北京奥林匹克公园龙形水系 图片来源：百度图片

■那中元

从2007年开始，中国人用自己的科学实践不断在证明：外国人无法攻克的治理藻型富营养水污染难题，中国人用自然深层规律的和谐统一迅速治好。

龙形水系快速变好的启示

北京奥林体匹克森林公园龙形水系是亚洲最大的人工水系，是中国管理最认真的人工湿地，源头是北京大清河的中水，经过水生态修复，水质达地表水Ⅲ类，在11月召开的APEC国际峰会期间为国争了光。

为何龙形水系原来久治难见成效，今年却能在短时间内由轻浊弥散藻劣Ⅴ类治理为清澈见底Ⅲ类？龙形水系有很完整的人工湿地植被，管理也极为认真负责到位，但该系统的临界净污能力是有限的。当随水进入的污染源超过其净污生态系统极限能力，水质就向不良方向发展。这就是采取多种措施，不能解决矛盾的关键，也无法改变原先水质逐渐变浊出现弥散藻类的原因。快速强化系统净污能力的关键、数十亿年地球良循环的自然规律——微生物净污的强化应用，能迅速抑制藻类使水体变清，这就使富营养物二次污染的原生态系统迅速重新发挥功能，并与强化的微生物形成统一战线，迅速歼灭污染物并建立水生系统根据地。

让微生物发挥巨大功能净污是发达国家早就追求的目标，但技术上如何让微生物大群体高效良循环，发挥净污促进生态系统良循环却是难题。国外为了强化微生物在水体中的净污功能，采用了高成本的碳纤维网，但这只能为微生物提供栖息地，而不能提供让其快速繁殖、高活力发挥功能所需的养分，所以实践效果欠佳。

今年，在龙形水系投放的浮水植物紫根水葫芦，可让微生物既有栖息地，更有良循环快速繁殖高活力发挥功能的养分保证，还有提高水体含氧量等功能，加之自体不断分形繁殖扩大种群，形成了新的高效良循环净污的微环境生态系统，这个系统迅速使水体变清，富营养物含量迅速降低，沉水植物为主的原生态系统有了充分的光照和适宜的富营养物浓度，就可迅速发挥功能。以浮水植物紫根水葫芦为龙头，多沉水植物为根据地，并由原生态系统为巩固的根据地，就是龙形水系能一改几年藻浊污染难治、迅速变为Ⅲ类优质水的原因。

如何快速低成本治好水污染，不仅是水质性缺水对资源性缺水的重大影响，也是中国式霾污染能否治好的重要组成部分。

龙头水系的启示，可让现有绝大多数人工湿地、河道、浅水型湖泊和深水型湖泊周边浅水域人工辅助修复沉水植物，尽快建立减污根据地，发挥最佳生物统一战线功能，使污染水体迅速治理好。

原有湿地建设愿望与实践悖论的原因

人工湿地国外多可见效，但国内多难见效，有用无用久争无果，是一个都有实例但谁也说服不了谁的理论与实践矛盾体。实质则是中国有限的人工湿地难以承载大于其净化能力的污染源，但为何刚开始同样的污染源、同样的湿地在一定时期内能有效净化污水？这是因为新的人工湿地底泥往往是新土，有较大的纳蓄污染能力，但对于源源不断的污染总有承受的限度，从快速纳蓄到缓慢纳蓄，到接近饱和，甚至反渗污染，水生净化系统无法承载污染，则由良变差，最后变为污染恶性循环。

同理，龙形水系人工构建的良好水生植物系统不是没有作用，而是在什么条件下才能发挥最佳作用的问题，又在什么条件下，它的效果降低，甚至演变为污染者。

沉水植物是水体自净化的最重要系统，但其必须在能见度较好条件下才能进行光合作用，也才能发挥净化水质的功能。但在生态建设、运行过程中，却往往被忽视，在与污染对决的实践中必然发生难解决的问题。在能见度差，又有藻类对生物有显著抑制的条件下，进行生态修复是事倍而功微，甚至适得其反。

当自净生态系统弱化到一定程度后，就出现弥散藻类，进一步加重水体恶化的恶性循环程度。这在所有人工湿地中都是共性问题，在所有藻型和富营养水污染治理中也是共性的问题。这也是龙形水系从2009年开始所面对的问题。这更是我国从“六五”开始治理水污染，巨额投入难见成效的根本问题之一。

中国自主创新紫根水葫芦的新功效

要解决这一水污染治理全世界共性问题，就必须攻克快速降低富营养污水成分，并快速抑藻提高水体能见度的系统难题，从而使沉水植物发挥出最大生物系统功能。

紫根水葫芦是由普通水葫芦诱导调控产生的新种质，暨南大学生物工程学院经4年多的分子生物学研究发现，其在mRNA表达水平有近万个基因与普通水葫芦有差别，约3000个基因表达水平差异显著。

在外观形态上，普通水葫芦长柄大叶，少根，根易烂发臭，产生二次污染，从未有过鱼类喜食其根系的报道，而柄叶作为饲料，在中国已有数十年历史；紫根水葫芦柄短叶小，大根，且根不易腐烂、不发臭，不仅根系有大量的鱼、虾及其他小体型水生动物喜栖息，还发现有鲫鱼、鲤鱼会少量食其根系；而草鱼、罗非鱼会首先迅速将其根系吃掉，无可食根系，才食其叶、柄。

紫根水葫芦封闭水域5～15天就可高比速率吸附、抑制、降解各种程度蓝藻（普通水葫芦封闭水域可增加蓝藻12.5～687.5倍），使水体较快变清，同时能较快削减富营养物、增加水中溶氧、促进水生动物繁殖，净化水体至优质Ⅲ类。

快速净化污水的秘密

微生物是地球最重要最高效的清洁工和生物系统良循环不可或缺的重要基础，没有微生物的高效工作，地球将无高等生物存在。微生物在水生系统更为重要。

研究发现，紫根水葫芦不但有快速净化水体功能，还可促进底泥部分富营养物快速释放至水体然后被净化。高比速率关键在于其高光效能的高抗逆性强大根面效应。据江苏省微生物研究所2010年研究发现，同等条件种养25天后，老根和新根的微生物增量，普通水葫芦为34倍，而紫根水葫芦为1500倍。普通水葫芦根系及种植区内，硝化菌数量明显少于自然水域区，据云南大学生物学院研究发现，种养紫根水葫芦水体反硝化菌和氨化菌均增长了10倍以上。暨南大学进一步研究发现，在普通水中，紫根水葫芦微生物量是普通水葫芦的83倍，而在净化污水过程中，提高到98倍；研究还发现，Emericellopsis salmosynnemata菌通过分泌the β-lactam antibiotic cephalosporin C 而具有裂解蓝藻的能力，此菌的大量表达产生的功能，就是紫根水葫芦迅速降解蓝藻的重要微生物原因之一，这就回答了有关专家对蓝藻即使被吸附到紫根上也不可能被降解的疑问。

资源化利用的可能途径

把紫根水葫芦的庞大不发臭不腐烂根系收获阴干打成粉后，每公斤干根粉最多能吸附锰180g 、铅131g、镉80g、砷8.64g，且不需酸调，将为治理稻田等重金属污染开辟新途径。

我们的研究和云南最大的渔业养殖公司云南新海丰水产科技集团有限公司的应用证明，紫根水葫芦在无重金属污染水体净化富营养物后，可控养殖草鱼和罗非鱼等，是资源化水体内大量转化为鱼饲料的重要途径，作为肥料等需打捞的残余利用部分将大幅度减少。

据河南工业大学初步分析，紫根水葫芦的根系含有8种花青素。众所周知，花青素是最安全有效的高抗氧化物质，将是医疗保健品发展新趋势的一个重要组成部分，将是另一个更高效益资源化的出路。

治好中国水污染是治理霾污染的期望

党中央与民生息息相关的污染治理已提到相当的高度，《中共中央关于全面推进依法治国若干重大问题的决定》提出，建立重大决策终身责任追究制度及责任倒查机制，对决策严重失误或依法应该及时作出决策但久拖不决造成重大损失、恶劣影响的，应严格追究行政首长、负有责任的其他领导和相关责任人员的法律责任。

以紫根水葫芦治理过渡性生物微生态系统为龙头，快速抑制降解弥散和水华藻类，使水体快速变清，能见度由0.3～0.5米迅速提高至1.5～2米，同时使总氮总磷由根面效应的微生物为主体，快速降至沉水植物可最佳吸附利用值阈，形成一个强大的统一生态降污植物系统战线。若同时能让虾、鱼、螺、蚌共同参与，组成一个良循环生态系统，首先就将迅速让现有人工湿地降污功能真正成为湖泊截污的重要前哨，也将大幅度提高多数入湖河流生态降污功能，让浅水型湖泊和深水型湖泊周边浅水域的沉水植物发挥最佳生物系统功能，较快速度、较低成本治好区域水污染。治好一块巩固一块，并有序扩大治理范围，世界难题的水污染治理将在中国被迅速解决；同时能解决长期无法治好的总氮和蓝藻并由其产生的毒素难题；若能同时采用和紫根水葫芦同源的中国原创技术，就可基本不用化学农药，同比大幅度减少化肥用量，使土壤自修复良循环，从源头和末端双重并举就可解决相当多的经济发达地区水质性缺水所产生的影响。

只有从源头治好农业面源污染和水污染，才能让耕地、水系统改邪归正，重新成为净化中国霾污染的生力军，中国的霾污染也才可能真正治好。

作者简介：

那中元，云南省生态农业研究所所长。