東湖-碳纖維生態(tài)修復(fù)水體富營(yíng)養(yǎng)化機(jī)理研究

1、碳纖維控制河湖富營(yíng)養(yǎng)化水體和原位生態(tài)修復(fù)機(jī)理研究（李蘭，武漢大學(xué)，430072）摘要：利用水生植物修復(fù)富營(yíng)養(yǎng)化水體是當(dāng)前湖泊富營(yíng)養(yǎng)化控制的研究熱點(diǎn)，但是，在眾多時(shí)間中人們發(fā)現(xiàn)人工種植的水草在富營(yíng)養(yǎng)化水體不易存活，水生植物修復(fù)富營(yíng)養(yǎng)化水體的功能也十分有限，修復(fù)功能高的水生植被如水葫蘆、浮游植物等會(huì)大量覆蓋水面，阻止光照、氧氣進(jìn)入水桶，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)受損嚴(yán)重，所以需要借助人工水草高吸附材料快速改善光照、氧氣、水質(zhì)等環(huán)境條件，促進(jìn)微生物繁殖，沉水植物原位修復(fù)，恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)多樣化，促進(jìn)水體生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)。作者在東湖示范工程和碳纖維凈水產(chǎn)品機(jī)理研究實(shí)驗(yàn)中，利用碳纖維凈化產(chǎn)品驗(yàn)證高吸附材料-碳纖維凈水產(chǎn)品

2、技術(shù)是控制湖泊富營(yíng)養(yǎng)化和原位修復(fù)生態(tài)系統(tǒng)的強(qiáng)有力工具。 關(guān)鍵詞：碳纖維，原位修復(fù)，生態(tài)系統(tǒng)，湖泊富營(yíng)養(yǎng)化1 概述全國(guó)江河、湖泊、水庫、水源地等水體都有不同程度的污染，湖泊的污染狀況尤為顯著。據(jù)統(tǒng)計(jì)全國(guó)超過80%以上的湖泊出現(xiàn)中度以上富營(yíng)養(yǎng)化污染，并且很多湖泊正趨向于向水體富營(yíng)養(yǎng)化發(fā)展，發(fā)展態(tài)勢(shì)令人擔(dān)憂。湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化是我國(guó)面臨的主要水環(huán)境問題，嚴(yán)重制約了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)型社會(huì)建設(shè)，因此治理湖泊富營(yíng)養(yǎng)化已經(jīng)刻不容緩。河湖富營(yíng)養(yǎng)化控制是世界性難題。國(guó)內(nèi)外治理富營(yíng)養(yǎng)化的主要措施有：底泥清淤、引江濟(jì)湖工程、生態(tài)河岸工程、人工水草、前置庫、庫區(qū)生態(tài)緩沖帶建設(shè)、水生植被恢復(fù)、植物浮島、生物操縱、水庫深

3、層曝氣和上下層水體混合交換等技術(shù)措施。很多湖泊富營(yíng)養(yǎng)化治理示范工程都需要將上述多種技術(shù)組合才能夠看到治理效果。尋求一種無能耗的簡(jiǎn)單措施就能夠徹底控制湖泊富營(yíng)養(yǎng)化，恢復(fù)本土生態(tài)系統(tǒng)，在治理水污染的同時(shí)固碳，實(shí)現(xiàn)廢水資源的循環(huán)利用，減少污水治理和溫室氣體減排壓力，保持社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展是迫切需要的新技術(shù)新理念，在未來我國(guó)“生態(tài)文明”和“綠色中國(guó)”建設(shè)期間應(yīng)對(duì)全球變化、緩解能源危機(jī)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。2 碳纖維凈水產(chǎn)品該技術(shù)由日本科學(xué)家小島昭教授發(fā)明，應(yīng)用于河湖水處理達(dá)十余年，是目前世界領(lǐng)先的自然生態(tài)性水處理技術(shù)產(chǎn)品。碳纖維生態(tài)草由90以上碳元素組成，被國(guó)際上譽(yù)為“黃金材料”，具有耐高溫、

4、耐摩擦、耐腐蝕等特點(diǎn)，可持續(xù)凈化水質(zhì)51年，因極高的比表面積可吸附、分解水中污物，促使微生物生長(zhǎng)，形成具有生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者的完整生物鏈，達(dá)到自然凈化水質(zhì)和保護(hù)生物多樣性的目的，對(duì)油類、有機(jī)污染、氮磷、細(xì)菌、有毒物、鹽類、色、金屬離子都有很好的去除和凈化效果，可有效控制河湖水污染。日本科學(xué)家小島昭教授發(fā)明的碳纖維生態(tài)基凈化水質(zhì)技術(shù)，是目前世界領(lǐng)先的自然生態(tài)保育水處理技術(shù)產(chǎn)品。碳纖維由90以上碳元素組成，可持續(xù)凈化水質(zhì)51年，其極高的比表面積是植物的20倍。對(duì)油類、有機(jī)污染、氮磷、細(xì)菌、有毒物、鹽類、色、金屬離子都有很好的去除和凈化效果，本技術(shù)對(duì)上述污染物處理效率高，去污速度快，可有效控制河

5、湖水污染。并能夠促使微生物生長(zhǎng)，形成具有生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者的完整生物鏈，達(dá)到自然凈化水質(zhì)和保護(hù)生物多樣性的目的。碳纖維凈水機(jī)理：碳素纖維生物膜/活性污泥團(tuán)-藻場(chǎng)-水生植物共存系統(tǒng)的形成使得試驗(yàn)區(qū)水體一年四季都有很強(qiáng)的凈化功能。碳纖維在水體迅速散開，放進(jìn)去1小時(shí)很快形成微生物膜，3天后微生物膜穩(wěn)定，半月形成穩(wěn)定的活性污泥團(tuán)。一個(gè)月后很快形成大規(guī)模經(jīng)濟(jì)藻場(chǎng)。首先形成碳素纖維生物膜/活性污泥團(tuán)-藻場(chǎng)共生系統(tǒng)，共同凈化水質(zhì)。半年后沉水植物自我修復(fù)，形成碳素纖維生物膜/活性污泥團(tuán)-藻場(chǎng)-水生植物共存系統(tǒng)共同凈化水質(zhì)。（1）粘合在碳纖維上微生物群的特點(diǎn)1) 微生物粘合速度快，粘合量多。2) 粘合微生物

6、不易剝離，同時(shí)活性度高。3) 在粘合在纖維的微生物群內(nèi)部，厭氣微生物群與需氧微生物群一起在比較分散的狀態(tài)下存在。4) 粘合在碳纖維束的體積大的微生物群，在水的流動(dòng)中進(jìn)行某種泵運(yùn)動(dòng)，在與碳纖維束一起搖動(dòng)的同時(shí)，使物質(zhì)產(chǎn)生移 動(dòng)，促進(jìn)污濁物質(zhì)的分解。5) 需碳細(xì)菌加快初期粘合，依靠碳發(fā)出的聲波的微生物增殖作用依靠與微生物群的共存，擴(kuò)大影響范圍。（2）碳素纖維凈化水質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)1）利用微生物的活性提高了分解處理的速度，形成本土碳纖維-微生物膜/活性污泥團(tuán)-著生藻藻場(chǎng)-沉水植物共生系統(tǒng)，無需外加微生物、藻種和植物種植，凈化效率高效快速，一年四季都有凈化效果；2）無需清除底泥，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，水處理后污泥發(fā)生

7、量少；3）去氮除磷效果好；4）易于吸附懸浮物；5）河、湖、庫、景觀等水體無需充氧裝置，無能耗，費(fèi)用低；6）自我修復(fù)生態(tài)系統(tǒng)，促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)多樣性；7）具有固碳作用；8）利用廢水資源培育經(jīng)濟(jì)藻場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)水資源循環(huán)利用；9）設(shè)置費(fèi)低廉，維持管理方便，不需要運(yùn)行成本（3）應(yīng)用領(lǐng)域環(huán)境水（河流、湖沼、池水、海水）城市污水（污水處理廠、糞便凈化槽、高級(jí)處理槽、分散污水處理系統(tǒng)）工廠廢水（食品、釀酒、化學(xué)、重金屬、電鍍廢水、造紙廢水、印染廢水等）農(nóng)業(yè)廢水（與分散污水處理系統(tǒng)或濕地結(jié)合使用效果顯著）畜產(chǎn)有機(jī)廢水（糞尿、擠奶）生活排水、廚房排水水產(chǎn)養(yǎng)殖（綠色水產(chǎn)養(yǎng)殖，減少肥料使用）養(yǎng)魚缸（使用后不用換水）3 碳纖

8、維生態(tài)凈水產(chǎn)品富營(yíng)養(yǎng)化控制示范工程與效果評(píng)價(jià)在水利部948項(xiàng)目日本碳纖維生態(tài)草河湖直接凈化技術(shù)的引進(jìn)及研發(fā)（項(xiàng)目編號(hào)：201112）資助下，由武漢大學(xué)李蘭教授為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，武漢大學(xué)、武漢市水務(wù)局、武漢環(huán)天禹生物環(huán)?？萍加邢薰荆ㄔ錆h環(huán)天禹信息工程有限公司）聯(lián)合組成項(xiàng)目課題組，課題組引進(jìn)了日本蘇恩株式會(huì)社生產(chǎn)的碳素纖維凈水產(chǎn)品及設(shè)備（由日本小島昭教授介紹的公司）。在日本技術(shù)專家的指導(dǎo)下，課題組相關(guān)人員學(xué)習(xí)、吸收產(chǎn)品特性、構(gòu)造、組裝和施工技術(shù)，建設(shè)了東湖碳纖維凈化湖水示范工程一，2011年9月在武漢大學(xué)工學(xué)部北門東湖主湖建設(shè)了1800m2的日本產(chǎn)品示范區(qū)一。課題組通過引進(jìn)、消化、吸收、創(chuàng)新等自主

9、研發(fā)了國(guó)產(chǎn)化碳素纖維凈水產(chǎn)品，產(chǎn)品價(jià)格減半，突破了碳素纖維凈化水質(zhì)的瓶頸問題，于2011年11月下旬在東湖主湖建立了1000 m2的國(guó)產(chǎn)化示范區(qū)二。圖1 東湖日本碳纖維富營(yíng)養(yǎng)化控制示范區(qū)1（試驗(yàn)場(chǎng)一）圖2 東湖國(guó)產(chǎn)化碳纖維富營(yíng)養(yǎng)化控制示范區(qū)2（試驗(yàn)場(chǎng)二）根據(jù)水體污染嚴(yán)重程度和保護(hù)目標(biāo)差異，有不同的碳素纖維凈水產(chǎn)品種類和布置方式和施工技術(shù)，本項(xiàng)目引進(jìn)了日本碳纖維十余個(gè)品種共77套，并在日本蘇恩公司董事長(zhǎng)和技術(shù)員的親自指導(dǎo)下進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)區(qū)一探索纖維凈水產(chǎn)品布設(shè)設(shè)計(jì)和施工技術(shù)。引進(jìn)日方產(chǎn)品包括MiraCarbon的型、I型、縱鏈接型、S(1連)型、W(2連)型、T(3連)型、 floats型、konb

10、u型、frame SK1-12型、frame WK1-24型等產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。安裝組合方式可歸納分為三類，包括：1）懸掛式；2）框架式；3）上浮式。這些產(chǎn)品的科學(xué)布設(shè)技術(shù)為我們國(guó)產(chǎn)化研究提供了很好的借鑒作用。本課題組國(guó)產(chǎn)化ACF凈水產(chǎn)品也包含了上述懸掛式、框架式、上浮式三種類型，可根據(jù)不同需求提供多種相關(guān)產(chǎn)品。碳素纖維凈水技術(shù)的先進(jìn)性主要體現(xiàn)在不僅能夠吸附、去除、生物降解各類污染物質(zhì)，還能夠筑造完整生態(tài)鏈，恢復(fù)生態(tài)多樣性，是目前最先進(jìn)的最有發(fā)展前景的環(huán)境保護(hù)和生態(tài)保育的產(chǎn)品。在同類技術(shù)上它的先進(jìn)性體現(xiàn)在高生物附著比表面積優(yōu)于其它填料；活性碳纖維高效吸附性能和生物膜結(jié)構(gòu)去除有機(jī)污染和氮磷，控制湖泊富營(yíng)

11、養(yǎng)化；碳纖維凈水產(chǎn)品基于聲波效應(yīng)特性與材料特性基礎(chǔ)上的生物親和性，提供水生生物良好的著生、附著或穴居條件；形成透明度高的清水生態(tài)環(huán)境的優(yōu)勢(shì)，有利于高產(chǎn)油高蛋白藻類和沉水植物的自我恢復(fù)。示范一：東湖本課題組對(duì)兩個(gè)示范區(qū)開展了一年多的水文、水質(zhì)、微生物、剛毛藻和水生植物的系統(tǒng)監(jiān)測(cè)與分析。水質(zhì)指標(biāo)的選擇與測(cè)定監(jiān)測(cè)指標(biāo)包括:水深、水溫、DO、鹽度、PH、BOD5、CODMn、CODCr、TN、TP、氨氮等：本項(xiàng)目自實(shí)施以來，多次委托湖北省水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心武漢分中心進(jìn)行BOD5、CODMn、TN、TP水質(zhì)監(jiān)測(cè)，多次監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，水體水質(zhì)得到顯著改善。同時(shí)，還委托湖北省環(huán)境監(jiān)測(cè)總站對(duì)BOD5、TN、TP等水

12、質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行采樣監(jiān)測(cè)。課題組分別采用美國(guó)哈希（HACH）公司生產(chǎn)型號(hào)為DR2800便攜式分光光度計(jì)進(jìn)行CODMn、TN、TP測(cè)定；水深采用測(cè)桿測(cè)得；采用美國(guó)型號(hào)為Professional PlusYSI便攜式水質(zhì)測(cè)試儀進(jìn)行其余水質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定。微生物相結(jié)構(gòu)觀察采用日本數(shù)字顯微鏡（USB Microscope Dino-Lite Basic），對(duì)應(yīng)OS Windows XP / Vista / 7 ，Mac OSX 10.4 ，分辨率VGA（640×480）、30 萬像素，倍率約10 230 倍。兩個(gè)示范工程布置后僅4天就將試驗(yàn)區(qū)水質(zhì)從劣類提升到IV類的水功能保護(hù)目標(biāo)，抗負(fù)荷沖擊性能好；1

13、個(gè)月后示范區(qū)水體透明度顯著提高，濁度變小，大批剛毛藻藻場(chǎng)形成，補(bǔ)充水體溶解氧，使得水體進(jìn)一步變清，水質(zhì)從IV類上升為類，同時(shí)還有固碳作用。經(jīng)過5個(gè)月水質(zhì)凈化，各類水質(zhì)指標(biāo)TN、TP、BOD5、CODMn、氨氮都能夠達(dá)到類以上水質(zhì)，透明度達(dá)到2米左右。2012年上半年，試驗(yàn)區(qū)逐步自我修復(fù)沉水植被，形成水下森林；DO通過剛毛藻、7種沉水植物的復(fù)氧效果十分良好，不需要充氧機(jī)和攪拌機(jī)，無耗能，投入少，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單。自我修復(fù)的剛毛藻和沉水植物具有凈化水質(zhì)、凈化底泥和固碳作用，剛毛藻綜合利用價(jià)值高。2012年8月份，武漢東湖水域大規(guī)模藍(lán)藻暴發(fā)時(shí)，東湖主湖郭鄭湖和試驗(yàn)場(chǎng)旁邊的植物凈水試驗(yàn)區(qū)藍(lán)藻劇增，而本示范

14、工程的兩個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)水質(zhì)清澈見底，沒有發(fā)現(xiàn)藍(lán)藻增殖現(xiàn)象，說明本試驗(yàn)場(chǎng)已經(jīng)有效控制了藍(lán)藻水華。試驗(yàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)本土微生物群落、大規(guī)模剛毛藻藻場(chǎng)和種沉水植物群落的自我修復(fù)，生態(tài)系統(tǒng)與東湖主湖顯著不同，實(shí)現(xiàn)了完整的食物鏈，促進(jìn)了生態(tài)系統(tǒng)的多樣性。試驗(yàn)場(chǎng)僅靠碳纖維材料投入就形成了碳素纖維-微生物膜/活性污泥團(tuán)-藻場(chǎng)-水生植物共生系統(tǒng)聯(lián)合凈化水質(zhì)，一年四季都有凈水功能，同時(shí)可以固碳，剛毛藻和水生植物的綜合利用經(jīng)濟(jì)價(jià)值，碳纖維的高比表面積和水肥利用的緩釋功能，說明碳纖維凈水技術(shù)比目前的其它水質(zhì)凈化技術(shù)優(yōu)越，為水肥資源的循環(huán)利用和徹底解決湖泊富營(yíng)養(yǎng)化問題提供了參考。 圖3 武漢東湖官橋子湖藍(lán)藻暴發(fā)現(xiàn)場(chǎng)照片 圖4 武漢

15、東湖碳纖維試驗(yàn)場(chǎng)二苦草照片（2012年8月23日） （2012年8月23日）示范二：青菱河陳家山閘排污溝白沙洲水廠上游3公里和4公里處分別有湯遜湖泵站和陳家山閘。武漢市環(huán)保局報(bào)告顯示：上游青菱河陳家山閘的污水排放，影響下游白沙洲水廠取水口源水質(zhì)量，最終導(dǎo)致武昌局部地區(qū)自來水有異味。雖然在處理過程中不得不在國(guó)家規(guī)定的安全值內(nèi)，加大了氯的投放量，同時(shí)縮短沉淀池內(nèi)的排泥周期，由之前一天1次變?yōu)橐惶?次。但是出廠水游離余氯無法檢出，并有輕微異味，嗅覺及味覺指標(biāo)無法達(dá)到生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求。據(jù)白沙洲水廠介紹，目前水源水的污染負(fù)荷已超出了水廠的凈化能力，消毒工序無法正?？刂?。陳家山排污主要氨氮、揮

16、發(fā)酚、鐵等污染物超標(biāo)，水質(zhì)有異味，該渠道涉及武昌、洪山和東新區(qū)約150萬人的飲用水安全問題。2011年8月底，根據(jù)武漢市水務(wù)局需求，本課題組在陳家山閘出口附近青菱河渠尾布設(shè)600m3水體的小型示范工程，經(jīng)武漢市排灌站檢測(cè)分析，青菱河渠尾示范區(qū)34天氨氮去除率高達(dá)94.12%，TN去除率為47.19%，COD去除率為27.76%。，大水漫灌試驗(yàn)區(qū)時(shí)TP比試驗(yàn)區(qū)外減少60.19%。本實(shí)驗(yàn)說明在排污渠布設(shè)碳纖維凈水產(chǎn)品，可以有效快速降低氨氮和多種污染物，能夠保障排水閘下游白沙洲水廠取水安全。示范三：香港新世界佛山高爾夫球場(chǎng)景觀湖2013年4月，我們自產(chǎn)碳纖維凈水產(chǎn)品在香港新世界佛山高爾夫球場(chǎng)景觀湖4

17、00m2湖泊使用，由香港新世界佛山地產(chǎn)公司委托佛山一家水質(zhì)檢測(cè)公司檢測(cè)水質(zhì)，檢測(cè)結(jié)果表明：碳纖維投入4天時(shí)間，有機(jī)物、營(yíng)養(yǎng)物、感官等多項(xiàng)指標(biāo)完全達(dá)到景觀回用水標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)從劣V類提升到III類水質(zhì)。4 碳纖維生態(tài)凈水產(chǎn)品原位修復(fù)的生態(tài)系統(tǒng)水生植物主要包括三大類：水生維管束植物，水生蘚類和高等藻類。在水體修復(fù)中應(yīng)用比較廣泛的是水生維管束植物，它具有發(fā)達(dá)的根系組織，植物個(gè)體比較高大，按生活型可分為浮葉、挺水、沉水和漂浮4種類型1。不同生活型的水生植物改善水質(zhì)的機(jī)理與作用有一定差異，水生植物是自然生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)維護(hù)水域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的完整性、穩(wěn)定性有決定性作用，水生植物通過吸附水體中的顆粒、

18、懸浮物質(zhì)，提高了水體透明度，增加水體溶解氧，同時(shí)向水體釋放化感物質(zhì)，抑制浮游植物的生長(zhǎng)，植物生長(zhǎng)成熟后，打撈植物或者以產(chǎn)品的形式把N、P帶出水體，水體中的水生植被覆蓋面積越大、種類越多、量越大從而促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。隨著人類活動(dòng)對(duì)湖泊生態(tài)系統(tǒng)影響的加劇，湖泊富營(yíng)養(yǎng)化頻頻暴發(fā)，湖泊大型水生植物逐漸減少，甚至消失，一些湖泊中的珍貴沉水植物幾乎滅絕，湖泊生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性和穩(wěn)定性受到嚴(yán)重威脅。根據(jù)近幾十年東湖水生植被群落生長(zhǎng)趨勢(shì)來看，水生植被種類大大減少，植被多樣性指數(shù)明顯下降，尤其是在夏季，溫度升高，水體中大量的營(yíng)養(yǎng)鹽會(huì)誘發(fā)藍(lán)綠藻的大量繁殖、暴發(fā)，與水生植被形成競(jìng)爭(zhēng)，水體溶解氧降低，透明度下降，

19、導(dǎo)致大量的水生植衰退消失。武漢東湖長(zhǎng)期處于V類水與劣V類水之間，水體污染嚴(yán)重，很多水生植被對(duì)水質(zhì)環(huán)境有一定的要求，據(jù)統(tǒng)計(jì)，東湖某些水體污染較為嚴(yán)重的區(qū)域基本沒有水草，如2003年前后水果湖、郭鄭湖、廟湖幾乎沒有水生維管束植物，特別是近50年以來，很多物種已經(jīng)消失，東湖水生植物群叢種類越來越少，結(jié)構(gòu)越來越趨向于單一化，許多植物種群分布面積逐漸縮小，甚至已經(jīng)消失，東湖水生植被種類和數(shù)量的減退、消亡與水體富營(yíng)養(yǎng)化、人類活動(dòng)有著必然的關(guān)系，恢復(fù)東湖當(dāng)前的生態(tài)系統(tǒng)刻不容緩2。因此，控制湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化，抑制水華藻類的生長(zhǎng)、繁殖迫在眉睫，水生植被的修復(fù)/重建被認(rèn)為是改善湖泊水質(zhì)和湖泊生態(tài)恢復(fù)的重要手段，是

20、近年來水體修復(fù)生態(tài)技術(shù)研究的熱點(diǎn)之一39。水生植被的重建、恢復(fù)，不同于上述水生植被的組建，它是指湖泊原有已被破壞的植被的重新恢復(fù)，但在水生植被的修復(fù)中，沉水植物的重建和修復(fù)較挺水、浮水和浮葉植物困難。因此，沉水植物的重建和修復(fù)應(yīng)作為湖泊治理和生態(tài)修復(fù)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究3。只有沉水植物的恢復(fù)才能實(shí)現(xiàn)全湖性的湖泊生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)，達(dá)到湖泊水質(zhì)改善的目標(biāo)。以往通過各種技術(shù)恢復(fù)成功的水生植物也主要是挺水植物、漂浮植物及浮葉植物，由于這些植物只能在淺水水域或?yàn)I岸水域生長(zhǎng)，無法擴(kuò)展到湖中心水域，因此，迄今為止，尚未有全湖性的水生植物恢復(fù)成功，特別是沉水植物恢復(fù)成功的先例4。因此，沉水植物的重建和修復(fù)應(yīng)作為湖

21、泊治理和生態(tài)修復(fù)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究5。本研究采用碳纖維凈水技術(shù)，在短時(shí)間內(nèi)不僅使實(shí)驗(yàn)區(qū)內(nèi)的水質(zhì)從劣V類水上升II類水，水體清澈見底，水體透明度顯著增加，最高可達(dá)2.0米。而且沒有種植任何水生植被的情況下，重建了七種水生植被，示范區(qū)內(nèi)水體水質(zhì)與東湖相比，實(shí)驗(yàn)區(qū)內(nèi)的水質(zhì)顯著改善，試驗(yàn)場(chǎng)內(nèi)各種營(yíng)養(yǎng)鹽含量、有機(jī)物顯著降低，實(shí)現(xiàn)了水體從“濁水態(tài)”向“清水態(tài)”的快速轉(zhuǎn)換，形成了碳纖維-微生物-剛毛藻-水生植物-水生動(dòng)物的共生生態(tài)系統(tǒng)（見圖5、圖6、圖7）。這種共生生態(tài)系統(tǒng)協(xié)同碳纖維凈水產(chǎn)品共同進(jìn)一步改善水質(zhì)，是本示范工程在半年內(nèi)提升水質(zhì)4級(jí)的主要原因。圖5 碳纖維-動(dòng)態(tài)生物膜-活性污泥團(tuán)-剛毛藻藻場(chǎng)圖6 試驗(yàn)場(chǎng)一碳纖維-微生物-剛毛藻-沉水植物共生系統(tǒng)照片圖7 示范區(qū)二碳纖維-微生物-剛毛藻-沉水植物共生系統(tǒng)照片5 結(jié)論目前主要的治理措施是控源、截污、生態(tài)修復(fù)等。集中的點(diǎn)源可以通過污水處理廠和配套管網(wǎng)系統(tǒng)比較容易得到控制，分散的生活污水、禽畜污水、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢水則不易收集治理，成為水污染治理難題。碳纖維凈水產(chǎn)品是一種高吸附性能材料，具有生物親和性，在治理水污染中可以作為一種填料與現(xiàn)有水處理系統(tǒng)結(jié)合使用，可以快速提標(biāo)。對(duì)于湖泊治理而言，碳纖維凈水產(chǎn)品不僅可以控制輸入源