引言水体中氮、磷物质含量过高会造成水质变差，部分水生植物、浮游生物、底栖动物无法正常发育，水体中生物多样性下降，生态系统功能下降[1-2]。目前，有关水体富营养化的研究主要从理化和生态学角度进行。通过物理和化学方法，短期内能够有效地改善水体的水质，但不利于水体的可持续利用；而生态修复技术能够有效地恢复水生植物群落结构，减少水体营养盐负荷，抑制藻类生长，提高水环境质量，对改善水生态环境具有重要意义[3]。沉水植物作为水生生态系统中的重要组分，不仅具有与浮游藻类竞争的优势，而且为水中的细菌等微生物提供了较好的生存条件。近年来，研究人员开展了大量有关沉水植物对富营养化水体的净化作用、作用机制和修复方法的研究。沉水植物通过减少水体中浮游植物的含量改善水质状况。为了发挥沉水植物在生态环境修复中更高的价值与效能，全面解决生态污染与水环境破坏问题，开展基于沉水植物的河道水体水质净化生态修复技术研究，为河道修复、生态环境优化等提供参考。1河道水体外源污染初步净化工程为了满足河道水体水质净化需求，应在开展相关工作前，落实河道水体外源污染初步净化工程。有研究表明，在汛期降雨时，城市河道水体的水质状况比生活污水更为严峻，仅靠点源污染难以从根本上解决河流水环境质量问题[4]。因此，引进多方位生态修复技术，使用雨水原位自动膜滤设备，辅助此设备中的超低压膜过滤工艺，进行水体外源污染初步净化。雨水原位膜过滤系统的滤芯使用可折叠的过滤膜，在保证出水流量的同时，达到截留污染物的目的。在过滤系统中，增设一个滤后水体贮存池，用于在降雨后对设备滤筒进行自动反冲洗，从而减少设备中积累的截留污染物，提高滤筒的使用寿命，并有效降低人工维修的频率和成本[5]。将此装置设置在城市雨洪管网进入河道的终端，能够对携带大量污染物的初生雨洪进行高效过滤与截流，缓解径流对河道的二次污染。对未经排水系统处理的雨水，可利用驳岸生态截留体系，使天然河岸带的“可渗透性”得到改善，以此达到降低径流与污水排放的目的[6]。传统驳岸仅注重防洪、输水等功能，而生态驳岸利用天然物质，以丰富的植物为载体，构建了具有渗透性的水陆交界面，具有固土、涵养水源、提升水岸自然景观等特点，以此实现对水体的初步净化。2基于沉水植物的河道水体水质净化生态植物床制作完成对河道水体外源污染的初步净化处理后，引进沉水植物，采用制作生态植物床的方式，进行水体水质的净化处理。根据河道的规模，制作若干个尺寸为1 m×1 m×1 m的生态植物床，框架可采用不锈钢管制作[7]。生态植物床中间位置放置沉水植物生态种植板。制作河道水体水质净化生态植物床所需要的材料主要包括：角铁、扁铁、不锈钢管。制作1个1 m×1 m×1 m的生态植物床至少需要准备长度大于20 m的不锈钢管、长度大于16 m的扁铁与长度大于4 m的角铁。在沉水植物生态种植板上打孔，每块种植板上至少需要设计20个种植孔。为了固定种植板中的沉水植物，在种植板下部放置固定化的微生物[8]。基于沉水植物的河道水体水质净化生态植物床如图1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2024.02.028.F001图1基于沉水植物的河道水体水质净化生态植物床通过布置河道水体水质净化生态植物床，在河道水体环境中营造良好的氧环境，有效去除水体中的氮类物质。3原位水生态系统深度净化与修复处理引进原位水生态系统，进行河道水体的深度净化与修复处理。首先应做好水底改善工程，利用底质改良剂改善河流底质、中和沉积物中的有机酸类物质，高效降解底质中NH3-N等污染物，提高河床的氧化能力。同时，通过喷洒水质改良剂，将微生物菌群在生长过程中生成的有益物质作为生长底物，以此达到共生增殖的效果，通过合理配置菌群结构对水中的有害物质进行有效分解，提高溶解氧，稳定河道水体的pH值，优化水质。构建微生物体系。微生物的数量和种群分布与水质、有机质含量、拮抗作用等都有很大的关系，微生物能够有效地调控水生态体系中的物质循环，降解污染物，从而达到治理水环境的目的。部分河道水质改善工程项目所处的河段具有较强的水流运动性，水体中含有大量的滤食性鱼类[9]。在建立水生动物系统时，可选择贝类、鱼类等水生生物作为投放对象。净化工作阶段性完成后，水环境质量达到一定标准，通过净化处理可以有效地增强水环境的自净能力。例如，可以采用喷泉曝气、构建多功能浮游湿地等方式，促进河道中局域水体交换，实现水体的多功能净化。4实例应用分析以某市河道为例，进行河道水体水质净化生态修复实验。该市为典型的江南水网地区，河道河网密布、水域面积较大且河道纵横。该地区为亚热带季风气候区，夏季洪峰多，江河无结冰。城市内有许多河道，对该城市内河进行了现场调查，这类城市河道多为小溪，水流速度较慢，对环境的容纳量较小，且试点河道与居民区、商业区等毗邻，容易受到污水和雨水外溢的影响，所以水质很差。在深入现场的调研中发现，大部分河道边坡出现硬化现象，河岸带的生态环境需要改善。由于水体受到污染，河床内植被稀少，沉水、浮水植被分布范围很小。试点工程所在地的气候条件如表1所示。试点工程河道基本情况与污染现状如表2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2024.02.028.T001表1试点工程所在地的气候条件项目参数纬度中纬度基本气候条件秋暖冬寒、春温夏热常年平均降雨量/mm1 090降雨最多的季节夏季夏季降水量占比/%45春季降水量占比/%13秋季降水量占比/%20冬季最低气温/℃-12冬季最高气温/℃1010.3969/j.issn.1004-7948.2024.02.028.T002表2试点工程河道基本情况与污染现状项目数值/特征河道长度/m320河道宽度/m20河道水深度/m0.5原状水体特点呈黑臭状原状水体透明度极低水质类型劣V类在与地区生态保护部门、相关负责人综合商议后，使用设计方法进行地区河道水体水质净化生态修复。修复前，安排技术人员在河道水体污染现场，采用直接观察等方式，进行水体表征颜色、透明度的拍摄记录。对水体进行取样，测定水中总磷(TP)、氨氮(NH3-N)、化学需氧量(COD)等污染物含量。处理中，先做好河道水体外源污染的初步净化，确保初步净化工程符合或满足需求的前提下，使用沉水植被，在被污染的河道中制作水体水质净化生态植物床。最后，通过对原位水生态系统深度净化与修复处理，完成设计方法在测试环境中的应用。在治理修复一段时间后，采用相同的方法进行水体表征颜色、透明度的拍摄记录与TP、NH3-N、COD等污染物含量的取样测定，对比生态修复技术应用前、后河道水体水质的变化，根据各项指标的变化情况，进行河道水体水质净化效率的分析。河道水体水质净化效率p为：p=q1-q2q1×100% (1)式中：p——河道水体水质净化效率，%；q1——生态修复技术应用前的河道水体水质检验指标浓度，mg/L；q2——生态修复技术应用后的河道水体水质检验指标浓度，mg/L。河道水体水质净化生态修复技术应用效果如表3所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2024.02.028.T003表3河道水体水质净化生态修复技术应用效果水质检验指标水质检验指标p/%净化前净化后水体表征颜色黑色浅绿色水体味道臭味无味透明度/m0.1清澈，可见水底TP/(mg/L)1.50.380NH3-N/(mg/L)12.78.335COD/(mg/L)293.523.592由表3可知，净化前河道水体水质相对较差，水中的各项污染物指标测定数值较高；净化修复后，河道水体水质得到明显改善，水中各项污染物指标测定数值呈现下降趋势。文中设计的基于沉水植物的修复技术应用效果良好，使用该方法进行河道水体水质净化生态修复，可以在提高河道水体透明度的基础上，控制水中TP、NH3-N、COD等各项污染物的含量，改善地区河道水质，解决城市水污染问题。5结语通过河道水体外源污染初步净化工程、河道水体水质净化生态植物床制作、原位水生态系统深度净化与修复处理，开展了基于沉水植物的河道水体水质净化生态修复技术研究。通过实例应用的方式，证明了设计方法可以在提高河道水体透明度的基础上，控制水中TP、NH3-N、COD等污染物的含量，改善地方河道水质。