王 麗 李昊東 王文迪

（1 蘇州工業(yè)園區(qū)星海實驗中學 江蘇蘇州 215000 2 江蘇省海安高級中學 江蘇海安 226600）

徐州市位于江蘇省的西北部，地處蘇、魯、豫、皖4 省接壤之地，為東部沿海與中部地帶、上海經濟區(qū)與環(huán)渤海經濟圈的結合部，是淮海經濟區(qū)的中心城市。 徐州市素有“五省通衢”之稱，為全國重要水陸交通樞紐、南北經濟聯系的重要“十字路口”。徐州市多年平均水資源總量約為35.63 億m3，人均擁有水資源量為394 m3， 低于江蘇省470 m3／人的平均水平，僅為全國平均水平（2 190 m3／人）的17.99%，是我國典型的“水源性”缺水城市之一。近年來，全市工業(yè)廢水、生活污水和化肥等通過地表徑流進入水體， 使地表水和地下水均受到不同程度的污染，多數重要水體例如云龍湖、故黃河徐州段、運河徐州段及大量采煤塌陷水體，均呈現富營養(yǎng)化狀態(tài)。 因此，日益突出的“水質型”缺水問題，進一步加劇了徐州市水資源短缺的狀況。目前徐州主要是通過引水稀釋或水體置換的方式治理水體污染，防止水質進一步惡化，這是“治標不治本”的修復方式，難以長久維持。

本研究探討利用典型沉水植物密齒苦草修復城市水體的技術；初步評價生態(tài)浮島技術對城市水體的凈化作用； 初步探討濾食性動物對水體的凈化作用。 本文將為水體生態(tài)修復和生態(tài)文明建設提供理論基礎和科技支撐。

1 材料與方法

為了探討利用典型沉水植物密齒苦草修復城市水體的技術， 在楚王陵如意湖建立了圍隔試驗區(qū)。 2016年6月中下旬， 對如意湖水體的水質狀況、水體水底的基質情況及水底的地形條件等進行了全面勘測， 選定了圍隔試驗區(qū)的具體位置和范圍，并準備試驗區(qū)構建所需用品、材料和儀器設備。7月上旬開始構建試驗區(qū)，試驗區(qū)內的岸邊淺水區(qū)水深較淺，從岸邊向隔離網，水深逐步加深，至隔離網附近的水域水深在2 m 左右。 7月中旬開始種植沉水植物密齒苦草，種植方案采用從淺水區(qū)域向深水區(qū)域逐步遞推式種植，淺水區(qū)域采用人工插秧的方式種植， 深水區(qū)域則將密齒苦草綁在石塊上，采用拋種的方式種植。

為了初步評價生態(tài)浮島技術對城市水體的凈化作用，在奎河三環(huán)南路橋段的生態(tài)浮島技術示范區(qū)進行原位或采樣分析。為了初步探討濾食性動物對水體的凈化作用，在實驗室內通過控制實驗分析螺螄、河蚌和河蜆等濾食性動物的凈水能力。

水體濁度使用哈希2100N 濁度儀原位測定，透明度使用塞氏盤原位測定，溶解氧、電導率和氧化還原電位（Eh）等指標使用美國維賽YSI556MPS多參數水質檢測儀原位測定。 同時采集水體樣品迅速放入冰盒，帶回實驗室測定銨態(tài)氮、總氮、總磷、高錳酸鹽指數（CODMn）等水質指標。 其中銨態(tài)氮使用靛酚藍比色法測定， 總氮使用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定， 總磷使用鉬酸銨分光光度法測定， 高錳酸鹽指數使用高錳酸鉀法測定。

2 結果與分析

2.1 沉水植物密齒苦草修復城市水體的技術沉水植物密齒苦草野生種群在引種至徐州楚王陵如意湖圍隔試驗區(qū)種植后，該種群很快適應了本地的水體環(huán)境，長勢良好，2016年8月中旬，密齒苦草基本鋪滿試驗區(qū)水體水深較淺的水域水底，9月中旬，密齒苦草基本鋪滿試驗區(qū)水體水深較淺的水域。

隨著密齒苦草的生長，生物量的增加，逐漸表現出良好的凈水效果， 沉水植物密齒苦草對水質改善的機理和機制主要體現在：1）密齒苦草有密集發(fā)達根狀莖和根系， 密集發(fā)達根狀莖和根系鋪滿水體，形成底泥與上覆水體之間的隔離層，對水體底泥起到良好的固定作用， 阻止底泥的營養(yǎng)元素和懸浮物向上覆水體的擴散；2）茂密的密齒苦草葉片形成生物膜結構， 能不斷絮凝降解水體中的懸浮顆粒物質，增加水體的透明度，降低水體濁度；3）密齒苦草有較強的光合作用，產生氧氣，增加水體的溶解氧含量；4）密齒苦草在水體水底的生長可為水生動物提供生境和食物， 逐步增加水生生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性， 完善水生生態(tài)系統(tǒng)的結構，完善其生態(tài)功能，包括逐步恢復水體的自凈能力。

表1 2016年圍隔試驗區(qū)內外主要水質指標對比（隨著密齒苦草的生長）

7月中旬楚王陵如意湖圍隔試驗區(qū)構建完畢，試驗區(qū)內的水質狀況逐漸優(yōu)化（表1）。 隨著沉水植物密齒苦草的逐漸生長，逐步鋪滿水體，與試驗區(qū)外相比，試驗區(qū)的水質逐步改善（圖1）。 在9月中旬沉水植物密齒苦草鋪滿試驗區(qū)的水體后，試驗區(qū)內水體的濁度降低至1 NTU 左右，遠低于試驗區(qū)外的水體濁度， 同時也遠低于沉水植物密齒苦草種植前的試驗區(qū)內的水體濁度。 試驗區(qū)內水體透明度可到120 cm，顯著高于試驗區(qū)外的水體透明度， 同時也顯著高于沉水植物密齒苦草種植前的試驗區(qū)內的水體透明度（表1）。 沉水植物密齒苦草的生長，通過光合作用向水體釋放氧氣，顯著增加了試驗區(qū)內水體溶解氧含量（表1）。 此外， 沉水植物密齒苦草在試驗區(qū)內的生長為底棲生物提供了食物和生境，據觀察，試驗區(qū)內的底棲生物的種類和數量明顯高于試驗區(qū)外。

沉水植物密齒苦草野生種群雖然主要分布于長江以南，但在徐州，冬季水體表面會結冰，沉水植物密齒苦草在水下依然能保持綠色， 能平穩(wěn)越冬。本研究表明密齒苦草經過試驗區(qū)馴化后，能適應徐州水體環(huán)境， 為利用沉水植物修復北方城市水體環(huán)境提供了實驗支撐。

沉水植物密齒苦草適應徐州水體的環(huán)境，在水下生長繁衍的速度很快， 密齒苦草具有密集發(fā)達根狀莖和根系，以及茂密的葉片，很快鋪滿試驗區(qū)水體，并能一年四季保持常綠，形成郁郁蔥蔥的“水下森林”的景觀（圖2）。

本研究探索利用沉水植物密齒苦草修復水體實驗的時間長度仍然較短， 試驗區(qū)相對于全湖來說所占的面積比例又較小，且試驗區(qū)內、外的水體可以通過隔離網自由流動， 但試驗區(qū)內水體的透明度比所調查的徐州市重要水體都高， 濁度則比所調查的徐州市重要水體都低。 這說明在徐州的重要水體，可以利用沉水植物規(guī)?；迯退w，恢復水體的自凈能力。

2.2 生態(tài)浮島技術對城市水體的凈化作用 奎河三環(huán)南路橋段的生態(tài)浮島的植物長勢良好，8月份測得根須最長達70 cm，千屈菜植株高度為1.0～1.5 m，其他植物長勢也良好。 浮島的植株根系逐步生長，吸收水體中有害物質的能力逐步提升。

奎河是流動性的省際河流， 由于其有泄洪任務，無法進行攔擋，生態(tài)浮島只能在開放的河道進行布設。 在一般沒有降水泄洪的情況下，其流量基本保持在1 m3／s 左右，每天斷面水量交換達24 m3。本研究的監(jiān)測結果發(fā)現， 浮島中游的水質比浮島上游1 km 處的水質稍有改善（表2），生態(tài)浮島處理的水體會隨著水流流走， 故生態(tài)浮島處的水質變化不明顯。

表2 奎河生態(tài)浮島處水質化驗結果對比表

2.3 濾食性動物對水體的凈化作用 投放河蜆前的太子河本溪城區(qū)段水體見圖3A；投放河蜆4 h 后該水體見圖3B。與投放河蜆前的水體相比，投放河蜆4 h 后水體透明度顯著提高， 濁度顯著降低， 表明濾食性動物河蜆可以起到顯著的凈水效應。

圖4 顯示，最右側為對照，由右至左（從A 至E）隨著螺螄密度的增加，水質透明度提高越明顯，濁度降低越顯著，懸浮有機顆粒的吸收轉化效應越顯著。

3 結論與建議

沉水植物密齒苦草在徐州楚王陵如意湖圍隔試驗區(qū)種植后，很快適應了本地的水體環(huán)境，長勢良好。 隨著密齒苦草的生長，生物量的增加，逐漸表現出良好的凈水效果。 試驗區(qū)內水體的濁度降低至1 NTU 左右， 遠低于試驗區(qū)外的水體濁度，同時也遠低于沉水植物密齒苦草種植前的試驗區(qū)內的水體濁度。 試驗區(qū)內水體透明度可到120 cm，顯著高于試驗區(qū)外的水體透明度， 同時也顯著高于沉水植物密齒苦草種植前的試驗區(qū)內的水體透明度。 沉水植物密齒苦草的生長，通過光合作用，向水體釋放氧氣， 顯著增加了試驗區(qū)內水體溶解氧含量。此外，沉水植物密齒苦草在試驗區(qū)內的生長為底棲生物提供了食物和生境，據觀察，試驗區(qū)內的底棲生物的種類和數量明顯高于試驗區(qū)外。本研究所探討的沉水植物密齒苦草修復城市水體技術，可以規(guī)?；迯统鞘兴w，恢復水體的自凈能力，逐步增加水生生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性，完善水生生態(tài)系統(tǒng)的結構，完善其生態(tài)功能。

生態(tài)浮島技術可對城市水體起到一定的凈化作用，同時吸收水體中有害物質，由于城市河流有泄洪任務，生態(tài)浮島處理的水體會隨著水流流走，生態(tài)浮島處理水體的功能表現的不是很明顯。

濾食性動物如河蜆、 螺螄等可對水體起到良好的凈化作用，且隨著密度的增加，水質透明度提高越明顯，濁度降低越顯著，懸浮有機顆粒的吸收轉化效應越顯著。 濾食性動物轉化吸收技術可為城市大水體的原位生態(tài)修復起到重要作用。