大型水生植物水质修复理论及其生态设计实践-环境保护论文

On the Theory of Polluted Water Aquatic Macrophytes Bio-remedy

Abstract: With the urban environment deteriorating today, eco-design has grown to a guiding ideology of Landscape Architecture which aimed to coordinate the relationship between human and environment. Confront the characteristic of polluted water in our city,the theory of polluted water bio-remedy based on using of aquatic macrophytes is proved to have more suitable value. At the present stage，straight hydrophyte should be used as pioneerplant in city water aquatic macrophytes bio-remedy, and then progressively construct an all-round hydrophyte system. Meanwhile,further exploration should be made on its social education value,landscaping and recreation value, thus to give full play of its synthetic benefits and give service to sustainable development of city environment.

Key words: aquatic macrophytes; polluted water bio-remedy; ecological design

一、当前水环境问题的复杂性

水体重金属污染也是我国现阶段城市水污染中一个不容忽视的一方面。水体中的重金属主要来源于企业和矿山金属冶炼过程中通过燃料燃烧所引起的大气降落，重金属污染地区的地表径流和污水排放也是水体重金属来源地的重要途径。同时，被污染的水体又通过污水灌溉、疏浚、生物富集与生物转移等方式造成陆地生态系统的再污染。总体来说，水体是环境中重金属的最终归宿，通常连地下水也难以避免。

二、以大型水生植物为主的水质修复系统

自然水体本身都有一定程度的自净能力。水体沿岸植被带和水生生物的过滤、吸收作用能够去除水体中所含有的营养或有害物质，自然水体生态系统的这种自净能力保证了水体在一定范围的污染程度内能够通过自身的调节恢复到正常状态^[4]。而我国城市内部的湖泊与河道水体的驳岸多是人工砌筑的硬质驳岸，水体沿岸毫无植被可言，生境被阻断，水体流动性差，导致自净能力极差，同时，超量的外源污染更加速了现代城市水体生态系统的退化^[5]。在此情况下，通过人工干预的方法进行水质恢复成了水污染治理的必要手段。

治理水污染的方法有底泥疏浚、机械过滤等物理方法，也有使用杀藻剂等化学方法，此外，用木炭吸附藻毒素、放养鱼类、乃至直接由污水处理厂处理等方法也都有一定成效。目前备受关注的水质修复方法是以大型水生植物为主体的水生植被重建技术。大型水生植物不但自身能够吸收、富集水体中的各种物质，还能通过吸引微生物、低等动物在其周围聚集生存，进一步提高对水体的净化效果。此外，大型水生植物也能通过根系对底泥的固定作用限制底泥中所沉积的营养元素和有毒有害物质的释放。和其他水质修复方法相比，水生植被重建措施具有投资少、综合效益高等优点，十分符合当前我国国情需要，因此，在水污染治理的方法中，水生植被重建是目前我国湖泊污染负荷控制和水质改善的重要生物措施。

针对水体的内源、外源两大类污染源以及已被污染的水体，经过十多年的研究，关于以水生植被重建为主体的生态水质修复理论已逐渐形成了以沉水系统、漂浮系统、挺水系统为基本类型，以大型水生植物为主体的水质修复系统理想模式（见表1^[6-15]）

表1以大型水生植物为主的水质修复系统理想模式^[6-15]

Table 1 ideal model of polluted water aquatic macrophytes bio-remedy

通过对该理想模式中三类不同水质修复措施的原理和实践结果的总结比较（表2），可知，以人工构造湿地和沿岸植被缓冲带为主要形式的挺水植物修复法在实践中更具有可操作性。因此，在对该理想模式的实践应用中，可以将挺水系统水质修复法作为先锋的水质修复方法，以漂浮系统和沉水系统为后期辅助修复方法，逐步构建全方位的水质修复工程系统。

表2 关于水质修复系统理想模式的总结^[6-15]

Tabel 2（summary for polluted water aquatic macrophytes bio-remedy）

三、挺水系统水质修复法在国内的景观应用实践

在城市水环境的生态设计中，挺水系统水质修复法与景观设计实践的结合有着显著的综合效益，既能实现对水资源的可持续利用，又能改善城市景观环境，在我国现阶段的城市建设中有着十分广阔的发展空间。

现已建成的影响较大的针对大型水体沿岸植被缓冲带的生态修复的试验性实例如下：

1、南京地理与湖泊研究所在严重污染的太湖岸滩处进行的大型生态恢复试验^[15]。试验者在试验之前借当地政府之力对周边环境进行了排污管网和污水厂建设、周边养鱼塘废除、底泥疏浚、养殖鱼类清除等大量的前期工作。最终又通过修复滨湖沿岸带、重建水生植被创建了一个生态景观效果很好的新景观，水质变化也有了很大的改观。从水质修复的目的来看，其操作方式对城市设计中湖泊的恢复重建是一个很好的示范。

2、2001年在原粤中造船厂旧址上改建而成的岐江公园^[16]。歧江公园可以说是滨水地区景观生态恢复设计在国内最有影响的成功实践，通过水体沿岸的梯田种植台、临水栈桥、水际植物群落等构建软质驳岸。这类驳岸设计相对于传统的硬质驳岸更符合生态学和自然美学的原理，对于水体自净功能的维护、水陆间生态流的交换、以及大型水生动物生存环境的营造也有更强的效果。

现已建成的影响较大的以人工构造湿地为主要生态修复方法的试验性实例如下：

1、北京中关村生命科学园的景观水系实践^[17]。该园区景观的设计者收集园区生活和实验室污水，在温室中集中处理，再经过园区内一系列人工湿地性质、具有净化功能的景观水系进入以湖泊水面和挺水植被为主的中央湿地，同时区域内的雨水也被集中收入中央湿地，创造了一个经济的自然湿地水景。

2、成都活水公园^[18-19]。在该工程中，美国Keepers of the Waters组织的创始人Betsy Darmon和其他设计者一起成功地将污染水体生态修复的思想和城市设计、科普教育结合了起来，以严重污染的成都府南河为依托体，沿岸建成了我国最早的一个水环境生态恢复设计展示性(Eco-Revelatory Design)公园水体直接引自府南河，以两架水车泵入全园最高处，经一系列兼有厌氧沉淀、曝气功能的水池、喷泉、跌水、流水等景观单元和景观化的水生植物塘、人工湿地系统处理后，归入府南河中。从厌氧沉淀池到戏水池，游人可以亲眼看到河水由浊变清的过程，并在此过程中受到深刻的思想教育。该方案获世界人居奖等三项国际大奖，跟踪报道也证明这是非常成功的一个案例。

目前，国内关于大型水生植物水质修复的研究已有了一定的积累，但在生态设计方面的实践尚处于初级阶段，其景观游憩价值、社会教育价值有待于社会的进一步认识和推广应用。

作为大型水生植物水质修复理论理想模式中最具有可操作性的水质修复法，挺水系统修复法在和传统的污水处理方法进行比较时，存在很多优势：低投资、低能耗、处理过程与自然生态系统有着更大的相融性等，同时，也存在一个弱项——占地面积大。然而，从城市景观的角度来说，挺水系统水质修复工程中所包含的水体、植物、人工构筑物、以及所占据的广阔的空间和场地，恰是Landscape Architecture所需要的基本元素。因此，可以进一步发掘挺水系统水质修复法的景观价值、休闲游憩价值，使其在实现水质修复的同时，也能成为城市绿地系统的一部分。

结语

在当前我国淡水资源日益紧张的情况下，大型水生植物水质修复技术和Landscape Architecture需要被更紧密地结合在一起，以此在实现污染水质修复的同时，创建综合效益更高的城市景观，成为城市水系统规划与管理中的亮点，为城市环境的可持续发展做出贡献。

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