河道黑臭水体-水生态修复技术研究

健康水生态系统各成分是个完整的有机体，除了必要的非生命类物质基础（阳光、水、空  气和土壤等），还需有处于生态平衡状态下的生产者、消费者和分解者。维持健康良好的水生  生态系统， 应实现水域生态系统中生产者（水生植物） 、消费者（鱼类等） 、分解者（微生物）的合理配置。

水体生态系统修复技术通过食物网（生态系统）构建工艺完善水体食物链，恢复和修复水 系的生态系统，使水体具有一定抵抗外界污染的能力和自我修复的能力，实现水质净化目标， 提高水体景观[ [1]王谦,高红杰,我国城市黑臭水体治理现在、问题及未来方向[1,环境工程学报，2019.13(3):507-510.]。构建“控藻浮游动物—水下森林—水生动物—微生物群落” 的共生系统，构建“藻 —浮游动物—鱼类” 的完整食物链，恢复沉水植被主导的水生态系统，在实现水质净化的同时把水体打造成集生态景观水体。

（1）控藻浮游动物摄食消化水体中的藻类、有机颗粒和悬浮物， 同时产生弱酸性的排泄物，进一步抑制水体藻类的生长。

（2）水体藻类和悬浮物减少消失后水体透明度增加， 光照可进入水底， 促进水体底部沉水

植物的生长，沉水植物与控藻浮游动物可形成良好的共生关系。

（3）沉水植物可吸收大量水体中过多的氮磷等富营养物质； 促进氮的硝化/反硝化及磷的

沉降；形成水下森林抑制底质再悬浮等多种途径达到水体生态自净能力。

（4）水生植物恢复后， 由控藻浮游动物携带有益微生物向水体底部扩散， 促进底泥氧化还 原电位升高，有利于水生昆虫和水生底栖生物的大量滋生，在水生植物共生作用下，形成底泥营养物质的封存和生态自净。

（5）再逐步向水体中引入螺、贝、鱼、虾类等高级水生动物， 控藻浮游动物和水生植物又 可以被鱼、虾、螺、贝等高级水生动物吃掉， 通过食物链把水体水中的氮、磷营养物质从水体转移出，彻底降低水体中的富营养化程度，长久维持景观水体水质[ [2]汤青峰,孙磊,杨菲,等.活水调度联合人工湿地治理黑臭水体应用研究[.三峡生态环

境监测,2023,8(2):61-66.]。

1.1  控藻浮游动物透明度提升

1.1.1  透明度提升机理

目前水体透明度提升措施主要为：絮凝剂、活水补给、微生物絮凝和控藻浮游物。

利用控藻浮游动物提高水体透明度是一种生态、安全、有效 的生物操纵方式，然而在其应用工程中仍存在一定的缺点和局限，如体型小、摄食能力有限、 易被藻毒素致死或对温度条件要求较高等。

以控藻浮游动物为先锋抑制蓝藻发生，打通影响水生植被修复的瓶颈——水体透明度，逐步恢复以沉水植物和底栖生物等为代表的较完善水体生态系统。水体 藻类和悬浮物减少后水体透明度增加，阳光可进入水底，促进沉水植被生长，沉水植被与控藻浮游动物可形成良好的共生关系[ [3]李明，陈文龙,吴琼.广州市城市河流低水位运行生态修复理念与实践门J.中国水利,2023(9): 31-35]。

1.1.2  控藻浮游动物配置原则

1、生态安全原则

控藻浮游动物是一种低等甲壳浮游动物：大型溞(Daphnia magna)。控藻浮游动物作为一种大型枝角类浮游动物，是一种广布种，不存在外来物种入侵等风险。

2、高效性原则

控藻浮游动物比一般额浮游动物个体更大，摄食能力更强，且其口径和肠道经过驯化改良 能够消化分解蓝藻及颗粒物。其被动摄食的习性，对水体中的蓝绿藻、腐屑、悬浮物颗粒、有 害菌类等均有作用， 可迅速提高水体透明度； 其排泄物为弱酸性物质， 可有效降低水体 pH 值，抑制蓝藻的生长和繁殖。

3、不产生二次污染原则

控藻浮游动物提升水体透明度是纯生态学的方法，不产生二次污染， 且控藻浮游动物本身 又是鱼、虾等水生动物所喜爱的食物，能够被鱼虾所摄食，因此打通了食物链，实现了水体富营养化物质的资源化。

4、因地制宜原则

结合现场勘察，根据项目水体透明度及水中颗粒物的含量，合理配置控藻浮游动物投放密度。

1.2  水生植物修复

1.2.1  水生植物净化机理

A）沉水植物的净化机理

沉水植物根、茎、叶全部处于水底， 沉水植物的根系茎叶可吸收大量水体中过多的氮磷等 富营养物质； 促进氮的硝化/反硝化及磷的沉降； 形成水下森林抑制底质再悬浮等多种途径达到 水体生态自净能力。 同时水下森林，可以为水体内微生物提供充足氧气；抑制蓝绿等微囊藻滋

生，改善水体环境。

具体表现在以下几个方面：

1）吸收、富集作用：水体中无机氮、磷通过植物的同化作用转化成植物体内的营养物质，

从而使水体中营养物质减少，间接影响了水体中浮游藻类的生长。

2）化感作用：水生植物会向水体中释放化感物质以抑制浮游藻类的生长。

3）微生物的转化降解作用： 沉水植物全株没于水中， 微生物可寄居在植物皮孔里， 成为微生物载体，其自身物理性质及生理代谢活动直接关系到微生物的降解。

B)  挺水、浮叶植物净化机理

挺水、浮叶植物位于水体与陆地交接地带，也可以理解为水陆过渡带，挺水植物在地表径 流拦截、调节物质流和能量流、保持物种多样性、稳定相邻生态系统和净化水体、减少污染等

方面发挥着极大的能动作用。具体表现在以下三个方面的作用：

1）提取与富集作用

2）稳固边坡及生态性作用： 稳固边坡， 防止水土流失、涵养水源， 给微生物、鱼类、虾类 和一些两栖动物、爬行动物、水禽（如白鹭、水鸭等） 提供摄取食物、栖息、繁衍后代的场所，

形成了比较完善的食物链和生态循环系统。

3）生态美学作用： 以其洒脱的姿态和优美的线条、绚丽的色彩点缀水面和岸边， 并形成水 中倒影，使水面和水体变得生动活泼，加强了水体的美感。不同形态和色彩的水生植物，会引

起人们的各种遐想。

C）生态浮岛净化原理

生态浮岛技术是应用无土栽培的原理，把具有净水、观赏及经济价值的高等水生植物或经改良驯化后的陆生草本、木本植物移栽到富营养化水体的水面种植， 利用可漂浮在水面并能够等水生植物或经承受较大重量的生态浮板作为载体，通过植物深入水中强大根系的吸收、吸附、截留作用， 物 种竞争相克的机理， 以及微生物的生化降解等作用， 削减富营养化水体中的 N、P 及有机物质， 并以收获植物体的形式将其搬离水体，从而达到净化水质的效果，是一种行之有效的原位生态修复技术。

1.3  水生动物修复

1.3.1  水生动物净化机理

水生植物恢复后，有利于水生昆虫和水生底栖生物大量滋生，控藻浮游动物和水生植物又 可以被鱼、虾、螺、贝等高等水生动物摄食， 通过食物链把水体中的氮、磷营养物质从水体中移出，降低水体富营养化程度，维持水体水质。具体作用如下：

第一 大型底栖生物作用

大型底栖动物在水生态系统物质循环与流动中具有特殊的地位和作用。如螺类、青虾等， 可以摄食底质中大量的有机质及腐败的水生植物残体等，大幅度降低底质中有机质含量及营养 物质的释放。同时，大型螺类等释放的某些物质又是水体中天然的絮凝剂，可以降低悬浮颗粒

并吸附氮磷。

第二 肉食性鱼类作用

以鲈鱼为主导的水生动物与水生植物形成共生关系，辅助维持“草型清水态”生态系统固有 的物质循环、能量流动和信息传递的稳定进行。通过投放肉食性鱼类控制草食性和杂食性鱼类， 完善人工生态系统的食物链和食物网结构，形成分解者、生产者和消费者的完善的系统，从

而提高水生生态系统的稳定性，实现水体的生态平衡和自我净化功能。

1.3.2  水生动物配置原则

A）大型底栖动物的选择原则：

（1）摄食习性原则

螺类的牧食活动有效地去除了植物表面的附生生物覆盖层，降低植物的光照限制及其与附 生藻类的营养盐竞争等有害影响，从而促进了水生植物的生长；虾类的牧食作用可以加快底质

中有机质、腐败的水生植物残体分解。

b）生态安全原则。

为防止外来物种入侵带来生态灾害，本方案选用驯化改良的净化效果较好的本土品种为主。

B）鱼类选择原则：

（1）生态原则

主要利用大型肉食性鱼类，如鲈鱼、狗鱼、黑鱼等，控制水体中的野生杂鱼，如鲤科类鱼 类，如小型的杂鱼、鲫鱼等，防止野生鱼类过多，导致水体中营养盐大幅度上升。同时，考虑到当地气特点，防止水草虫害出现。

（2）土著种为主。

考虑生态安全的问题，鱼类的投放以土著种为主。

 [1]王谦,高红杰,我国城市黑臭水体治理现在、问题及未来方向[1,环境工程学报，2019.13(3):507-510.

 [2]汤青峰,孙磊,杨菲,等.活水调度联合人工湿地治理黑臭水体应用研究[.三峡生态环

境监测,2023,8(2):61-66.

 [3]李明，陈文龙,吴琼.广州市城市河流低水位运行生态修复理念与实践门J.中国水利,2023(9): 31-35