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2.２生態(tài)修復

運用生態(tài)學理念解決湖泊富營養(yǎng)化和藍藻水華問題，因其長效性，表現出較好的實際運用潛能．許多湖泊已經實施了生境修復、水生植物構建、食物網調控等生態(tài)修復措施（表２），實現了長效的藍藻水華控制．

２.２.１生境修復

（１）基底修復

由于人類活動的強烈干擾，我國多數湖泊湖濱帶地形發(fā)生劇烈變化，大量天然灘地消失、生境急劇惡化．生境營造則是在湖濱帶、近岸水域，采用清潔底泥吹填等方式，改善原始沉積物性狀，并使基底抬高至水深1ｍ左右，營造平緩的人工淺灘，保持合理的水位以提供充足光照，營造有利于水生植被恢復的生境條件，促進湖泊生態(tài)系統改善和水質提升，從而實現濁水藻型湖泊向清水草型湖泊轉變，實現富營養(yǎng)化和藍藻水華的長效控制．這一技術的主要難點就在于需要有清潔底泥來源，且基底抬高后的實際生境能夠實現水生植物的有效恢復．滇池福保灣東岸生態(tài)恢復區(qū)實施了清潔底泥吹填工程，對原有污染底泥實現了厚度近1.7ｍ的清潔底泥覆蓋，水深降低至0.8ｍ，水生植物在工程實施２年內得到了初步恢復．

（２）水位調控

對具備閘控條件的水體進行水位調控，是修復生境的另一種有效途徑．該法是通過調控水位高低，實現水體曬灘、淺灘、浸沒等狀態(tài)切換，從而調節(jié)淺水湖泊的生物地球化學循環(huán)過程，促進污染物自然降解．同時還能依據挺水植物、沉水植物的季節(jié)生長特性，為其提供最適的生境條件，增加生物多樣性．挺水植物的萌發(fā)和生長會受水位過高、水下光照不足等因素的抑制，大型水生植物萌發(fā)期應維持較低的適宜水位，快速生長期可提高水位，成熟期維持一定高水位，可促進其生長．巢湖1960ｓ建閘后，水位波動形式從近自然波動變?yōu)榉醇竟?jié)波動，大型水生植物的萌生條件劇烈變化，致使其覆蓋率從約25％銳減至1.73％，后期由于人類活動的加劇，大型水生植物覆蓋率已不足1％；模型模擬研究結果表明，調控生態(tài)水位能夠顯著促進巢湖沉水植物的生長，同時浮游植物生物量也會相應下降，不過實現這種調控可能意味著與社會生產生活需要產生矛盾．

２.２.２水生植物群落構建

生境修復的本質是為水生植物營造更有利生長條件，雖然水生植物的構建需要一定的周期、見效慢，卻是實現湖泊富營養(yǎng)化長效控制的重要方法．目前，較為常見的植物修復類型包括沉水植物、漂浮植物和挺水植物．

（１）沉水植物

沉水植物整**于水下，通過捕獲懸浮物、促進顆粒態(tài)磷沉淀、根葉吸收底泥和水體中氮磷等營養(yǎng)物質、根際微生物加速反硝化作用、釋放化感物質抑制藻類生長、提高水體溶解氧和透明度、為浮游動物提供庇護、優(yōu)化魚類種群結構等途徑，推動湖泊生態(tài)系統向著健康狀態(tài)轉變，是具有最佳水質改善效果的水ｐ生植物類群．室內試驗結果表明苦草、黑藻、狐尾藻、金魚藻等沉水植物對ＴＮ、TP、SS的去除率高達７５％；室外大桶實驗發(fā)現沉水植物對TN、TP的去除效果大致在60％～80％和50％～70％之間；在滇池草海的沉水植物修復示范區(qū)，水體中SS、TP、Ｃｈｌ.ａ濃度分別較修復工程前下降了49.8％、59.5％、42.3％，透明度也有所提高，TN在年尺度上無明顯改善．多數湖灣、岸帶、淺水區(qū)或小水體能夠在沉水植物恢復后維持清水態(tài)，而一旦湖體面積過大，操作難度和不確定性增加，水質通常很難實現長期、有效的改善，如在五里湖、滆湖中，水質僅短期好轉，甚至未見明顯的改善；此外，也有研究表明，沉水植物修復后期會有絲狀藻類、尤其是附著型絲狀藻類增殖等問題．這些都要求對先鋒種選取、季節(jié)輪種設計、殘體打撈等修復步驟進行更加深入的研究．

（２）漂浮植物

漂浮植物通過根系吸收和攔截、根際微生物作用、化感作用、遮光、減少風力作用，促進顆粒沉降、抑制藻類生長．狹義上的漂浮植物是指整個植物體漂浮在水面上的一類浮水植物，其種類較少，研究和運用較多的是鳳眼蓮．原位水槽實驗結果表明，鳳眼蓮和水浮蓮對中度富營養(yǎng)化水體的TN、TP和Ｃｈｌ.ａ去除率分別達到82.08％、55.22％、91.80％和77.82％、54.44％、95.06％；重污染河道中利用鳳眼蓮使得水體中TN下降49.7％，但TP去除效果并不明顯；中度富營養(yǎng)化水塘內利用鳳眼蓮去除了66.11％的TN和73.20％的TP．隨著漂浮栽培技術的成熟，廣義的漂浮植物修復，即人工生物浮島（床）也逐漸興起，利用菖蒲、美人蕉、風車草、彩葉草等超富集植物構建生物浮島，水槽實驗結果顯示，TN、TP的去除率大致在40％～70％和50％～80％．目前，富鐵基生態(tài)浮床、水質凈化和大型植物恢復一體化浮床等新型浮床對TN、TP、Ｃｈｌ.ａ的削減已超過70％、98％和80％．不過，浮島建設成本更高，且播種、移栽等管理要求更為復雜．目前國內外對于漂浮植物修復爭議較多的是其覆蓋率的閾值，一方面，覆蓋度（植物量）與污染物去除率、遮光抑藻效果呈正相關；另一方面，過高的覆蓋率會影響大氣復氧，導致水體缺氧造成水生系統崩潰；已有設計中覆蓋率從3％～100％不等，其中多數超過了60％，但這難以在大湖實現．

（３）挺水植物

挺水植物的恢復能為其他水生植物的生存創(chuàng)造條件，并能為水生動物提供棲息環(huán)境，對于控制湖泊內源污染、維持水體健康具有重要意義．目前，濕地挺水植物修復已在底泥ＴＮ大于2000ｍｇ／ｋｇ、TP大于400ｍｇ／kg（滇池1800ｍｇ／kg）等國內富營養(yǎng)化湖泊的湖濱帶等得到廣泛運用；通常，修復帶寬幅超過50ｍ可以滿足水體凈化功能．大型淺水湖泊的底泥污染控制中，濕地挺水植物可能比疏浚更有效果，且成本更低：濕地挺水植物修復能夠去除沉積物中約50％的TN，磷的積蓄量在不同物種中有所變化，處于1390～4910ｇ／ｍ²之間．挺水植物對于水體TN、TP去除也體現了良好效果，其中先鋒物種的去除率可超過90％，對10種不同濕地挺水植物的研究結果顯示，其對TN、TP平均去除率分別為55％和64％．造成大量挺水植物恢復失敗案例的主要原因仍是管護和適用性問題，這是由于不同物種污染凈化的動力學特征、季節(jié)生長特性、生理生態(tài)效應差異和不同底質的影響對濕地挺水植物的修復效果均能產生決定性影響，例如針對湖濱帶土壤重金屬偏高，選擇對Ｃｕ、Ｚｎ和Ｐｂ富集系數較大的蘆葦和丁香蓼等植物，對于TN、氨氮污染較為嚴重的湖濱帶，需要選擇配置高羊茅等針對氮元素凈化能力強的種類，這要求在修復過程中充分考慮植物的適應性和實際環(huán)境條件，以達到效益最大化．

２.２.３生物操縱

除了水生植物修復，生物操縱也是具有長效控制潛力的方法，即通過對湖泊生態(tài)系統內的食物網進行有效調控，以經典（增加浮游動物牧食壓力）或非經典（濾食性魚類牧食）生物操縱手段削減藍藻，此過程中通常伴隨著水生植物、尤其是沉水植被的修復（或恢復）．

（１）經典生物操縱

經典生物操縱通過增加肉食性魚類、減少雜食性魚類（如食草、浮游動物食性魚類），通過營養(yǎng)級聯效應，調控食物網功能，以保護浮游動物的生長，增加其豐度，對藻類形成攝食壓力從而抑制藍藻水華．同時，為了加速這種營養(yǎng)級聯效應的產生，在生物操縱前通常會捕撈浮游食性和底棲魚類，前者可以減輕浮游動物生長壓力，后者則減少沉積物中營養(yǎng)鹽釋放、促進大型植物恢復，最終對Ｃｈｌ.ａ的削減幅度可達20％～50％．這在36個丹麥湖泊的分析案例中得到印證：經過反復清除這些魚類（大于200ｋｇ／（ｈｍ²·３ａ）），大型水生植物生物量和浮游動物牧食壓力增加，水體TN（2.03ｍｇ／Ｌ）、TP（0.172ｍｇ／Ｌ）、Ｃｈｌ.ａ（89μｇ／Ｌ）、總懸浮物質（TSS）等下降了50％～70％，并保持清水態(tài)．惠州西湖是我國較早開展生態(tài)修復的湖泊，通過去除浮游食性魚類，種植沉水植物、放養(yǎng)食魚性魚類開展修復，水體中TN、TP、Ｃｈｌ．ａ、TSS顯著下降，分別從1.29ｍｇ／Ｌ、0.126ｍｇ／Ｌ、20～80μｇ／Ｌ、21ｍｇ／Ｌ降至0.83ｍｇ／Ｌ、0.050ｍｇ／Ｌ、0.6～30μｇ／Ｌ、5ｍｇ／Ｌ，透明度也顯著提升；江蘇傀儡湖通過調整濾食性魚類、投放食魚性魚類、捕撈底棲和草食性魚類等實現湖泊中魚類群落的有效調控，使得沉水植物覆蓋度從不足20％提升到73％，水體透明度從51.38ｃｍ提升至101.47ｃｍ，Ｃｈｌ．ａ濃度從6.30μｇ／Ｌ下降到3.72μｇ／Ｌ．然而，這種方法對生物群落結構有著嚴格要求，對于與外界交換頻繁的湖泊而言，實施難度和工作量都是巨大的挑戰(zhàn)；同時，浮游動物可能無法捕食大群體，且在藻華暴發(fā)（Ｃｈｌ．ａ＞50～90μｇ／Ｌ）或營養(yǎng)鹽上行效應占主導的水體，經典生物操縱難以發(fā)揮作用

（２）非經典生物操縱

非經典操縱則是通過增加濾食性魚類，直接濾食藍藻．相對于經典操縱通過食物網逐級傳遞的不確定性，可更為直接地削減水華藍藻，密度約為46～50ｇ鰱鳙／ｍ^３．非經典操縱的成功在于鰱魚等能夠適應高藻生物量（63.3～138ｍｇ／Ｌ）、較低的溶氧（＞5ｍｇ／Ｌ）環(huán)境，且對于微囊藻等具有有效的收集、消化能力，對藍藻的削減量可以達到20％～90％．鰱魚去除了千島湖沿岸池塘中29.0％～55.8％的藍藻；鰱鳙削減了洱海紅山灣28％～40％的Ｃｈｌ.ａ．還有將改性明礬漿應急除藻和鰱鳙放養(yǎng)控藻結合起來的方法，藍藻數量可削減78％～87％，效果明顯優(yōu)于單純放養(yǎng)鰱鳙進行除藻的湖州對河口水庫．但是，非經典生物操縱仍存有較多爭議：如魚類排泄物促進了水體營養(yǎng)循環(huán)，鰱鳙單次濾食無法消化微囊藻、甚至增強其活性等；而即便羅非魚能夠完全消化藍藻，魚糞的營養(yǎng)活化、或無法被它們?yōu)V食的微型藻類過度增長，同樣是多數操縱失敗的原因．

（３）軟體底棲動物濾食

增加軟體底棲動物是另一種生物操縱手段．這種方法實現水體生態(tài)修復的路徑主要有兩點：一是軟體底棲動物能夠攝取水體中浮游藻類和營養(yǎng)鹽，并能在Ｃｈｌ.ａ濃度小于50μｇ／Ｌ時發(fā)揮良好的濾食效果；二是提升透明度、改善光照、改善沉積物養(yǎng)分等，促進水生植物生長．因此軟體底棲動物修復與水生植被恢復相結合非常必要，否則沉積物表層極易被底棲藻類占據，可能會導致其過量生長．野外大桶實驗結果表明，河蜆能夠使苦草相對生長速率、塊莖數、根葉比顯著提高，且能夠顯著降低水體中TN（23.8％～31.0％）、TP（67.9％～81.7％）和Ｃｈｌ.ａ（84.6％～97.4％），同時底棲藻類、底泥ＮＰ含量有所增加．然而，貝類偏好攝食小型藻類，對大型藻或群體性微囊藻的攝食效果并不突出，部分藍藻還能分泌麻痹性毒素抑制貝類的正常生理活動，使得濾食性貝類在生態(tài)修復中也存在著不確定因素．生物操縱中一個生物類群的調控可能會影響到其他類群，并通過食物網反饋到整個湖泊生態(tài)系統，要保持其長效機制，需要跟蹤監(jiān)測、適時調整與管理．例如沉水植物恢復后，要對能夠快速恢復的小型魚類及營養(yǎng)鹽實施必要控制．各種操縱方法各有利弊，卻要優(yōu)化互補，才能具有良好的協同作用．除了經典和非經典操縱協同，魚貝組合也能改善富營養(yǎng)化水體，魚貝聯控可以很好地提升水體透明度，并將Ｃｈｌ.ａ控制在５μｇ／Ｌ以下，同時藻類群落結構從藍藻占比61.8％轉變?yōu)榫G藻占比73.5％．最后，生境修復、水生植物構建以及生物操縱三者關系緊密，軟體底棲動物改善底質生境，修復的生境促進水生植物恢復，大型植物又為經典操縱所恢復的浮游動物提供庇護場所，這構建了整個湖泊系統的生態(tài)治理范式，只是它的實現并不容易．