本报告从以下几个方面展开，首先简单介绍一下报告的背景；接着分析沉水植物消亡——水体生态系统崩溃的根源；第三，沉水植物生长影响因子：“营养”还是“光照”？第四，“光照说”是开启黑臭水体生态系统自组织功能的理论依据；第五，底泥洗脱—撬动黑臭水体生态自恢复的杠杆；第六，结论与展望。

一、背景

水生态系统为人类提供了自然资源和生存环境两个方面的多种服务功能。但世界上水资源并不丰富，大部分为咸水，淡水只占3%。而淡水中大部分为冰帽冰川（68.7%）和地下水（30.1%），地表液态淡水只占总水源的0.3%，且分布极不均匀。

2020.3.22联合国第二十八个“世界水日”，教科文组织总干事阿祖莱代表教科文组织与联合国水机制发表《联合国世界水发展报告》，主题是“水与气候变化”。她表示，未来，水资源无论在数量上还是质量上都将面临威胁。这是因为目前愈演愈烈的气候变化增加了水资源短缺的风险。她在当天发表致辞时指出：“21世纪，水将比石油更重要”。这是联合国前秘书长加利在1994年作出的预测，今天听来仍然令人振聋发聩。

21世纪水资源短缺的风险越来越引起世界各国的重视，防治水环境污染、遏制水生态退化已成为世界各国应对水资源短缺风险的共识。本世纪初，美国认为食品和淡水将成为未来新的科技热点，也会成为新的冲突爆发点。2007年，美国《2016—2045年新兴科技趋势报告》把“淡水科技”列为未来30年最值得关注的20项科技发展趋势之一。2020年，欧洲公布了《地平线欧洲》5份研究提案，提出未来7年将投资810亿欧元，涉及五大重点研究领域，其中健康的水域列为第四重点领域。为了遏制、预防和扭转陆地、淡水和海洋生态系统退化，并有效恢复全球退化的生态系统，2019.3联合国大会通过第73/284号决议，宣布2021年至2030年为《联合国生态系统恢复十年（2021-2030）》。为支持联合国十年倡议的实施，帮助实现倡议目标，各方需要确立生态系统恢复的共同愿景。

中国是世界上13个缺水国家之一，人均水资源只有世界人均的四分之一。早在2015年国务院就颁发了《水污染防治行动计划》（水十条），全国开展了大规模的水污染防治工程。从总体上看，我国水环境质量持续向好，但有些地方成效并不稳固。“十四五”国家提出水生态环境保护由污染防治为主向水资源、水环境、水生态等要素系统治理、统筹推进转变。也就是说，过去我们的污染防治是以水质参数提升为目标，水污染防治工程都围绕着这个目标进行；现在，我们的“三水”系统治理、统筹推进是以构建水生态环境保护新格局为目标，其着力点是恢复健康的水生态。

2016年我在贵阳“黑臭水体整治”培训班讲课时，这个问题就开始被广泛讨论。我们一直在思考，在哪一点“切入”能够启动黑臭水体生态系统自组织功能，实现水生态系统在太阳能驱动下的自然恢复？这个问题，不仅是科学家关注，更是政府部门和老百姓最希望看到的结果。水是生命之源，如果人类无法获得干净的水源，生存将无从谈起。因此，修复被污染或退化的水生态系统，遏制其进一步恶化，是当务之急。我们必须恢复生态多样性，确保水生态系统的健康和完整性，这样才能真正实现可持续发展。然而，公众和决策者都在关心，生态修复的时间表在哪里？我们不能无限制地投入巨资而看不到成效。这种疑问不只来自民众，在政府层面更关心。

这次召开由中国科学院老科协资助、中国科学院合肥物质院和合肥物质院老科协分会承办的“黑臭水体生态修复研究与实践”学术沙龙，提供一个公平并包容的平台，让所有利益攸关方，尤其是政府有关方面和水生态恢复工程设计单位等，都能以有意义的和积极主动的方式参与和融入进来，讨论黑臭水体生态修复中的人工修复和自然恢复的关系，集思广益，从中找到开启黑臭水体生态系统自组织功能的“密钥”、走出一条黑臭水体生态恢复的最佳路线，为国家生态文明建设做出重要贡献。

二、水生态系统退化的根源

2.1 水体自净功能退化

20世纪50年代，城市水体清澈见底。人们在水边洗衣洗菜、下河游泳。许多地方没有自来水厂，河水直接饮用或稍加处理即可饮用。那时也有污染，只是污染物没有现在复杂和量大，且多为无序排放，但能够达到和维持较好的水质，关键在于水生态系统本身具有自净功能。这种功能几乎毫无例外地依赖于生态系统的主要成分——生产者（水生植物）光合作用固定的能量维系着系统的稳定，发挥其各种各样的生态功能。其中之一就是同化、降解、吸收、转换相应的污染物。随着城市规模的扩大，流域空间受到挤压、水体自然属性减弱，生态功能退化，无法消纳日益增长的污染负荷。在洗衣机和抽水马桶使用不到两年时间内，昔日生机勃勃、给城市带来灵性和美感的河道，变成了重度富营养、浑浊不堪的黑臭水体。

2.2生产者类型与生态系统状态的关系

生产者是生态学名词，指的是能用简单的无机物制造成有机物的自养型生物。包括所有进行光合作用的绿色植物和一些化能合成细菌。生产者能利用无机物合成有机物，并把环境中的能量以生物化学能的形式第一次固定到生物有机体中。生产者制造的有机物是地球上包括人类在内的其他一切异养生物的食物源，是生态系统中最基础的成分。

水域生态与陆地生态最大的不同在于光线在水中的穿透深度与水的浊度有关。当水体浑浊营养丰富，浮游植物（藻类）成为优势种，生态系统处于藻型浊水稳态；如果水体连藻类也不能生长，系统以细菌为基础的腐殖食物链和以有机碎屑为起点的碎屑食物链，生态系统呈菌型（或泥沙型）浊水稳态。当水体清澈，其真光层深度大于水深，沉水植物（指植物体全部位于水层下面生存的大型水生植物）即可生长，水生态处于草型清水稳态。还有一类植物，诸如其根营固于底泥其茎叶浮在水面或挺于水上的挺水植物和浮叶植物，因其可阻挡和减小风浪扰动使悬移质沉降，并通过与其共生的生物群落净化水质。但这类水生植物主要吸收底泥中营养盐，即把底泥中的营养盐转移到表层，其生态系统即可呈现浊水稳态也可呈现清水稳态。对城市建成区水体，周边百姓不用仪器检测即可判断：浊水稳态水体大体上都会呈现黑臭现象。

2.3生态系统退化的根源

营固于底泥的沉水植物的根有时并不发达或退化，植物体的各部分都可吸收水分和养料，通气组织特别发达，有利于在水中进行气体交换。沉水植物吸收水体中的养分，抑制底泥悬浮物质再悬浮，使水体清澈。这是一个正反馈过程，对生态系统健康所应具有的稳定性和可持续性，即在时间上具有维持其组织结构、自我调节和对胁迫的恢复力这样一种状态具有重要作用。相反，当自然条件或人为因素使水体浑浊、真光层深度变浅，沉水植物接收的光照使其光合作用产生的有机质不足以补偿呼吸作用的消耗而逐渐消亡，水生态系统最终从草型清水稳态跳转为藻型或菌型浊水稳态。这使人回忆起美国佛罗里达州Apopka湖的例子，1947年的一场飓风毁坏了湖中的水生植物，水体浑浊、水质恶化。这个例子直接证明了沉水植物退化或消亡是水生态系统灾变或退化的根源。

三、影响沉水植物生长的影响因子

3.1 沉水植物恢复性生长是黑臭水体生态修复的标志

不难想象，要使城市黑臭水体恢复到昔日的清水状态，其标志是生态系统主要成分——水生植物，特别是沉水植物恢复性生长。沉水植物可提高水体透明度，而透明度的提高反过来又促进沉水植物的生长。沉水植物不仅为生态系统提供更高的初级生产力，增加水中溶氧，还能为浮游动物、鱼类、两栖和底栖动物、鸟类等提供多样的食物和生存环境，是维持水生态系统生物多样性的基石。一定覆盖度的沉水植物群落的形成，直接影响水文及沉积动态，抑制沉积物再悬浮；同时吸收水体和沉积层营养盐，释放化感物质，抑制浮游植物的生长。这些正反馈作用使得生态系统向透明度增加的草型清水稳态发展，水质提升，同时给人一种视觉上的享受。因此，创造条件促进沉水植物恢复性生长是黑臭水体生态恢复的必经之路。

3.2 影响沉水植物消长的主要因子

影响植物生长的因素主要有光照、无机环境（空气、水分、温度、养分、土壤等）和生物因素。与陆生植物不同，沉水植物整个植株浸没在水中。由于水的热容量大，温度不会剧烈变化；而敞开的水面对气体交换也不会有大的变动。那么，影响沉水植物消长的因素主要在于光照、营养以及生物（藻类）竞争等因素。学术界对此进行了大量的研究，虽有不同观点，但也形成了一些共识，这为黑臭水体生态恢复提供了重要参考。

3.2.1 “营养说”

由于黑臭水体大都是富营养化水体，“营养说”比较流行。其基本观点是：当水体营养盐浓度超过系统所能承受的阈值时，以沉水植物为主的草型生态系统将崩溃而转换为藻型生态系统；反之，要使藻型生态转换为草型生态系统，首先需要恢复水生植物。在实现这种转变的过程中需要克服藻型生态系统所具有的反弹和延迟特性，营养盐浓度需要降低很多——降至远低于草型生态系统转换为藻型生态系统的营养盐浓度，即富营养水体恢复沉水植物生长的阈值是：

营养盐浓度 << 草型清水稳态灾变前的水平(1）这种观点并没有直接的证据。研究表明，氮磷浓度分别在16mg/L和0.78mg/L以下对我国常见的三种沉水植物——马来眼子菜、苦草和黑藻没有明显的急性逆境胁迫作用，而过去五年多作者参与调查和整治的城市黑臭水体，其氮磷浓度一般都没有这样高。

大多数研究认为，营养盐浓度对沉水植物生长的影响主要是通过光线在水中的衰减而引起的。其一，营养盐浓度的增加导致水体透明度下降，致使沉水植物光合作用不足而退化或消失；其二，随着水体营养盐浓度的增加，浮游植物生物量增加。与浮游藻类相比，沉水植物没有竞争优势。浮游藻类叶绿素含量高，又由于其处于沉水植物冠层上方，能够得到充足的光照，在低光条件下其对光能的利用的能力是沉水植物的若干倍，而处于其下方的沉水植物光照不足是常态；其三，生长在沉水植物表面的附着藻类吸收了被它附着的叶片上大部分的光合有效辐射，使得沉水植物光合作用效率进一步下降。

尽管现有研究已能证明藻类对沉水植物存在显著的光抑制作用，但是并无充分的证据证明这种光抑制会导致沉水植物的死亡。研究认为，附着藻类对沉水植物的光抑制只有在光照成为限制因子时才体现出来，在光饱和水体中这种光抑制效果并不显著，而且大部分沉水植物进入夏季以后生物量大多集中在水面附近，所以附着藻类对沉水植物叶片的光抑制作用可能只在沉水植物萌发的早期阶段才起作用。另一方面，藻类对沉水植物的影响不是单向的。一些沉水植物能向水体释放化感物质，通过抑制藻类光系统II中电子受体与电子供体之间的电子传递过程和固碳反应，抑制藻类的生长；或者通过对光和营养盐的竞争，导致浮游植物生物量下降。例如，苦草在中低营养盐浓度下（TN=0.4-2.5mg/L）促进附着藻类而抑制浮游藻类生长；在较高营养盐浓度下（TN=4.5-6.5mg/L）对附着藻类产生极显著的抑制作用，且这种抑制作用随着营养盐浓度的增加而增强。

3.2.2 “光照说”

光照是生态系统结构中最主要的控制因素，在水生态系统中情况更是如此。因为水生态与陆地生态不同：光线在水中的传播与分布受制于水及水中各组成物质的吸收和散射。首先，水分子对红外光谱有强烈的吸收，总悬浮颗粒物（TSS） 和有色可溶性有机质（CDOM）对可见光的蓝、绿光有较强吸收，浮游植物的叶绿素在440 nm和670 nm 波段附近具有光吸收特征。因此，源自太阳的光能在水中迅速衰减，加之光能在空气与水体界面的损失（10%左右），以及间接因素（如营养盐、沉积物、水动力学等）的影响，光照不足的现象在水生态系统中最易发生，成为沉水植物生长的主要限制因子。

研究表明，当水下某深度处的光照强度仅为水面的1%时，此处的水生植物或浮游植物都难以维持净光合作用而不能生长；某一深度处光强小于水面5%时，部分种类的营养繁殖体的萌发将会受阻。为适应低光环境，沉水植物会改变其生理形态来增加获取光能的机会，包括植株分枝格局、叶片形状、叶片厚度、节间距的长度等，形成植物“觅食行为”。另外，光照对沉水植物的生长代谢活动也有很大的影响。例如，水下光强的急剧降低会给沉水植物带来一系列生理压力，包括：植物生长率降低，体内含氮量升高，糖和酚类化合物的含量降低，根际区的微生物中碳的分布受到限制等。

人们把水下某一深度处的光照强度减弱到使水生植物或浮游植物光合作用生产的有机物质仅能补偿其自身呼吸作用的消耗，即光合作用生产与呼吸作用消耗有机质平衡的水层深度，定义为真光层深度或光补偿深度。一般认为，这一深度处的光照强度约为水面的1%。真光层深度是判断沉水植物能否生长的临界深度。只有真光层深度大于或等于实际水深，即真光层深度 ≥ 水深                                 (2）时，沉水植物才能正常萌发和生长。如太湖真光层深度最小的区域位于湖中心和西南水域，平均为1.1m，其次为梅梁湾、五里湖和贡湖湾北部，平均为1.4m，最大值在东太湖和胥口湾，平均大于2m。这样的分布格局完全与水生植物分布相一致，也与水体悬浮物浓度即透明度分布一致，说明太湖水生植物分布严格地受真光层深度的控制。

真光层深度与透明度呈显著线性相关，通常约为水体透明度的1.5倍或光照强度约为表面光强1% 处的水深。在高透明度的条件下，真光层深度数值约为平均透明度2倍。

四、“光照说”是开启黑臭水体生态系统自组织功能的理论依据   

从上述分析可知，要恢复黑臭水体沉水植物生长，“营养说”要走的路线是“控污”，即降低水体营养盐浓度；“光照说”要走的路线是“清水”，即提高水体透明度或真光层深度。

4.1 “控污”

在气候变化的大环境下，判据（1），即满足沉水植物生长的营养盐浓度远低于草型清水稳态水体灾变前的水平是不现实的。一方面，通过截污纳管、污水处理和海绵城市建设，降低排放污水和雨水径流中的颗粒态营养盐浓度是可行的，但现状污水处理工艺削减可溶性营养盐浓度，还存在很大的距离。另一方面，即使真的能做到不让一滴污水进入水体，判据（1）也很难实现。以长江下游某一半封闭型黑臭水体为例，整治后的水质恢复到地表III类水的水平（总氮1.0 mg/L、总磷0.05 mg/L）。该水体水深1.5 m，地质及驳岸防漏等级优良，年渗漏损失水量占总水量的5%～10%，取平均其渗漏水量损失为112.5 mm。该地多年平均蒸发量1124.4 mm、降水量950 mm，水量交换仅考虑蒸发渗漏、降水及补水，则

补水量 =（蒸发量+渗漏量）- 降水量 = 286.9 mm。

假如补水为长江水，氮、磷平均浓度约为1.5和0.1mg/L。不考虑系统的氮磷循环，仅考虑补水携带的氮磷和大气沉降等结构性污染，该水体年污染通量如表1。

表1  该水体年受纳的结构性污染通量及氮磷浓度增量

* 大气沉降污染通量仅考虑其中溶于水的15%氮磷份额。

静态计算可知，该水体一年后总氮、总磷浓度分别升至1.71和0.1mg/L。两年后氮磷升至2.42和1.5mg/L、三年后升至3.13和0.2mg/L……。可见，无论外源污染控制得多么彻底，也不考虑底泥的营养释放，整治后的水体将很快恢复富营养化状态，黑臭现象反弹是大概率事件。

综上所述，从“营养说”出发、通过“控污”降低水体营养盐浓度促进沉水植物恢复性生长是一条既不经济，又很漫长的路线。40多年前欧美科学家采用此法随水质逐渐改善逐步扩展沉水植被，通常需要5～15年。今天，随着气候变化，这个时间还得延长。

4.2 “清水”

对于城市建成区黑臭水体，判据（2），即真光层深度大于水深是有可能达到的。真光层深度（光补偿深度）反映的是太阳光线在水中的穿透深度，而太阳辐射在水下的传输和分布主要受4种物质的影响，即非生物悬浮颗粒物、浮游植物、可溶性有机质和纯水。其中，非生物悬浮颗粒物为主要影响因素，在太湖差不多占比为80%。

水体非生物悬浮颗粒物一部分源于外源输入。如农田或城市雨水径流中的悬浮颗粒物，通过生态沟技术或采用海绵城市建设一些措施，大部分可被截留。生活污水中的悬浮颗粒物通过集中处理，只要达到国家一级A排放标准，其悬浮颗粒物浓度（SS）控制在10mg/L以下，则透明度大约为90cm，相当于真光层深度为1.35m。只要沉水植物冠层伸长在1.35m补偿深度以内，判据（2）即可满足。

实际上，对于浅水型水体，泥/水界面强烈的物质交换是非生物悬浮颗粒物的主要来源，如风浪和水流的摩擦，鱼儿追逐食物，底栖动物的蠕动和沉积层有机质发酵产气等过程，都能引起泥/水界面扰动而使悬浮颗粒再起悬，影响水体透明度。目前，底泥处置方法大致可分为“挖”（清淤）、“盖”（覆盖）和“钝化”三种。这些方法对控制水体底泥污染都有一定的作用，但“钝化”一般要使用化学药剂，对天然水体可能存在生态风险；“盖”一般要求覆盖厚度至少在30 cm以上，这会减少水体的有效容量，对浅水型水体不宜使用；而环保清淤除了工程量大且需要大的堆场外，疏挖增加的水深使得判据（2）更加难以满足。

因此，从源头上解决水体的“清水”问题必须寻找新的路径。不难想象，如果创建某种方法，只把表层底泥中可悬浮颗粒物转移出水，构建稳定的泥/水界面，就有可能提高水体透明度，满足沉水植物自然生长的光照条件。可见，依据“光照说”的“清水”，可能是促进黑臭水体沉水植物恢复性生长、开启水生态自恢复过程的“密钥”。

五、底泥洗脱——开启黑臭水体生态系统自恢复的“密钥”

5.1底泥洗脱助推黑臭水体生态自然恢复现象的发现

2010年，冯慧云等研究生小组在研究污水处理厂污泥减量化中发现，水洗污泥可把污泥中大部分细颗粒与粗颗粒分开。如烧杯中的污泥用自来水淘洗（搅拌），细颗粒随洗脱水转移出去，粗颗粒原位沉降形成稳定的泥/水界面，则上覆水可很快澄清。这给我们重要启示：如果把天然水体表层底泥原位淘洗，能否也达到这样的效果呢？我们将本单位2×8 m2的储水池一分为二，分别做实验池和对照池。用合肥市污染最严重的南淝河底泥铺底20 cm，上覆水从附近水塘泵入，水深1 m。两个水池初始总氮4.764mg/L、总磷0.548mg/L、透明度20cm，属于重度富营养化水体。实验池的底泥采用气体射流淘洗，洗脱水经沙滤回流实验池。16天后实验池清澈见底，三个月后沉水植物自然生长；一年后沉水植被覆盖率达到100%，实现了从藻型浊水稳态向草型清水稳态转换。五年后实验池仍维持草型清水稳态，叶绿素a为7 μg /L，总氮1 .36 mg/ L、总磷0 .04 mg/ L；而对照池叶绿素a高达155 μg/ L，仍处于藻型浊水状态。作者把这个过程命名为底泥洗脱生态修复过程。

5.2 池州百荷公园底泥洗脱——开启黑臭水体生态自恢复的“密钥”

底泥洗脱技术几乎在实验池水清澈见底、沉水植物自然生长的同时，立即投入了池州百荷公园黑臭水体底泥洗脱示范工程可行性研究，其难点是设计研制水上可移动的底泥洗脱装置。作者根据想象设计了一座水上可移动底泥洗脱平台：一个敞口箱体倒扣在水底，由弹簧绳悬挂在平台的一端。箱体在行进方向由两块滑泥板支撑；箱内利用水射流分散泥面颗粒物，并在上覆水形成箱壁约束的湍流。颗粒物在上覆水湍流中进一步分散开来，形成重力方向上的粒度梯度分布，洗净的粗颗粒泥沙原位沉降覆盖泥面，构建稳定的泥/水界面；细颗粒物由安装在箱顶的污水泵随洗脱水泵入水上平台的污/水分离槽分离；分离后清水还湖，污泥上岸干化利用。

百荷公园位于安徽池州市中心，素以“百牙荷风”闻名，是古池州十景之一。公园水面7.5万m2，水深1.2-1.9 m，平均深约1.5 m。从2006年起，公园水体呈现富营养化状态，夏季有蓝藻水华出现；2009年以后，水质为劣V类，常年发生水华并伴有恶臭。

池州市政府一直把百荷公园水污染防治列入“生态立市”的重点内容，曾尝试自来水补水、清淤、生石灰和/或硫酸铜除藻等，均不能消除黑臭。2012年，中国科学院合肥物质院与安徽雷克环境科技公司联合，首次把底泥洗脱促进沉水植被形成、实现生态转型的理念引入百荷公园治理。底泥洗脱平台8月中旬在南小湖下水调试，边试边改，很快达到预期的效果：透明度渐渐提高。两个月后水深<1.2 m的浅水区清澈见底，可见沉水植物萌发生长。到春天沉水植被覆盖度已达40%。2013年2-6月洗脱平台转移到北大湖，秋季沉水植被覆盖度达到20%。至此，百荷公园水体整体上实现了从藻型浊水态向草型清水态转变。市环境监测站取水检测，主要水质指标由劣V类提升到III类。2013年10月5日，央视《新闻联播》用2.5min报道池州“生态立市”，其中三分之二的镜头在百荷公园拍摄。

5.3 创建多种底泥洗脱平台消除北戴河国家湿地公园排洪河黑臭

北戴河国家湿地公园是世界四大候鸟迁徙通道之一，也是候鸟和留鸟重要栖息地，每年吸引国内外鸟类专家、学者和爱好者前来研究和观鸟，地理位置十分重要。然而，园区水体受到严重污染，特别是穿园而过的两条市政排洪河——北沟和小薄荷寨沟夏季蓝藻泛滥、黑臭现象严重。

受国家湿地办委托，作者团队2014.12-2015.7七上北戴河，摸清河道结构、排查污染来源、取水取泥分析，分段制定底泥洗脱方案。因地制宜设计加工了三套适应不同河段结构的底泥洗脱装置。为不妨碍鸟类栖息，所有装置不带发电机而由岸边临时布设的配电桩供电。洗脱水直接喷向两岸50m以外的林地，经林下地被植物过滤后清水返流河道。装置6月1日下河运行，8天后先行洗刷的河段水体变清，可观察到沉水植物萌发生长。两条河道底泥洗脱历时25天，感官和景观效果有较大提升，确保了7、8两个月对外开放时水体较清澈，无藻华、无黑臭现象发生。

值得提出的是，施工第11天遇一场暴雨，市政排洪涌入大量漂浮物。为此，在河道入园处构筑了石笼；工程完工后的第四天又一场暴雨冲倒石笼。尽管如此，第三方于第二场暴雨19小时后取样检测：总氮、总磷和底泥中的有机质去除率分别达到64.8%、78.8%和80.9%。一年后，沉水植被占水面约20%；总氮、总磷和底泥中的有机质又下降了54.3%、93 .6%和71 .8%，说明沉水植被的形成使河水自我净化能力提高。

5.4 底泥洗脱促北京凉水河生态恢复，多次获奖

凉水河干流发源于石景山区首钢污水处理厂尾渠，流经海淀、西城、丰台、大兴、朝阳、亦庄经济技术开发区和通州区汇入北运河，全长68 km，是城南最大的排水动脉。这条开凿于隋代的河流曾对城南水路运输、排水、灌溉等发挥了重要作用。然而，随着经济发展和人口增加，河水受到严重污染，呈现严重度臭现象，周边生活和工作的市民不胜其烦。

2014年，北京市凉水河管理处开始凉水河水环境综合治理工程。一期工程于2015年6月完工，总投资为3.87亿元。主要工程包括：清淤、生态护岸和除臭工程等。工欲善其事，必先利其器。2016年4月，北京市水务局有关领导考察北戴河国家湿地公园排洪河底泥洗脱工程。不久，邀请作者走河调查。作者提出底泥洗脱促进沉水植物恢复性生长的方案。同时提出由雷克公司调北戴河底泥洗脱平台立即开展试验，取得数据，为全面开展凉水河污染河段治理做好准备。2016年7月中旬，南四环桥上游200 m试验段完工，水体透明度提高，沉水植物恢复生长，水质明显改善。

凉水河底泥洗脱工程2017年从南四环至五环（旧宫段）、2018年从南五环到亦庄、2019年从亦庄到北运河等分三期进行。当年旧宫段尚有6万m3/ d污水直排，水色浑浊，底泥上泛，异味难闻。经过两个月奋战，该段上中下游全线清澈见底，可见沉水植物自然萌发。至此，不到一年的时间，旧宫段水生态从浊水状态转向草型清水稳态，大大提高了水体自我净化能力。2018.8.31北京市科委和水务局联合发文，在全市推广中国科学院合肥物质院、凉水河管理处和安徽雷克公司完成的“基于底泥洗脱的内源治理和生态修复技术”。

2019年冬，凉水河下游12.5km重度黑臭河段底泥洗脱全部完工验收。全程清澈见底，苦草、黑藻、篦齿眼子菜等沉水植物生长茂盛，覆盖度达到70%。同时，生物多样性得以恢复：据2020年调查，新出现了7种鱼类、17种鸟类以及6种沉水植物新物种；2022年鱼类比2021年增加8种，新发现4种清洁指示物种：黑鳍鳈、宽鳍鱲、马口鱼、中华多刺鱼，吸引了被称为“水质状况监测鸟”的白鹭前来聚会。漫步凉水河畔，一眼望去碧波荡漾、水草摇曳，鱼翔浅底、水鸟飞鸣的生机勃勃的景象，为老百姓提供了水清气爽、休闲垂钓的亲水胜境。至此，凉水河生态系统组成要素完整性恢复，增强整个生态系统的健康、韧性、自组织能力和弹性（抗干扰能力）。如2019.9.9一场罕见雷暴雨使凉水河暴涨4m。5天后，洪水逐渐褪去，河段恢复草型清水稳态，只有挺水植物叶片上尚留下洪峰的痕迹，说明凉水河生态系统具有维持组织结构、自我调节和对胁迫的恢复力。2023.7.29“杜苏芮”台风在北京盘旋，累计降雨量达到250mm，至8月2日水位超过步行道，成为一条滚滚泥河。5天后洪水消退，至8月13日，凉水河水生态系统完整性恢复。

比较可见，凉水河2017年列入《全国地级及以上城市黑臭水体名单》，2021年就获“全国首批17个国家级河湖示范段”荣誉称号。2020年凉水河底泥洗脱生态修复工程获北京市水务科技进步一等奖， 2022年获水利部“大禹奖”。凉水河黑臭段治理完美地结合了人工修复与自然恢复两种手段，找到了水生态保护修复的最佳解决途径：我们只做了一项人工修复工程，就启动了水生态系统的自组织功能，沉水植被形成、生物多样性随之恢复，确保了生态系统健康和完整性，即在时间上具有维持其组织结构、自我调节和对胁迫的恢复力这样的功能。

5.5 全国主要底泥洗脱示范工程

自2012年承接中国科学院合肥物质院一种提高水体透明度促进沉水植物自然生长的人工水生态修复方法以来，雷克公司先后在安徽、北京、上海、山东、河北、黑龙江、广东、深圳、海南与云南等省市实施三十余项底泥洗脱工程，均取得良好的生态修复效果。其中，水域面积7万-100万平方米的底泥洗脱工程见下表：

表 底泥洗脱面积7万-100万平方米水域所在省市

六、结论与展望

6.1结论

上述研究成果和工程案例很好地诠释了习近平总书记在去年全国生态环境保护大会上提出的”正确处理自然恢复与人工修复的关系，综合运用这两种手段，努力找到生态保护恢复的最佳解决方案“。为什么这么说呢？我们只做了一项人工修复，即底泥洗脱转移表层底泥中的细颗粒物。改善泥水界面生境、提高水体透明度是重力做功；促进沉水植物自然生长由太阳能驱动；提升水质、恢复生物多样性、确保生态系统健康和可持续性（即在时间上具有维持其组织结构、自我调节和对胁迫的恢复力）是生态系统的自组织功能，用企业家的话说就是：（底泥洗脱）“唤醒了沉睡的生命”。从投入看，1m2泥面洗脱工程（包括此水域前期清淤挖走了休眠的沉水植物种子而需要重新栽种等）和三年的运维费用不超过80元，在一两年内换来了由太阳能驱动的生态系统完整性恢复，其投入产出比怎么估算也不为过。

回顾过去，12年前刘永定研究员在公开场合中指出，底泥洗脱如实现工程化，对湖泊治理而言将是革命性的；6年前水利部太湖管理局陈和生研究员说，底泥洗脱是水污染治理领域颠覆性技术。这表明在复杂的水生态修复领域，我们的研究具有重要的前瞻性。当今世界水生态保护恢复领域说它为第二，没有任何技术敢称第一。

6.2 展望

应当指出，我们找到的黑臭水体生态保护恢复最佳解决方案——底泥洗脱“清水”，其应用是有边界条件的：即目前所有工程应用水域都属于浅水型水体，一般水深不超过6m。近年来，随着气候变化，II-III类水质的亚深型（水深10—20m）饮用水源地面临生态退化、水华频发的局面。单位和我们团队自筹850万元，对此进行探索性研究，努力找到这类水体生态保护恢复的最佳解决方案，以应对这一日益严峻的挑战。

另外，底泥洗脱装备目前的技术水平还不够智能化。这也是今后发展的方向之一。我个人认为，对于地表水污染治理，只要阳光普照，水生态保护恢复便能迎来曙光。

期待各位专家的点评与建议，特别是聚焦老百姓身边的突出水生态环境问题，共同寻找亚深型湖库饮用水源地生态保护恢复的最佳解决方案，努力提供更多优质生态产品、创造更多更好的亲水空间，以满足人民群众日益增长的美好生活的需要。谢谢大家！

张  毅：刚才余老师给我们做了一个非常好的报告，全面回顾了底泥洗脱技术的发展和现状，已经有了一些成绩，对未来的发展方向也做了一些展望。下面我们请吴董事长做邀请汇报。

很高兴今天有机会在此向各位领导和专家汇报我们多年来在底泥洗脱技术和自主创新技术产业化进程中的探索与实践。感谢协会为我们提供这样的平台。我今天主要汇报的是我们在产业化过程中遇到的挑战、工程治理中的经验体会，以及希望请教的相关问题。我们的团队成立于2009年，最初专注于技术产业化，后在余老师和冯老师的带领下，发明了底泥洗脱技术。这两项技术——蓝藻高效打捞技术和底泥洗脱技术共同构成了我们当前的技术体系。蓝藻打捞技术是一项解决表面污染的治标手段，而底泥洗脱技术则是针对生态环境的修复手段，旨在通过改善水生生境，促进生态自我修复，依靠太阳能实现水体的持续净化和恢复。通过这些年来的工程实践，我们深刻体会到底泥洗脱技术在水生态修复中具有广阔的应用前景。

自“九五”期间以来，我国的水污染防治工作经历了多个五年计划，尤其是“十三五”末期，城市黑臭水体治理取得了显著成果，水体生态环境保护的规划成为“十四五”规划的重点，强调了水环境、水资源和水生态的统筹治理。按照党中央、国务院的部署，到2035年我国的生态环境要实现根本好转，到2050年基本实现美丽中国的目标。在这个背景下，底泥洗脱技术如何在未来的生态修复浪潮中发挥作用，成为我们面对的重要机遇与挑战。经过十几年的实践积累，并在众多专家的指导下，我们逐渐从技术研发转向行业标准的制定。在水环境治理中，外源污染控制已是常规手段，而内源治理则更加复杂。内源治理通常包括三大步骤：清淤、促进水质净化、种植沉水植物。底泥洗脱技术则将这三步合为一体，利用移除水体中的悬浮物质，快速提升水体透明度，从而促进底泥中休眠的植物种子自然萌发。如果底泥中没有足够的植物种子，我们可以通过播撒种子来促进生态恢复。目前，内源治理的方式多种多样，清淤、钝化、水质净化药剂投放等都是常见的手段，但实践证明，底泥洗脱技术是唯一能在短期内显著提升水体透明度、促进生态修复的技术。因此，这项技术在内源治理中具有独特的优势和重大意义。正如专家所评价的那样，底泥洗脱技术是一项颠覆性和革命性的创新，它不仅具有创新性，还具备广泛的推广价值。

在未来的若干年中，在不影响城市功能和其他用途的前提下，我们如何有效处理90%以上的无机无害泥沙，避免劳民伤财，成为关键问题。目前，我们希望通过新华社和其他渠道，推动此项技术在国家层面的顶层设计中获得重视。例如，中国科学院官方媒体或相关部门的文件中提到生态恢复时，能够将我们的技术作为重要手段。今年，新华社安徽分社已将相关技术列入清单。安徽省也计划在未来两年策划新的项目，进一步推广这一技术。

接下来，我向大家汇报我们近期开展的一些工作。首先，我们在云南省九大高原湖泊中的两个进行底泥洗脱示范，并将逐步开展水质净化和沉水植物种植。这些项目尽管投资较大，但取得了显著成效。我们还发现，一些湖泊目前并没有采取有效的治理措施，甚至污泥堆积严重，影响湖泊生态环境。以青龙湖为例，它处于草型清水向藻型浑水转化的末期。我们与珠江水科院联合在青龙湖设立了一个5万平方米的示范区，通过创新的技术手段，期望能在未来使湖区水体透明度大幅提升，促使沉水植物自然恢复。在此示范区内，我们将传统的三步治理法简化为一步，通过底泥洗脱技术快速提高水体透明度，促进底泥中休眠的沉水植物种子萌发生长。目前的实验表明，这一创新手段已初显成效，示范区内的水体透明度提升至25厘米，相较于外围区域的15厘米有明显改善。此外，我们在实验段中投放了两台设备，一台是传统的絮凝沉淀设备，另一台是新研发的磁感沉淀设备。后者的处理效率是传统设备的三倍，能够在一天内处理4000至5000平方米的水域，显著提高了治理速度和效率。通过这一系列的实践，我们希望能在不久的将来，利用这一高效技术为全国的水环境治理提供更多的参考与借鉴。

近期，我们研发了一种新设备，可将筛选后的污泥与干燥物质混合，制成黄豆大小的陶粒。这些陶粒能够用于土壤改良，特别适用于那些淤泥较深、粒径较小（平均在50微米左右）的地区。通过将这些陶粒撤回水体，能够有效改善水体底质，进一步优化污泥处理过程。关于齐鲁湖治理，我们刚从武汉回来，受洪湖管理局及中建三局的邀请，在洪湖建立了一个5万平方米的生态恢复示范区。洪湖管理局对我们提出的技术方案非常感兴趣，希望能够通过我们在未来3至4个月内完成的生态恢复，使水草在明年春季生长旺盛，达到生态修复的目标。我们倡导的理念是“内外并重、泥水共享”，即水环境治理不仅关注水质，还要关注泥沙的状况。过去我们只是检测水质，但现在需要对泥沙进行全面评估，包括有机质含量及粒径分布，特别是30至45微米以下的细颗粒，许多悬浮物肉眼难以察觉，但它们是导致水体浑浊的重要原因。技术的核心是提高水体透明度，构建以无机大颗粒泥沙为主的覆盖层，满足沉水植物萌发的光照需求，改善水生态环境，促进水体自我修复。我们开发的设备可以分为两步操作。第一步是在水下60公分处通过物理扰动将有机和无机复合物分离，有机质悬浮于水体，而无机大颗粒迅速沉淀。第二步是将浑浊水抽至设备，通过絮凝剂处理，进一步分离细颗粒物。这项技术的创新点在于实现了河湖污染的精准治理与科学管理。业内研究表明，湖泊沉积物中有机质的比例通常仅占5%左右，但在温度较高的条件下，微生物分解这些有机质会产生厌氧层，进而导致水体黑臭。通过我们的技术，能够精确清除这部分有机质及颗粒态营养盐，显著提升水质，减少黑臭现象，促进生态环境的恢复。我们的技术创新实现了污染物的有效移除与水体透明度的提升，不仅改善了水质，还为生态系统的健康发展创造了更好的条件。

以北京凉水河的实验为例，相关研究显示，通过系统化治理，可以显著提高水体的容纳能力。近期，我们计划发布多个团体标准，展示清淤与洗脱技术的对比，强调洗脱技术在透明度提升中的关键作用。目前尚未有清淤恢复水体生态的成功案例，清淤与生态恢复的目标往往相悖。日照泻湖的案例显示，治理前透明度仅为40，而实施后达到100，冬季水质显著改善。北京凉水河的生态覆盖率已达到80%，水质稳定在三类水标准，处理后的污水达标。透明度是我们关注的核心指标。因此，在治理过程中，需考虑透明度和底泥的高低，制定合理的种植策略。目前，国家尚未建立水体生境的标准。我们计划联合行业专家，开展针对水体生境的深入研究，填补行业空白。透明度是水质改善的公认指标，我们希望通过行业平台，向高层反馈我们的技术创新，助力全国生态恢复工作。未来，我们的技术也将向“一带一路”沿线国家推广，解决全球水体污染的共同挑战。

感谢各位的关注与支持，让我们共同推进水生态环境的可持续发展！

张  毅：刚才余老师和吴董事长为我们带来了两场精彩的报告。余老师主要讲解了污染水体整治的切入点在于“清水”，即提高水体透明度促进沉水植物自然生长，发明的底泥洗脱技术是开启黑臭水体生态系统自恢复的“密钥”，很好地诠释了总书记“努力找到水生态保护修复的最佳解决方案”；而吴总则侧重于这些技术在产业化过程中取得的实际成果以及治理案例。两位专家的报告从不同角度展示了技术原创性、广泛市场前景和应用潜力。在此，让我们再次以热烈的掌声，向两位老师表示衷心的感谢！

接下来，沙龙进入一个非常重要的环节——自由研讨阶段。我们希望借助沙龙的形式，集思广益，碰撞出智慧的火花，进一步推动水生态恢复原理的延展、技术创新，以及创新技术的产业化，为研发工作提供新思路和创意。在此，我们提出了三个主要的研讨方向，希望各位领导、专家能够围绕这些议题展开讨论。通过集体智慧，我们将为企业和科研单位提供宝贵的建议，推动技术的进一步完善和发展。期盼大家积极参与讨论，共同为我们未来的技术发展献计献策，助力水污染治理的创新与进步。