浅谈生物防治在清华大学的应用

浅谈生物防治在清华大学的应用

1水质、水质污染情况清溪河发源于安徽省庆阳县九山区。流经贵池区六街、梅街等市，流经赤州市主要城市。它全长12.28公里，占地44.8公里。2013年4月21日,我们随市环保部门对清溪河四个段面(图1)进行水质调查,部分数据见表2,氮、磷仍是主要污染因子,其中氨氮平均超标倍数达2.39,水质为GB3838-2002Ⅳ类。目前,城区内河治理方法很多,物理的如疏浚河道、水系贯通、截污治污,化学的如投放净水剂等,但这些方法只能短期奏效,治标不治本。20世纪80年代以来,污染水体治理技术不断取得新的进展,尤其生物措施越来越受到人们的关注2放养池塘河面设计驳岸是水体与陆地的交界线,是生物生存生息值得关注的生态敏感带,是形成水陆生态系统的边界与交流区域根据市政规划和清溪河的现状,可以将城区清溪河分为三个区段(图1):南外环桥以上6km河段为农业生产区段,南外环桥至白牙路桥4km河段位于市中心区,为市中心区段,白牙路桥以下2km河段为行政办公区段农业生产区段两岸为农田和养鱼池塘,河面较窄,应以自然驳岸和半自然驳岸(图2、图3)为主,尽量减少人工成份,维持河道的自然地貌特征。岸边种植狗牙根、马里拉、矮生百慕大等,临水种植鸢尾、水葱、菖蒲、水竹,由于是农业生产区域,一般不选或少选用高大的乔木,充分利用植物根系稳定边坡,同时也可以吸收来自农田和养鱼池塘磷、氮成份,减少对水体的污染。市中心区段水面宽广,是居民生活、观光、休闲娱乐区,宜以半自然驳岸和人工混凝土驳岸为主,并提供亲水平台或亲水广场,方便市民活动。沿岸以草坪为底色,为引导市民到水边赏花,种植一些宿根、球根花卉如落新妇、雪钟花、绵枣儿等,为引导市民临水观赏,则在岸边植以花灌木,如月季、蔷薇、栀子、夹竹桃、南迎春等。乔木宜选择一些树丛及姿态优美的孤立树,尤其是变色叶树种,做到四季常青,色香俱备。这样既发挥植物的护坡功能和城区雨水的净化功能,同时也营造了一个富有特色的景观空间。行政办公区段两岸宽阔,污染物较少,以自然驳岸为主,边坡顺坡整理成缓坡,以草皮、灌木自然延伸至水面,使水与林草容为一体,让工整的楼宇之间留有难得的自然风貌,增添恬静的魅力。3生态生物环境对河流生态平衡的影响自然河流是一个完整的生态系统,水生植物是生产者,可以吸收水中的氮、磷等营养物质而起到净化水质的作用,鱼类是消费者,可以控制浮游生物和水草的生长,微生物则是分解者,可以将有机物转化为无机成份,正常情况下,物质在这三者之间不断循环,达到一种动态平衡的状态。但由于人类的活动,使得大量的营养物质进入水体,当遇到适宜的光照与温度时,作为生产者的藻类便会大量生长,破坏水体的生态平衡清溪河水体的污染及富营养化的主要原因有:一是来自于上游的农业生产区域。化肥、农药及商品化的鱼饵,只有一部分被动植物吸收,其余都残留在土壤及养鱼池水中,最终流入清溪河里。另一是市中心区域的生活污染。虽然从2007年开始,在主城区逐年实施雨污分流改造工程,但雨水仍直接流进河道,因此地表污染物会随雨水进入清溪河。而近年来城市住房装修中,很多人将洗衣池、洗衣机移到前后阳台,为图省事,将洗涤污水接入雨水管中,这些都使雨水管中存在着大量的污染物流入河中。对清溪河水体污染的治理,可以采用一系列理化的方法,但相比之下,利用生物治理不仅操作简便,成本低廉,而且能很好的修复水生生态系统的结构,达到良性循环的效果。3.1水生植物的功能大型水生植物通常包括挺水植物、漂浮植物、浮叶植物和沉水植物等,它们是水生生态系统保持良性循环的关键类群,也是整个水生生物多样性的基础挺水植物水中根、茎,直接吸收利用水体中可利用的营养物质、吸附和富集重金属和一些有毒有害物质沉水植物既可以通过根吸收底质中的氮、磷营养,也可通过茎叶利用水中的营养物质,当沉水植物较多时,可以人工打捞一些而带出污染物。上段农业生产区域种植马来眼子菜、金鱼藻、狐尾藻、黑藻等,汤仲恩等3.2浮岛及花镜植物布置清溪河市中心和行政办公区段沿途有许多景点,为游艇观光区段,不宜种植沉水植物,因此选择河道宽阔处,利用人工浮岛栽种植物、花卉等,这样不影响游艇的航行,同时合理地布置浮岛和精心选择的花卉植物,会成为水面上的一道风景线(图2)。李英杰浮岛植物可使用蔬菜如空心菜、水芹、苋菜,随着蔬菜的采收而带出水体中的营养成份,也可使用观赏水生植物或花卉如万寿菊、香根草、菖蒲、风车草、美人蕉等。朱迪浮岛的水下固定是个非常重要的设计内容,既要保证浮岛不影响清溪河游艇的航行,还要保证浮岛不被风浪、水流带走,在水位变动的情况下,避免浮岛与驳岸、浮岛与浮岛之间相互碰撞。时圣玉等3.3带出水体,以鱼消草利用鱼类进行污染水体的治理,一直都有报道。鱼类可以直接或间接地吸收水中的营养物质贮存在体内,而鱼类具有一定的生命周期,这样就可以减少水中的污染物,延缓污染物的释放,随着鱼类的捕捞及水鸟的食用还可以带出水体,达到净化水体的效果。不同种类的鱼对水体的净化形式是不同的。鲢鳙鱼为滤食性鱼类,朱迪清溪河中还应投放一些吃食鱼类,如草食性的草鱼、鳊鱼和杂食性的鲤鱼、鲫鱼、黄尾鲴等。草鱼、鳊鱼以水中、岸沿水草为食,抑制河道中水草的生长,起到疏通游艇航道的作用,但它们吃食量大,排泄物也多,易生病,所以应严格控制投放数量,一般掌握在20尾/亩或更少些。黄尾鲴刮食底层着生藻类和高等植物碎屑,鲤鱼、鲫鱼吃食底层的有机碎屑、植物种子和底栖动物等,它们都可以自然繁殖,因此可以投放一次,长期受益。3.4微生物的利用微生物作为生态系统中的分解者,具有其独特的新陈代谢能力。李娜天然水体中生活着大量微生物,存在于河床、底泥中,游离于水体,吸附在水中悬浮物上,数量相对稳定,当水体中污染物较多时,它们的作用有限,效果就不明显。在清溪河中,可以通过多种方法增加微生物的种类、数量,提高微生物的治污能力。一方面,清溪河中种植的水生植物,其茎、根和沉水植物的叶面,以及鱼类的体表等都为微生物提供了附着面而增加水中微生物的数量,特别是沉水植物,其水中巨大的叶片表面是微生物生长、生活的场所,通过微生物分解成的无机态氮、磷又可以被植物的叶片吸收,从而将污染物的分解利用连续进行。另一方面,清溪河市中心和行政办公区段为游艇航道,不宜种植沉水植物,选用人工浮岛与微生物挂膜结合。在浮岛周边利用40~50cm尼龙网作为挂膜基质(图4),让微生物在挂膜网上生长繁殖,并在其上形成膜状生物污泥,由于参与净化反应的微生物种类多,具有存活世代时间长,对水质、水量变动适应性强4生态治理与生物治理并重驳岸的植物是一道屏障,能有效阻止和减少地表污染物进入水体;水体中的动物、植物、微生物三者之间存在着相互影响,微生物将有机态的污染物转化为无机养份被植物吸收,植物为水中的微生物提供附着表面,而草食性鱼类能抑制植物的过渡生长。历年的监测资料表明,整个清溪河流域没有工业污染,主要污染物是氮、磷等。从2003年开始,市政府的引水、贯通、截污等工程,改变了清溪河的面貌,一度使河水达到了GB3838-2002Ⅲ类标准,但随着工程的结束,河水又出现恶化。清溪河应充分发挥生物治理的优势,实现生态系统的重建与修复,才可以