xiàn)的富營養(yǎng)化次生災(zāi)害

1.3　水葫蘆大規(guī)模暴發(fā)

水葫蘆，又名鳳眼蓮，屬雨久花科鳳眼蓮屬植物[42,43]，喜高溫、多濕，適宜生長在富營養(yǎng)化的水體中.水葫蘆原產(chǎn)南美，現(xiàn)已成為世界許多國家和地區(qū)的一種惡性外來入侵種，被列為世界十大害草之一[44,45].20世紀30年代作為畜禽飼料引入中國后，被推廣種植，現(xiàn)廣泛分布于國內(nèi)的大部分地區(qū).對于水葫蘆的了解和認識目前仍缺乏一個統(tǒng)一的觀點，一些國家和地區(qū)為控制和治理水葫蘆傷透腦筋[46,47]，而有些國家和研究機構(gòu)還不斷引進和利用水葫蘆作為改善水質(zhì)的一種方式[47,48]，進而導(dǎo)致水葫蘆入侵不斷加劇，帶來更多的生態(tài)問題[39,40].對于如何治理和控制水葫蘆的入侵，世界各個國家和地區(qū)的觀點和治理措施也多種多樣，存在很大的盲目性，缺乏一個綜合的、全面的評價標準和方法[42].

由于水葫蘆具有發(fā)達的根系和旺盛的生長繁殖能力以及超強的耐污能力，對氮、磷元素有很高的耐受性[49-53]，因此，在城市黑臭河道污染治理后，也極易形成“瘋”長(見圖1).對于水葫蘆而言，其生態(tài)災(zāi)害的源頭是上游入侵輸入，因此，一般其大規(guī)模暴發(fā)多發(fā)生在較大的開放水域(如黃浦江、蘇州河等).多年來，對于城市河道大范圍爆發(fā)的水葫蘆，較多地集中在進行機械或人工打撈方面，而對于其災(zāi)害的發(fā)生機理還需進一步加強研究，特別是在很多城市黑臭河道開展大規(guī)模綜合整治的背景下，如何確定其繁殖特性、水流速度及其他水體環(huán)境變量以及人類活動等對水葫蘆爆發(fā)的影響，并評價水葫蘆入侵對城市黑臭河道污染治理造成的生態(tài)和經(jīng)濟后果，具有重要意義，可以為主管部門提供決策依據(jù)[42,43].

1.4　沉水或挺水植物生物量激增

城市黑臭河道污染治理后富營養(yǎng)化的形成還會引起沉水或挺水植物生物量激增等次生災(zāi)害.對于傳統(tǒng)湖庫而言，沉水和挺水植物大量繁殖消亡會導(dǎo)致湖庫老化和沼澤化[12,19]；而在城市黑臭河道中，由于水域較小、水動力較差、受人為控制嚴格，黑臭污染治理后，水體營養(yǎng)鹽仍處于較高水平，沉水或挺水植物極易呈現(xiàn)爆發(fā)性生長，集中表現(xiàn)為且生物量的激增[2,9,13-15,28,54].

另外，在秋冬季節(jié)來臨時，大量沉水或挺水植物來不及打撈收割(亦或殘留的根系物過多)，會導(dǎo)致其大量腐爛，使得沉積物中的腐殖質(zhì)大量增加，嚴重時會導(dǎo)致河道進一步變黑變臭.

圖2　城市黑臭河道治理后不同時間出現(xiàn)不同水生植物生物量激增

2城市黑臭河道富營養(yǎng)化次生災(zāi)害的形成機制

2.1　主要環(huán)境因子

環(huán)境因子的變化是影響水體富營養(yǎng)化及其次生災(zāi)害暴發(fā)的主要內(nèi)在驅(qū)動力[55,56].例如，水體滯留時間延長、氣溫水溫較高以及光照時間較長都能夠顯著促進富營養(yǎng)化及其次生災(zāi)害的暴發(fā)[16,19-22,57,58].我國城市黑臭河道所在地區(qū)多為亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，冬夏季風(fēng)交替顯著，隨著季風(fēng)的進退，氣候具有明顯的季節(jié)性變化特點：氣溫年差和日差較小，且變化穩(wěn)定，雨量充沛(年降水量一般在1 000 mm以上，主要集中在夏季)，光照豐富，四季分明，冬無嚴寒，1月平均溫普遍在0 ℃以上，夏季較熱，7月平均溫一般為25 ℃左右，冬夏風(fēng)向有明顯變化.春夏之交有梅雨，7—9月間有熱帶氣旋.全年日照數(shù)在1 442～2 264 h之間[19,28].

前期一系列研究表明，城市黑臭河道經(jīng)過治理后，水體多為中性偏弱堿性(pH為6.0～9.0)；年平均氣溫17.3～19.4 ℃；水溫為9.2～44.3 ℃[28]，pH和水溫均處于浮游植物的適宜生長范圍內(nèi)(WT為18～25 ℃；pH為7.0～9.0)[16,18,19]，4—6月份氣溫、水溫升速較快.溶解氧是藻類生長和生物降解有機物不可缺少的條件[16,18,19]，隨著河道治理工程的實施，城市黑臭河道水體中溶解氧含量均較治理前有所升高，有些斷面在部分時間段甚至處于較高水平(如九山外河和山下河治理后DO最大值分別高達為13.73 mg/L和8.70 mg/L[28,29])，這些都為水體中浮游植物的大量生長提供了有利條件.

隨著中國城市化進程的日益加劇，河道的自然空間日益被市政工程所擠占，很多城市內(nèi)河逐漸被溝渠化、涵閘化，這些不僅導(dǎo)致水質(zhì)日益惡化，出現(xiàn)季節(jié)性或常年性黑臭現(xiàn)象，同時也極大地改變了城市黑臭河道的水文狀況.溝渠化、涵閘化的城市河道其流量、流速日益減小，水流常年處于準靜止狀態(tài)(<0.1 m/s)[59-62]，接近甚至低于湖泊型水體的流速；即使在生態(tài)調(diào)水沖淤期間，城市黑臭河道部分河道由于處于調(diào)水盲端，其流速也仍很小[28,59-63].

由此可見，城市河道水體水文水質(zhì)條件的巨大變化，以及氣象氣候條件較適宜，已具備誘發(fā)富營養(yǎng)化次生災(zāi)害的環(huán)境要素條件，這為黑臭河道治理后富營養(yǎng)化次生災(zāi)害的暴發(fā)提供了有利條件.

2.2　營養(yǎng)因子

水體中生物生產(chǎn)所必需的營養(yǎng)元素很多，其中氮、磷是制約湖庫水體生物生長的主要因子.由于水質(zhì)惡化導(dǎo)致的營養(yǎng)物質(zhì)累積能夠促進富營養(yǎng)化次生災(zāi)害的暴發(fā)[64-67].目前，國際上一般認為當(dāng)水體中的總氮和總磷分別達到0.2 mg/L和0.02 mg/L時，從營養(yǎng)鹽單因子考慮就有可能發(fā)生富營養(yǎng)化現(xiàn)象[25-27,67]，上述濃度也成為富營養(yǎng)化發(fā)生的營養(yǎng)鹽閾值.自然水體中的氮、磷以無機態(tài)和有機態(tài)等多種形態(tài)存在，其中以可被植物直接利用吸收的溶解態(tài)無機氮(DIN)和溶解態(tài)正磷酸鹽為最重要形式[67-69].國內(nèi)外許多研究表明，磷是淡水生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的主要限制因子[64-69].

2.3　生態(tài)因子

水體的生態(tài)因子是指水體本身的生態(tài)條件和水生生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，是水體富營養(yǎng)化發(fā)生的內(nèi)在條件和因素[16,19].富營養(yǎng)化一般發(fā)生在水域底盆淺平、水深較淺(水深<4.0 m)、容積較小、水域封閉度較大的水體環(huán)境里.同時，水生植物的種群和生物量是水體生態(tài)系統(tǒng)的核心[16,19,20]，也是富營養(yǎng)化次生災(zāi)害暴發(fā)的基礎(chǔ)生境條件.很多城市黑臭河道位于城市中心地帶，多屬于平原河網(wǎng)水系，水深較淺(水深<2.0 m)，河道蜿蜒曲折，部分水域河道狹窄細長，而部分水域地勢較為平坦，河面相對寬敞；同時河道的溝渠化、涵閘化造成水域封閉度較大、容積較小[28,59-63]，這些都極易導(dǎo)致富營養(yǎng)化次生災(zāi)害的發(fā)生.另外，隨著城市黑臭河道污染的治理，一方面水質(zhì)得到了好轉(zhuǎn)、水體污染得到了一定的控制，重污染負荷得到了有效遏制，黑臭現(xiàn)象逐步消除，河道水體透明度有了極大的改善，這些為河道水體中水生植物和浮游植物的生長提供了有利條件；另一方面，對于黑臭的治理，一般都伴隨著生態(tài)系統(tǒng)的重建，包括挺水植物、沉水植物重建，底棲生物恢復(fù)等[70-74]，這也為富營養(yǎng)化次生災(zāi)害的暴發(fā)提供了基礎(chǔ)生境條件.

綜上所述，從生態(tài)因子的角度來看，城市黑臭河道治理后極易暴發(fā)富營養(yǎng)化次生災(zāi)害，加上在治理過程中次生災(zāi)害暴發(fā)所需的營養(yǎng)鹽始終處于較高水平(遠高于富營養(yǎng)化次生災(zāi)害暴發(fā)的營養(yǎng)鹽閾值)，因此，在每年氣溫回升的4—8月份，極易暴發(fā)大規(guī)模富營養(yǎng)化次生災(zāi)害(水華暴發(fā)、浮萍泛濫、水葫蘆“瘋”長、水生生物激增等).并且一個非常值得關(guān)注的問題是，典型的城市黑臭河道富營養(yǎng)化次生災(zāi)害的暴發(fā)受生物自然生態(tài)消長規(guī)律、生物抑制等因素影響，呈現(xiàn)周期性的變化趨勢：通常5—6月暴發(fā)浮萍、7—8月暴發(fā)藍藻、9—10月暴發(fā)水葫蘆，而對于污染治理和生物重建相對較好的河道，在春夏秋季均能出現(xiàn)挺水植物、沉水植物生物量激增(見圖1和圖2)[13-15,28,54,70,75].

3城市黑臭河道富營養(yǎng)化次生災(zāi)害預(yù)防和控制對策

控制富營養(yǎng)化的過程依據(jù)不同的思路有不同的操作方法.湖沼學(xué)研究表明富營養(yǎng)化及其次生災(zāi)害的發(fā)生可以是由于水體中營養(yǎng)物質(zhì)增加導(dǎo)致的上行影響(也叫上行效應(yīng))的結(jié)果，也可以是由于控制浮游植物的浮游動物缺失導(dǎo)致的下行影響(也叫下行效應(yīng))的結(jié)果[20].綜合考慮“上行影響”和“下行影響”，國內(nèi)外控制富營養(yǎng)化及其次生災(zāi)害暴發(fā)的技術(shù)和方法主要有以下幾個方面.① 生物控制技術(shù)： 通過調(diào)整水體中生物群落結(jié)構(gòu)從而抑制水體富營養(yǎng)化進程[20,76].② 生物操縱理論： 基于魚類的“下行效應(yīng)”，通過調(diào)控食物鏈，即增加肉食性魚類減少濾食性魚類或直接捕(毒)殺浮游動物食性魚類，來調(diào)節(jié)浮游動物的結(jié)構(gòu)和種群數(shù)量，借浮游動物抑制藻類, 強調(diào)用浮游動物對藻類的牧食來控制水體中藻的含量，從而改善水質(zhì)[77,78].③ 非經(jīng)典的生物操縱理論： 由中國的科學(xué)家提出的非經(jīng)典的生物操縱理論，主要是通過控制兇猛魚類及調(diào)節(jié)食浮游生物的濾食性魚類(如鰱和鳙)數(shù)量來直接牧食藍藻水華的生物操縱方法[79]，目前研究最多的是白鰱和鳙[20,21,79].此外，也可以利用一些能夠裂解藻類或限制藻類生長的微小生物(如：病毒、細菌、真菌、放線菌和原生動物等[77,80])作為生物控制試劑來去除水體中多余的藻類[80].對于溝渠化、涵閘化的城市河道而言，生態(tài)調(diào)水沖淤等水動力學(xué)控制技術(shù)和方法也可以在較短的時間內(nèi)改善水體的富營養(yǎng)化[20].另外，控制富營養(yǎng)化和水華的方法還有機械清除、生物曝氣增氧[20,21]、植被岸邊帶技術(shù)、納米殺藻布殺藻技術(shù)、改性黏土絮凝技術(shù)以及紫外、電場等物理措施等[20].

就城市黑臭河道的污染治理而言，其首要目標是重污染的治理、黑臭的消除，因此，對于在此過程中出現(xiàn)的富營養(yǎng)化次生災(zāi)害的預(yù)防和控制必須以城市黑臭河道污染治理為基礎(chǔ).首先，基于“上行效應(yīng)”理論，加大控制氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)的輸入，通過污水管網(wǎng)的優(yōu)化改造、地表徑流的調(diào)蓄與污染控制等技術(shù)手段加大對外源污染的控制力度；同時利用底泥生態(tài)疏浚技術(shù)、原位覆蓋和污染控釋技術(shù)、底泥生物修復(fù)技術(shù)等手段對河道內(nèi)源污染進行治理和修復(fù)；另外，利用生態(tài)浮床/浮島技術(shù)、水生植物修復(fù)技術(shù)等對河道水體中的營養(yǎng)物質(zhì)進行治理.其次，在河道治理后生境恢復(fù)過程中，充分考慮“下行效應(yīng)”的影響，特別注重針對整個生態(tài)系統(tǒng)(水生植物、底棲生物、游泳生物和浮游生物等)的恢復(fù)和長期保持平衡，特別注意避免只針對水生植物(沉水植物、挺水植物等)的恢復(fù).

圖3　溫州九山外河河道工程修復(fù)與原位多級生態(tài)凈化

圖4　溫州九山外河治理前后效果對比

另外也有研究表明，鴨子和草魚特別喜歡吃浮萍，根本不用人工打撈，散養(yǎng)的鴨子就能把河道中的浮萍消滅掉.此外，也可以通過定期的生態(tài)調(diào)水沖淤、潮汐作用等水動力學(xué)方式對河道水體進行調(diào)控，減少黑臭河道富營養(yǎng)化次生災(zāi)害的暴發(fā).而對于短期內(nèi)爆發(fā)性的富營養(yǎng)化次生災(zāi)害(如浮萍大范圍泛濫、水葫蘆“瘋”長、水生植物生物量激增等)，可以通過機械或人工打撈的物理方法來去除.

4對我國城市河道環(huán)境整治與管理的啟示

隨著國家和地方各級政府對城市重污染河道污染治理的重視，很多城市黑臭河道污染綜合整治工程陸續(xù)開展，包括國家水體污染控制與治理科技重大專項在內(nèi)的一系列科研項目也鱗次櫛比地展開，城市黑臭河道污染狀況必將得到更大的改善，黑臭現(xiàn)象也將逐步好轉(zhuǎn).然而，由于城市河道的涵閘化、溝渠化仍將持續(xù)，這就導(dǎo)致了河道的水文水動力條件仍將繼續(xù)長時間維持現(xiàn)狀：上游來水的流量、流速日益減小，城市河道水體流速大大減緩，水流處于準靜止狀態(tài)(<0.1 m/s).同時，河道的面積、容積、水深、岸線系數(shù)、水域的封閉度等與水體富營養(yǎng)化關(guān)系最為密切的參數(shù)也仍將保持現(xiàn)狀.另外，由于水質(zhì)的改善，水體中抑制藻類生長的有機物質(zhì)、懸浮顆粒物等含量將急劇減少，透明度也逐步得到好轉(zhuǎn).加上氮磷營養(yǎng)鹽含量仍處于較高水平(仍遠高于水體發(fā)生富營養(yǎng)化的最低閾值TN=0.2 mg/L；TP=0.02 mg/L).這些都會導(dǎo)致城市黑臭河道污染治理后水體的富營養(yǎng)化趨勢更加顯著，富營養(yǎng)化次生災(zāi)害將更加周期性頻繁地暴發(fā)，且在較長的一段時間內(nèi)都將維持現(xiàn)狀.我們應(yīng)該清醒地認識到城市黑臭河道富營養(yǎng)化及其次生災(zāi)害的形成是城市黑臭河道污染治理過程中的必經(jīng)階段，并不意味著水質(zhì)的惡化，相反從生態(tài)學(xué)角度看，恰恰說明重污染黑臭水體水質(zhì)得到了一定的改善.從治理思路上看，當(dāng)前的城市河道水環(huán)境治理應(yīng)從當(dāng)前的“黑臭等重污染治理”向“氮磷營養(yǎng)鹽控制”轉(zhuǎn)變.

從管理者角度來看，在制定城市黑臭河道污染治理規(guī)劃時，應(yīng)將富營養(yǎng)化及其次生災(zāi)害預(yù)防和控制也納入到規(guī)劃中，在進行“控源→凈化→修復(fù)”的過程中，不僅僅只關(guān)注黑臭等重污染的治理，更應(yīng)該城市河道水環(huán)境深化治理及治理后水環(huán)境功能綜合提升.同時對治理后的河道應(yīng)加強管理和維護，及時保障和維護已實施的相關(guān)治理技術(shù)和措施，定期清除大量滋生的藻華、浮萍、水葫蘆等水生植物.

通過一系列舉措減少氮磷等營養(yǎng)鹽的排放，如新建的污水處理廠嚴格實施“國家城鎮(zhèn)污水處理一級B排放標準”；在農(nóng)村實施化肥減量、發(fā)展精準施肥等現(xiàn)代綠色農(nóng)業(yè).同時，在污染治理的同時，重新構(gòu)建或恢復(fù)整個城市河道水體生態(tài)系統(tǒng)，包括水生植物、底棲生物、游泳生物和浮游生物等；此外，盡可能地溝通城市河道水系，讓死水變活水.

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(責(zé)任編輯張晶)

Study on formation mechanism, and control and preventive measures of eutrophication secondary disasters in urban malodorous-back river

CAO Cheng-jin1,2,CHEN Zhen-lou3,HUANG Min-sheng1,2

(1.ShanghaiKeyLabforUrbanEcologicalProcessesandEco-Restoration,EastChinaNormalUniversity,

Shanghai200062,China;

2.SchoolofEcologicalandEnvironmentalSciences,EastChinaNormalUniversity,Shanghai200062,China;

3.SchoolofGeographicSciences,EastChinaNormalUniversity,Shanghai200062,China)

Abstract:In this paper, the eutrophication secondary disasters in urban malodorous-back river were reviewed from the forming and treatment of “malodorous-back”, and the disaster forms and control and preventive measures. The results indicated that with the implementation of many treatment projects, technologies and measures in pollution control and remediation, pollution load of urban malodorous-back river was greatly reduced, water quality had been much improved, and the “malodorous-back” disappeared gradually. All these resulted to the nutrient that can be utilized by plant was at high level, and the damaged ecosystem of urban river was restored and constructed. Once those environmental factors were very suitable, the major outbreak of eutrophication secondary disasters (e.g. algal bloom, Lemna minor L, Eichhorniacrassipes.) could be unavoidable. For its part, the control and preventive measures of eutrophication secondary disasters must be based on the treatment and remediation of “malodorous-back”. In addition, we realized that the outbreak of eutrophication secondary disasters would be an unavoidable stage of the treatment and remediation of “malodorous-back”, and the current focus on pollution control and remediation of urban river should be changed from the severe pollution treatment (e.g. “malodorous-back”) to the nutrient (Nitrogen, phosphorus, etc.) control.

Key words:urban malodorous-back river;eutrophication;algal bloom;formation mechanism;control and preventive measures

通信作者：黃民生，男，教授，博士生導(dǎo)師.E-mail: mshuang@des.ecnu.edu.cn.

基金項目：國家自然科學(xué)基金(41001347)；國家科技重大專項(2009ZX07317-006，2014ZX07101012)；中國博士后科學(xué)基金及其特別資助(20100470759，201104245)；上海市博士后科研資助計劃(10R21412300)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金；上海市教委產(chǎn)學(xué)研項目(14cxy09).

收稿日期：2014-07

中圖分類號：X52

文獻標識碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1000-5641.2015.02.002

文章編號：1000-5641(2015)02-0009-12f