时间：2013-11-29 分类：城市管理
摘要：人类与生态环境的关系愈受关注，本文主要以上海师范大学奉贤校区校内水质为例，通过研究其水质、底泥、河岸、水生生物等生态环境现状，达到减小学校在水质更换上的耗费，节约成本的同时得到更好的校园环境。其方法可以推广使用至其它区域性水域的改善工程上。
关键词：城市生态管理论文发表,水质,生态,工程设计,自然处理,人工处理
1.概述
长期城市化与工业化对河流生态系统健康状况造成了严重影响，河流生态系统修复逐渐引起人们的重视。调查显示，我国90%以上城市河流受到不同程度污染，生态功能丧失现象严重[1]。近几年来，国内许多专家学者对河流水生态治理与修复进行了深入研究，苏冬艳等人(2008年)对河流治理与修复技术进行了综述[2]，刘辉等(2009年)提出了利用水生态修复技术治理治理杭州河道水生态系统的对策和建议。
以水的自我调节为基础，遵从\"道法自然\"的自然依据，按照物质在自然界迁移、转化、流动与循环的规律，在少量人类辅助功能的帮助下，充分利用自然生态系统，与地方自然条件、社会条件和经济条件相结合，使之相互联系成一个有机系统，促进良性循环，同步增加与兼收经济、生态和社会效益。
2.城市河道水生态环境问题及治理现状
2.1城市河道水生态环境存在的问题
2.1.1城市河道渠化破坏河道生态系统
天然的河流、湖泊、池塘是自然变迁和构造运动的产物，但随着社会的发展，人类的开发活动，尤其是随着城市人口密集，开发建设强度大，对河道裁弯取直，修建水库和其他水利设施，以及开辟人工河道等，河道水生态系统自然属性遭受破坏，呈现出人工化、渠道化与规则化，水文流态受水利设施控制，且受到现浇混凝土、预制混凝土块体或浆砌石结构的护坡影响，隔断了地下水与土壤的联系，导致水生态系统结构单一，恢复和缓冲能力减弱。
2.1.2城市河道水体污染严重
部分工业废水及大部分生活污水未加处理直接排入河道，致使部分区域的河流浮萍藻类生物的迅速生长，水体甚至呈现红褐色，墨绿色，水体富营养化现象严重。另外由于人类保护水生态环境意识较薄弱，随手向河内丢弃垃圾等，导致部分河段水面杂物漂浮、蚊蝇孳生。据统计，中国80%的城市河流受到不同程度的污染，许多流经城市段的江河水质都劣于Ⅲ类水，河中生物基本绝迹，河流的生态功能恶化[3]。
2.1.3城市河道淤积严重
受到不恰当的城市开发的影响，使许多河流的河道变窄，河网被分割，城市建设中废物倾倒使河床越来越高，并且政府有关部门不重视河道清淤工作，没有定期对河道进行清淤，致使部分河道淤积严重，不但影响了河道水质，也严重影响了河流本身所具有的泄洪功能，加剧了城市洪涝灾害发生的频率和程度。
2.2城市河道水生态环境治理中存在的问题
通过对全国各地河道整治资料进行查阅发现，当前大部分城市的河道水质治理方面存在以下几个主要问题：利用水生态修复技术治理城市河道水生态系统的重要性依然没有引起相关部门的足够的重视，现如今河道的主要整治措施还是截污纳管、生活污水处理和底泥疏浚;一些地方虽然在整治方案中都强调了生态治水的重要性，但在具体技术上缺乏相应的实施方案和操作措施;在利用生态技术修复河道水生态的认识上存在较大的偏差，许多设计者对于河流的生态修复纯粹是从景观美学的角度出发，没有考虑河道的基本情况及其功能定位。
2.3城市河道水生态环境的一般修复方法
水生态修复是一项理论复杂、因素众多、操作困难的工作，既要因地制宜，又要符合科学，更要讲究实效。按照水生态系统的理论，结合全国河道、湖泊水生态系统修复情况的分析，修复水生态系统的主要处理技术可以分为：物理技术、化学技术以及生物技术。具体处理方法及其相应的特点。
3.工程实例
3.1上海师范大学奉贤校区河域概况
由于上海师范大学奉贤校区校内所有水域均流通，故以中心河的水质数据为样本进行分析，从而对全校水质进行估计。
(1)中心河及其排水口现状
根据实地调查，大中型排水口个数及分布如图所示，小型排水口分布如下：
桥①以西，北岸有小型排水口7个，南岸有小型排水口6个。桥①—桥②，北岸有小型排水口16个;南岸无小型排水口。桥②—桥③，北岸有小型排水口14个，5个小型排水口。桥③以东，北岸有小型排水口13个;南岸有小型排水口10个。
(2)中心河水域生态环境现状
2012年7月对中心河进行了实地考察，对其水域生态环境现状的初步了解如下：
桥①至桥③的区域，湖水基本清澈，能见度较高，有鱼、虾等水生生物。桥③以东，湖水稍有浑浊，东墙周围湖水能见度低，总体流动性较小，湖水泛绿，河岸边缘及角落有浮游类植物。桥①以西区域水质情况较差。湖水呈青绿色，部分区域有轻微乳白色，湖水能见度河岸边缘大型排水口处有浮沫以及少量的上层浮油，大部分区域水质混浊，能见度低，水生生物稀少。中心河河岸由水泥石块砌筑，水域底部淤泥较厚。综上，预估中心河富营养化情况比较严重。#p#分页标题#e#
3.2水环境试验与监测
在2011年10月起对四个河段(为方便起见，在下文，桥①以西命名为#1，桥①—桥②命名为#2，桥②—桥③命名为#3，桥③以东命名为#4)进行为期1年的采样。因分析水域生态环境现状得出本河段富营养化情况严重，故拟测试pH、水温、DO、COD、BOD5、NH3-N，6项指标来评估富营养化情况，并对未来形成治理方案提供依据。测定方法如下[4][5]：
(1)关于中心河水温T的监测值分析
从图2中可看出中心湖的水温分布均匀，4个监测点只有较小偏差，同时最高水温为#2处的28.5℃，7月; 且1月份水温均低于5℃，与上海市的气温变化同步。由于缺少近十年的当月平均水温，无法对其级别定位，仅从一年的数据观察看，水温指标满足IV类水标准要求。
(2)关于中心河pH值监测值的分析
从图3中看出PH值的变化范围为6.31～7.54,其中5月至10月呈弱碱性, 11月至4月显弱酸性，其PH值最大值出现在7月和最高水温相对应。中心河的酸碱度基本满足景观娱乐用水水质标准，但1月份测得的酸碱度超过了标准。河水的PH值是河水及其水域各种自然因素综合作用的结果。在流动河水中，氢离子的浓度并不取决于水分子的离解，而主要取决于河水中各种负离子，例如碳酸根、碳酸氢根、二氧化碳的对比关系。在富营养化水体中，随着富营养化的发展，由于藻类光合作用消耗水中的二氧化碳，致使水中氢离子减少而导致PH值升高，呈现PH值随藻类生长而显著增高趋势[6] 。
(3)关于中心河溶解氧DO监测值的分析
从图4中可知，中心河水体中溶解氧最小值是1.6mg/L,最大值是3.78mg/L。除了7月至8月溶氧量值低于标准外，#1处溶氧量值从5月至8月间亦低于标准值，此处根据实际调查确是存在严重的富营养化以及严重的污水排放情况。洁净水体中的溶解氧一般接近饱和，如果水体受到有机物质和还原性物质污染时，溶解氧会低于饱和值，尤其当藻类在水面形成遮光阻气层时，影响大气氧和水中氧的正常平衡以及水生植物的光合作用受阻，会使低层溶解氧大幅度降低，甚至趋于零值。此时将会导致厌氧微生物繁殖、水质恶化。
(4)中心河生化需氧量监测值的分析
从图5中可看出中心河生化需氧量的变化范围是23mg/L～47mg/L， 明显高于IV类水体的生化需氧量标准值。生化需氧量越高，表示水中需氧有机污染物越多。
(5)中心河化学需氧量监测值的分析
如图6中所示，中心河重铬酸钾指数较高，变化范围为62mg/L～110mg/L,最大值出现在6月的#1处。重铬酸钾指数是表征水体中可被高锰酸钾氧化的物质，主要是有机物的含量。是一项重要的水质参数。在富营养化水体中由于浮游植物强烈的光合作用生成了大量的有机体，使水体的化学耗氧量明显增高。5月至7月间，中心河的重铬酸钾指数足以体现。
(7)中心河氮氨含量监测值的分析
如图7所示，中心河氮氮浓度都较高。最大偏差为1.96mg/L。最大值出现在6月，最小值出现在11月。氮氨浓度较高时必然会导致水域的富营养化。中心湖氮氨变化范围为1.85～4.97mg/L。达到标准值仅为#3处的1,2,11,12月数据以及#2处的1月数据。且#1处的数据均高于其它监测点的数据，可见#1处的富营养化最为严重。
3.3水生态环境修复
中心河是贯穿上师大奉贤校区，与新农河和月亮湖等其他水域连通，因此它不仅和其他水体一起调节了局部气候，同时也具有一定的欣赏价值。但是由于疏于管理，导致目前中心湖富营养化程度严重，生物多样性遭到破坏，因此有必要对该河流进行治理，并需要通过多种方法的结合，已到达彻底修复河道水生态系统的目的。
3.3.1处理河流底部沉积物
富营养化湖泊中的底部沉积物常是一个营养库，在一定条件下可不断释放磷，这称为内部负荷。当外部负荷减少后， 内部负荷可补偿，使富营养化现象继续存在[7]。底泥疏浚与覆盖技术是河流污染治理中普遍采用的措施之一，可以较大程度的消减底泥对上覆水体的污染贡献率，进而解决内源释放而造成的二次污染问题，并为后续的生物技术介入创造出良好的生态条件。通过挖泥疏浚可以直接去除底泥中的营养盐含量，减轻内部负荷对湖泊的影响[8]。
3.3.2水生动物修复技术
水体中的藻类除受营养物质的控制外，也受到浮游动物和鱼类的控制。因此，可以通过放养浮游动物和鱼类来达到改善区域性水水质的目的。常用于摄食藻类的鱼类有螺蛳、鲢鱼、鳙鱼、鲫鱼等。根据调查，蚌类可以将水中悬浮的藻类及有机碎屑滤食;螺蛳主要摄食固着藻类，同时分泌促絮凝物质，使湖水中悬浮物质絮凝;滤食性鱼类，如鲢鱼、鳙鱼等可以有效去除水体中的绿藻类物质。我国的谢平、刘健康等(1999年)提出旨在控制蓝藻水华的非经典生物操纵法[9]可供参考。
3.3.3河道补水
可通过增加水利设施并加以调控，引入上游或者附近水源，加快水流速度等。既补充河道水量，又可以冲刷稀释污染水域，置换死水区的河水，使河流由厌氧状态变为好氧，在短时期内降低水体的污染负荷，改善水生动物、水生植物的生存环境，提高河流的自净能力，改善水环境质量[8]。#p#分页标题#e#
4.结论与建议
相较于化学修复法的易造成二次污染和物理修复法的治标不治本，生物生态修复法具有工程造价相对较低，不需耗能或低耗能，运行成本低廉，处理效果好且不会形成二次污染的特点。近年来这种技术发展很快，在国外已经达到工程实用化的程度，并且积累了系列观测数据。通过对上海师范大学奉贤校区中心河水质监测与相应的修复处理，可以得出以下结论及建议。
(1)交疏挖底泥处理法，水生动物修复和河道补水法更具有可持续发展性，不仅可以节约财力，更可以全面改善生态环境，利用自然自我修复和净化的能力改善水质。
(2)富营养化湖泊中的底部沉积物是一个营养库，单独采用水生动物修复或河道补水法，很难在短期内有效改变河道水质，所以定期清理河流底部沉积物是必须的。
(3)在水域内放置生态浮床，并放养摄食藻类的鱼类等，以构成生物链。以达到在修复水质的同时增加河域的观赏性的目的。
(4)加强点源和面源污染治理，通过加强截污纳管建设，加快城镇污水收集管网工程建设，从而从源头上根治水生态污染状况。
参考文献：
[1]曾勇，赵彦伟，杨志峰，等.北京北环水系生态修复方案优选[J],生态学杂志,2008，28(8),1450-1454.
[2]苏冬艳,崔俊华,晁聪,等. 污染河流治理与修复技术现状及展望[J],河北工程大学学报(自然科学版),2008,25(4),56-60.
[3]杨士弘.城镇生态环境学[M],北京：科学出版社，2003,103-133.
[4]《水和废水监测分析方法》第三版，中国环境科学出版社,1989.
[5]《环境影响评价技术导则—地面水环境》(HJ/T2.3)对中心河采用《地表水环境质量标准》 (GB3838-2002)中规定的IV类水标准.
[6]张勇.城市浅水景观湖水质模型研究[D],太原理工大学硕士研究生学位论文,2006.5.
[7]张镇,刘桂民. 当前我国湖泊富营养化治理的进展及思考[J],工业安全与环保,2007,33(10),50-52.
[8]汪雯. 海河流域平原河流生态修复模式研究[D],南开大学,2009.
[9]刘健康, 谢平. 揭开武汉东湖蓝藻消失之谜[J],长江流域资源与环境.1999,8 (3),312- 319.
