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再造湿地 让湖泊恢复生机
作者:刘国伟  文章来源:环境与生活  点击数  更新时间:2016-10-25 10:13:40  文章录入:ahaoxie  责任编辑:ahaoxie


在人类各种国土资源里,湖泊扮演着举足轻重的角色,或调节径流、支持工农业和生活用水;或沟通航运、改善生态和风光,可谓功能多样。但各国的许多湖泊也因为社会经济的迅速发展,而饱受污染变得富营养化,无法再为人类服务。为此,各国都在治理湖泊污染方面进行着不懈的探索,得出了一些取得共识的经验和教训。


水流域包括湖泊水质的恶化,主要表现为富营养化。自然状态下,地球上的湖泊会长期处于贫营养化状态,即湖水因缺乏营养物质致使浮游生物减少。但人类的活动会大大加快湖水向富营养化转变,全球多数湖泊的水质正是随着人类社会经济进入快速发展期(尤其是20世纪下半叶)而迅速恶化的。幸运的是,拜治理技术进步所赐,许多湖泊近年来重新恢复了生机。

在湖泊治理方面,目前主流的治理技术主要是减少营养物质向湖泊的输入,降低外源性的污染;对于已经污染了的水体,则运用物理、化学和生物修复等多种技术。物理方法如引水稀释和冲刷;化学方法如加入铁盐或铝盐,将湖水中溶解的无机磷转化为不溶性磷酸化合物从而沉淀出来;生物方法如通过生物操纵技术调整生物群落结构,实现控制水质。在技术手段之外,成功的湖泊治理也少不了立法、环境教育和公众参与。下面先介绍其他国家5个湖泊治理的成功案例。



瑞典楚曼湖:挖掉一米厚底泥


楚曼湖是瑞典南部的一个小湖泊,面积75公顷,约为我国西湖的1/8大小。这个湖泊虽小,但是治理之路可谓曲折。上世纪20年代,该湖还向附近城市提供饮用水,也有人在湖中游泳。此后数十年直到1958年,该湖充当了韦克舍市的市政污水排放池。调查显示湖中的生态系统已经崩溃,冬天因为水中含氧量过少常有鱼类死亡,夏天则有大量蓝绿藻爆发生长,水透明度只有15至20厘米。

1958年后,虽然经历了10年的湖水向外分流工程,但楚曼湖的透明度仍然没有起色。市政当局放弃了将其填平的想法,决定保留下来恢复生态,于是召集了湖泊学家、沼泽学家和技术人员,各方开展紧密合作,首先在1968~1970年进行了项目开始前的调查工作。调查发现,之前原始状态下的底泥沉积速度是0.2~0.4毫米/年,但充当污水池后,底泥沉积速度高达8毫米/年,数十年间底泥层叠压实,形成了厚厚的腐殖黑泥层,这道泥层释放的营养物质使水质受到了持续损害。1970年修复工作启动,湖底最上面半米厚的底泥被挖泥船挖走,1971年又有半米厚的底泥被挖走,总计清理出的湖泊底泥有40万立方米,但同时有20万立方米的湖水也混在底泥中被清理走——这可不是技术人员们所愿意看到的。清出来的泥水混合物放在岸边的废弃农场中沉淀、干燥后,底泥被卖给公园和花园做肥料用,换来的资金投入到湖边绿化中。此次修复花费了50万美元,把湖水中总磷含量从每升600微克降到30微克(1微克等于百万分之一克)。

直到12年后的1982年,当局对项目效果进行评估时,认为楚曼湖水质转变显著,磷和氮含量下降,透明度上升,蓝绿藻爆发现象消失,原来水中单一的微囊藻被更多样化的浮游生物群取代,原来不适应富营养化水质的河蚌重现湖底。这些现象说明,湖泊生态系统增加了多样性,功能恢复正常,楚曼湖重新成为民众钓鱼、运动的好地方。楚曼湖治理工程的意义在于,不但用较少的投入将环境问题转化为环境资产,而且把政治家、政府管理人员转变成生态与自然保护的积极分子,使楚曼湖成为欧洲湖泊治理的范例。他们的治理经验主要可以归纳为两条:

一是根据实际情况决定需要清理底泥的湖底面积,尽可能选择不搅浑湖水的设备,混入底泥的水不能超量,为此要使用先进的自动控制清淤技术;二是注重治理后的保持,管理好湖泊支流的水质,使湖泊免遭附近工业城市的影响。这些经验后来被推广到其他欧洲国家的湖泊治理工作中。

瑞典南部的楚曼湖在1969年水质极差


荷兰费吕沃湖:引进商业捕鱼


近些年来,荷兰湖泊的治理以费吕沃湖为代表。

这个34平方公里的人工湖位于荷兰中部,是1957年建成的人工湖,平均水深只有1.5米。上世纪70年代由于水质严重富营养化,水藻极多。

荷兰当局主要采取两步来进行了治理。首先,是在上世纪80年代末引入清水对费吕沃湖进行稀释,把水中总磷含量从500微克/升降到125微克/升;其次是引进商业捕鱼,捕捞大量欧鯿以改善水质,把原来欧鯿的数量从125千克/公顷降到20千克/公顷,之后斑马贻贝数量上升了,水透明度从40厘米提高到1米,治理后大部分湖面上阳光能够直达湖底。

荷兰费吕沃湖风光


印度卡兹卡哈斯湖:厌氧菌群立功


印度由于城市规划者的忽视和破坏,湖泊和湿地等水体退化严重,这在一些市区和周边表现得尤为突出。例如,上世纪60年代初,班加罗尔市还有262个湖泊有水,近几年统计只有10个有水;2001年艾哈迈达巴德市有137个湖,到2012年已经有65个湖泊被人们填平后在上面盖了建筑。虽然如此,但有资料显示,印度在两个湖泊的治理上也有其独到之处。

一个是新德里附近的卡兹卡哈斯湖,这个湖的名字在乌尔都语中是“皇家水池”的意思,但现实中这个湖泊远没有传说中的皇家气派,因为受地下水位下降影响,卡兹卡哈斯曾几近干涸。更糟的是,湖水附近的土地用途已定,而且没有其他地表径流来补充湖水,只有雨水和附近污水处理厂排放的废水通过管道排入湖中。

为修复湖泊水质,当地使用生物修复技术向湖水中引入厌氧菌群,减少生物需氧(和氮)量,提高氧气溶解水平,还引进了适合的鱼类取食水中的浮游生物,最终使卡兹卡哈斯湖恢复了健康生态。

印度另一个湖泊治理的范例,是拉贾斯坦邦首府的曼萨卡湖。多年来当地政府一直想设法治理曼萨卡湖,但因资金缺乏无法启动。2002年,当局用PPP模式筹集了资金,在湖边建了3个湿地,总面积4万立方米,来自污水处理厂的废水先注入湿地,让一些营养物在湿地中沉淀后再输入到湖中,还对湖底进行了疏浚,保持了水量平衡。同时湖滨地区被出租给商业机构,租金被投入到湖泊修复中,由此形成了良性循环。5年下来,曼萨卡湖水质大为好转。

印度科学与环境中心在总结经验时提到,应全面理解湖泊系统,湖泊集水区(森林、农田、湿地等)的修复常被忽视或者管理不当,导致大部分财力人力花在美化工程和临时性的水质改善上,而没有一个健康的集水区,湖泊是没有能力保持其自身生态平衡的,这样的修复效果只能是短暂的。

印度卡兹卡哈斯湖近景,这个湖的名字在乌尔都语中是“皇家水池”的意思。

印度曼萨卡湖湿地风光


美国阿波普卡湖:“组合拳”


位于美国奥兰多市西北的阿波普卡湖是佛罗里达州第三大湖,它是个面积125平方公里、平均水深4.7米的大湖,上世纪40年代曾是美国的钓鱼胜地。1941年,湖北岸有80平方公里的沼泽被排干后改造成农业用地,此后该湖很快沦为二战后迅速发展的工农业的牺牲品。1980年,附近的塔沃化学公司(杀虫剂生产商)将DDE(一种内分泌干扰物)违规排入阿波普卡湖。20世纪90年代,含有大量磷酸盐的农田灌溉用水被排放到湖中,致使藻类爆发性增长,湖底还积存了一层肥厚的底泥。许多鸟儿因为捕食含有机氯农药的鱼类而死。

为挽救阿波普卡湖,1996年时任佛州州长的劳顿·齐利斯签署了《阿波普卡湖恢复法案》,拨出专款进行治理。由于美国雄厚的技术和经济实力,以及朝野对环境保护的高度重视,阿波普卡湖的治理堪称耍出了一套流畅的组合拳。当局首先划出了专门的北岸改造区,进行重点治理。历史上看,有85%的磷来自北岸的农场,美国农业部到2001年为止买下了几乎所有的北岸农场,旨在一劳永逸地解决污染源问题。

1996年,当局的“第一拳”是设定了磷排放指标——每年只能排入15.9吨,这意味着把之前农场排入湖泊的磷总量削减3/4。此外,鉴于有机氯农药大量存在于地表30厘米以上,当局用改进后的设备深耕农场耕地,把1米深处未受污染的土壤翻到地表,此举使得有机氯农药残余无法再进入食物链。2009年5月,深耕翻土工作完成。当地还在2800公顷的耕地中使用土壤改良剂,以吸收土壤中超标的磷,减少了磷通过地表水进入湖泊的数量。

“第二拳”是建设湿地。2003年11月,湿地建设工程启动,总占地307公顷,包括4块湿地。技术人员先把含有大量磷、水藻和悬浮物的湖水泵入湿地,湿地里的水深保持在30至45厘米,2至7天后再从湿地里排出,这样很多营养物质会沉积在湿地里。统计表明,7年间有28%的总磷(每年约2.7吨)和90%的水体悬浮物(每年约4500吨)沉积在湿地里。

治理措施中的“第三拳”可以称之为“清理门户”,也就是清剿湖中的美洲真鰶。阿波普卡湖里的鰶鱼数量很大,它们虽然吃了很多的浮游生物,但是这种鱼天性好动,喜欢搅动湖底的泥土弄浑湖水,排泄物也是藻类的好食物,所以对水体的恶化“难辞其咎”。更重要的是鰶鱼吃掉藻类后,氮磷元素会储存在体内,鱼死之后体内的氮和磷再次循环回湖泊内,如果任其自生自灭,那将无助于氮和磷元素总量的减少。鰶鱼虽小,但是如果捕杀量足够高,那么意义就不一样了。2011年秋天,一共有8400吨鰶鱼被捕捞上来,相当于从湖泊中清理掉58吨磷和175吨氮,可以说鰶鱼用自己的身躯充当了吸收阿波普卡湖污染物的海绵,做出了独特的贡献。

阿波普卡湖治理至今已经20年了,虽然其间有过3次大的污染物指标反弹,但那是由于恶劣天气(暴风雨、大旱)影响造成的暂时现象,总体而言主要污染物指标逐年下降。2011年9月的监测表明,湖水中总磷浓度是80ppb(1ppb表示浓度为十亿分之一),比治理前降低了62%;叶绿素浓度为52ppb,比治理前降低了36%;水透明度为37厘米,比以前提高了53%。

曾经“五毒俱全”的美国佛罗里达州阿波普卡湖,现已成为很多野生动物的栖息地。


丹麦湖泊治理:瞄准再造湿地


许多欧洲国家的湖水中,最多的污染源来自附近的农业区,来自农业用地的氮负荷占了几条大河氮负荷的一半以上:如占意大利最大河流波河的54%,占波兰最长河流维斯瓦河的62%,占中欧主要航运水道易北河的57%,占西欧第一大河莱茵河的55%。因此,包括丹麦在内的许多欧洲国家在治理上,都从减少外部营养负荷入手,综合运用物理、化学和生物方法,使很多湖泊的水质和生态系统明显改善。

丹麦的治理重点,是减少污水处理厂排出废水中的磷和氮含量,通过再造湿地来提升湖泊集水区的营养物质保持量。

丹麦议会2004年通过的《水环境行动方案》,更是致力于减少农田中磷的扩散。近期的一个治理措施是,沿着河道建设10米宽的缓冲区,以缓解过去150年间因为土地开垦而失去大量湿地的不利状况。此外,当局还采取了一些较温和的维护措施,例如收割河流中的杂草,因为经常收割会让杂草长得更快,吸收的营养物质也更多。

综合上面的治理案例,虽然这些湖泊中有天然湖泊也有人工湖,有大有小也有深有浅,有的在发展中国家,有的在发达国家,可是我们能从中看到当地为了实现湖泊生态修复,多种手段并用、持续治理的过程,这其中既需要科学的方法和技术,也需要决心与耐心。

(本文参考了厄里克·杰普森等人的《丹麦及其他欧洲国家浅湖治理经验》、斯文·布居尔克的著作《跨过自然》等文献,以及印度科学与环境中心和维基百科等网站的信息,在此一并致谢!)

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