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生态系统研究与管理简报 |
| 湿地―――湖泊富营养化治理的首选 |
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关键字：湿地,湖泊富营养化
时间: 2004-01-16 点击率: 1161002 |
| 摘 要： 湿地是水陆系统相互作用形成的独特生态系统，具有季节性或常年积水，生长或栖息喜湿动植物等基本特征，是自然界最富生物多样性和生态功能最高的生态系统，被喻为“地球之肾”。 |
湿地是水陆系统相互作用形成的独特生态系统，具有季节性或常年积水，生长或栖息喜湿动植物等基本特征，是自然界最富生物多样性和生态功能最高的生态系统，被喻为“地球之肾”。具有调节径流、控制洪水、净化水质、洁净空气、降温散湿的环境调节功能，能够控制土壤侵蚀、防风护堤，是众多野生濒危动植物，特别是珍稀水禽的栖息、繁殖、迁徙、越冬集聚之地，故也被称为“物种基因库”。湿地可持续地向人类提供绿色食品、药材、能源和原料。由于丰富的生物资源和各具特色的地貌特征，湿地又是进行旅游开发和科研教学实验的理想场所。在云南的腾冲，国家级自然保护区北海湿地已经成为旅游的一大亮点，吸引着越来越多的游客前去观光旅游。而人工湿地在一些地方也成了旅游热点和环保教育基地。在西洞庭湖，人工湿地成了湿地保护宣传教育中心，宣教中心围绕退田还湖、湿地生态恢复、湿地生态旅游、环境与社会经济协调发展等开展丰富多彩的宣教活动，成为长江中下游地区环境宣传教育中心和全国湿地知识培训中心。
一、湿地对湖泊环境的重要性
湿地对水质的净化是一个复杂的过程，是湿地理化、生物作用综合效应的结果。包括沉淀、吸附、离子交换、络合反应、硝化、反硝化、营养元素吸收、生物转化和微生物分解等过程。随着人们认识水平的逐渐提高和对湿地研究的不断深入，尤其是在退化湿地的恢复与重建、构建湿地和湿地生态工程等方面取得的进展，湿地在水质净化的效率和适用性上也得到了极大的提高，已不仅仅局限在自然状态下的污水末端处理和深度净化。通过科学的设计和改造，利用人工构造湿地对城镇生活污水进行直接处理已在我国和世界许多地区获得成功。甚至在一些以生活污水为主的小城镇，湿地因为其高效的降解、转化污染物的能力，以及低廉的建造、运行费用，而成为污水处理厂的首选。而对于湖泊周边的农田径流和村镇污水等面源污染，因其面广量大，一般治理技术都很难见效。湿地则由于其特有的生态功能和存在形式，在面源污染控制方面更具有明显的优势。因此，对我国这样一个农村人口众多，农业经营较为分散，集约化程度不高的国家，充分利用湿地的净化作用来进行湖泊的治理、保护就显得尤为重要。
目前，在湖泊水质净化方面的湿地建设主要有以下3种类型：
地表水系统恢复天然湿地
通过一些宏观调控的手段，如：建立消浪保护带、改善底质和岸带环境等，在环境条件比较适宜的区域，进行水生植被的保护、恢复，提高生态系统的生物多样性和环境功能，增强湖泊自净功能和对富营养化的控制能力。这是湖泊湿地建设的主体，也是湖泊治理、保护的根本。代表湿地有：由中国科学院南京地理湖泊研究所设计建造的滇池东北部宝象河湾的沿岸带植被修复试验区和杞麓湖红旗河口生物减污净化工程区。
人工或半人工强化性质的湿地
主要针对面源污染比较集中的入湖河流，在河滩、入湖河口湖滩等条件适宜地段，根据现有的地形特征，因地制宜的选择合适的水生植物进行湿地建设，并通过人工参与的方式，合理布局、配水，提高其对面源污染的控制能力。代表湿地有：由中国科学院南京地理湖泊研究所设计位于抚仙湖北岸的马料河净化湿地和正在筹建中的洱海罗时江湿地净化系统。
人工构造湿地
改变了湿地的传统形态，通过科学的设计和改造，结合环境工程中的一些技术，综合利用不同湿地单元的净化功能，形成了一类具有高效净化功能和适应性的人造湿地。可以用于小城镇等以生活污水为主的污水处理以及城市污水处理厂的末端处理和深度净化。代表湿地有：抚仙湖北岸的窑泥沟湿地和洱源县污水处理厂尾水处理湿地。
然而湿地作为水陆交界的地段，也是人类活动最为密集的区域，由于过度的索取和不合理的开发、利用，如：大面积的围垦、兴修水利护堤、对水生生物资源过度捕捞等，湿地遭到侵蚀、破坏、甚至消亡的例子屡见不鲜。因此，如何保护现有的湖滨湿地，恢复遭到破坏的天然湿地，在污染比较集中的地方建设一些去污能力强、运行可靠性高的人工构造湿地就成为当前湖泊治理、保护的一项重要任务。
二、云南九大湖泊的环境现状和湖泊治理中存在的相关问题
近年来，云南省在湖泊治理、保护方面不断加大投入，从工业废水达标排放、提高污水处理厂处理能力到湖泊底泥疏浚、清淤，采取了众多治理措施，这在一定程度上缓解了湖泊恶化的速率，但整体效果并不理想，湖泊生态环境仍处于不断退化的状态，特别是一些旅游热点地区的湖泊，水质恶化状况仍十分严重。在云南省九大湖泊水质综合评价中，滇池、星云湖、杞麓湖、异龙湖、程海水质状况都为V类或劣V类水；洱海和阳宗海介于III类～IV类之间，抚仙湖已由I类水退化成II类水，而被誉为人间天堂的泸沽湖在2001年也一度出现了总氮、总磷超标的状况（云南省环境监测站提供资料）。这些湖泊主要为有机质和氮磷污染，从而造成了湖泊富营养化的程度也不断加深。其中滇池、杞麓湖、异龙湖已发展成异常富营养化，星云湖和程海也进入富营养化阶段，洱海则处于中富营养后期，有向富营养化演变的趋势。
造成这一状况的原因，除了城市污水集中处理的力度不足之外，更主要的还是由于大量的未经处理的农田径流、村镇生活污水等面源污染直接入湖，成为了湖泊营养负荷增加的主要来源。例如：玉溪市环境监测站做的入湖污染源调查结果显示，在玉溪市三湖一海中，农业、农村等面源污染占到了整个湖泊污染量的80％左右。而对洱海流域的调查结果显示，每年进入洱海的总氮约为989.1吨，总磷108.1吨，其中非点源污染分别占97.1％和92.5％，点源污染仅占3％和7.5％。可见面源污染负荷控制的效果成为了湖泊富营养化治理成败的关键。
而湖滨湿地，由于围垦、筑堤等原因遭到破坏甚至消亡则进一步加快了湖泊污染的进程。以滇池为例，近几十年来，由于人为活动的影响，滇池湿地生态系统产生了巨大变化，天然湿地被毁坏，大部分不同程度地被改造为农田。上世纪50年代末滇池开始了围湖造田活动，当时只是零星小片的围垦和蚕食一些湖湾、浅滩。70年代则开始了大规模破坏滇池草海沼泽的围湖造田，80年代与90年代滇池外海修建沿岸防浪防洪堤，致使天然湿地被毁。据不完全统计，围湖造田的面积达2180公顷，滇池水面减少了21.8平方公里，不仅降低了湖泊自身的净化能力，而且还增加了水体污染的负荷，对滇池生态环境产生了严重的影响，是造成滇池目前污染状况的一个非常重要的因素。
现在云南九大高原湖泊流域都建有污水处理厂，这些污水处理厂经济发展状况较好的地区运行良好，起到了处理污水的作用，但在经济欠发达地区，污水处理厂运转状况不理想。究其原因，当地政府对上项目有兴趣，四处争取，而污水处理厂运行成本高，建起污水处理厂后无法正常运行，有的半开半停，有的干脆成了摆设。如楚雄市属西部欠发达地区，可就是这么个经济欠发达地区，建设的市属行政事业单位“楚雄市污水处理厂”，一年工作不到50个工作日，却有市财政拨款供养干部职工40名，这个曾作为全省污水处理设计的示范工程成为了民愤工程。
三、湿地对净化湖泊水质已立“大功”
值得庆幸的是，目前云南省的许多湖泊已经开始了对湖滨湿地的保护和建设，并投入专项资金在局部污染集中区域建立了人工构造湿地，一些已投入运行。如玉溪市的湖滨湿地恢复和构造湿地建设工作起步较早，成效显著，取得了良好的环境、社会效益，已处于国内领先水平。其中，由中国科学院南京地理与湖泊研究所和玉溪市环科所设计，位于通海县城东，杞麓湖北岸红旗河口的生物减污试验示范工程区和澄江县城南部，抚仙湖北岸的窑泥沟人工构造湿地就是两种不同类型湿地的典型代表。
红旗河口生物减污试验示范工程主要包括水生植物种植示范区和漂浮植物净化区两块，分别位于杞麓湖红旗河口南北两侧，属于地表水系统的天然湿地恢复工程，总面积35公顷（525亩），工程总投资121.48万元。于2002年初开始建设，现在已经形成了两块分别以香蒲、茭草等挺水植物和凤眼莲、菱角为主的湖滨湿地，其植被覆盖率达到90％以上。生物多样性丰富，人工栽种和自然繁殖的水生植物种类已有30种以上，形成了由挺水植物、浮叶植物、漂浮植物、沉水植物组成的一个结构完整、布局合理的湿地生态系统。基本实现了自我繁育和发展。而湿地中的水生植物在经过人工打捞、处理后，在去除了湖泊营养负荷的同时，也杜绝了“二次污染”的发生。通过对工程区的跟踪监测和统计分析，本项工程对氮、磷污染负荷的去除总量可以达到37.4吨和8.31吨，分别占红旗河年入湖TN、TP负荷总量的17.7％和26.8％，有效地降低了红旗河对杞麓湖的污染。在杞麓湖整体水质为劣V类的情况下，工程区内的水质达到了地表IV类水，而总磷的污染指数更达到了I～III类水的标准。
窑泥沟湿地位于窑泥沟（农灌中沟）入湖口，占地22.5亩，工程总投资167.98万元（其中土地征用费58.5万元），日处理能力5720吨，是云南省第一块大规模人工构造湿地。湿地于2001年10月破土动工，2002年初建成并开始投入运行。经过近两年的运行试验，目前，状况良好，运行稳定，对各项污染指标的去除率分别达到CODCr87.8％、BOD568.7％、SS96.3％、TP32.4％、TN36.0％，出水水质也由处理前的IV类水质变为III类水质。在投资与运行上，与同规模的污水处理厂相比，虽然不同的污水处理厂处理的污水污染程度不同，处理的费用也不尽相同。不过，污水处理厂的污水处理费用远远大于人工湿地，这已是不容置疑的问题。例如：禄充污水处理厂建于2001年8月投入使用，日处理污水1000吨，处理的是污染程度较低的污水，处理一吨污水的费用是0.55元，而窑泥沟湿地处理一吨污水的费用只有0.05元，是禄充污水处理厂的十分之一。而且人工构造湿地的建设费用也远远低于污水处理厂。澄江县现有两个污水处理厂，仅建设费用就投了近4000万元，其中，县污水处理厂投资建设费为2600万元，禄充污水处理厂投资建设费379万元。就处理的效果而言，人工构造湿地的处理效果却与污水处理厂相当，对污染程度较低的污水，人工构造湿地出水水质甚至优于污水处理厂的出水。
四、几点工作建议
在湿地建设、运行和管理、维护的过程中，笔者作为云南九大高原湖泊领导小组办公室主任和省环保局长，在工作中总结出了以下几点建议：
1、湿地对湖泊污染负荷的削减，尤其是面源污染的控制作用非常明显。
而且对污水流量和浓度变化有极强的耐冲击性，推广应用价值高。
由于面源污染的特性，水量和污染物浓度的季节性变幅非常大，以窑泥沟湿地为例，工程区的进水的整点瞬时流量、日均流量和月均流量的变化范围分别为0～0.16m3／s、0～0.15m3／s、和0.01～0.23m3／s，与之相对应的日处理规模变幅高达0～7万m3／d，最高时是设计规模的12倍多；而水质浓度的各项指标变幅也都在5倍以上，其中悬浮物的变幅更是高达15倍之多。为此建议在云南九大高原湖泊流域全面推广退耕还湿地、退塘还湿地和退房还湿地。
2、湿地建设的形式多样，应因地制宜，不能墨守成规。
由于不同的地理环境和功能要求，湿地的建设方案也各不相同，在工艺设计中，应遵循因地制宜的原则，充分利用现有的地形特征和环境条件，在保证净化效率的基础上，尽可能的实现水体的自流，降低运行成本。
3、湿地中的物种选择应以本地种为主，尽量采用经济价值高的水生植物，对外来引种要慎重。
本地物种对当地的气候条件适应程度较高，具有一定的生存优势，而许多经济水生植物同时也具有极高的净化能力，是湿地建设中的首选物种。对于一些高效、经济的外来物种，在进行试验论证后，可以在一些适宜地区进行推广。
由于目前我国的许多城市污水管网不配套，雨污不分流，对于许多分散的小型点源污染可以通过湿地净化的方式加以去除，但从长远来看，湿地的主要功能还应该是作为污水处理的深度净化和末端治理。
4、目前国家尚无湿地建设标准，应责成有关部门和有关科研单位制定出相关的湿地建设标准，不仅有利于云南九大湖湿地建设，在全国重点治理的“三湖三河”流域也有推广价值。
(来源：中国环境报 2004-01-15 作者：云南省环保局局长 李现武）
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