濕地系統凈化水質影響分析

王榮偉

摘要:濕地具有獨特功能的生態系統,也是水環境質量的重要調節器。本文分析了濕地對水質凈化作用的影響,從過濾和吸收作用、沉積作用、降解作用和富集作用等方面詳細綜述了濕地凈化水質作用機理,并對未來濕地用于水質凈化應用進行了展望。

關鍵詞:濕地 水質 凈化影響分析

濕地主要包括沼澤、湖泊、河流、河口三角洲、灘涂、水庫和池塘等,兼具陸地生態系統和水生生態系統的特點[1],是地球上具有多種獨特功能的生態系統。此外,濕地可以通過蘆葦河床和濕地植物的作用,以及化學、生物過程,吸收、固定、轉化土壤和水中營養物質含量,降解有毒污染物質,對水體具有凈化作用,濕地是地表水質量的重要調節器。

一、濕地對水質凈化影響分析

濕地凈化水質的功能實質就是把流經濕地的溪水、河水中的懸浮物、營養物、有毒物固定和沉積在濕地生態系統中[2-3]。在濕地凈化功能方面人們已進行了很多研究,如:王學雷等以洪湖為例根據洪湖的進出口水質對比分析,獲得洪湖水質的動態變化和時空分布規律,從而說明湖泊濕地的凈化功能。葛欣對扎龍濕地為示范區,應用單因子質量凈化率法和水質綜合凈化率法估算了扎龍濕地對地表水的凈化影響,從計算結果看各水質參數的凈化作用各有不同,平均凈化率范圍在76.2～84.8%之間。以上分析說明濕地對水質具有明顯的凈化作用。

二、濕地凈化水質機理分析

濕地水面廣闊,濕地水較淺,水生、濕生和中生植物廣泛分布。濕地主要植被是草甸草原植被,草甸、濕草甸植被、沼澤植被、水生植被。水生植物在生長過程中不斷地吸附、吸收、分解水中的營養鹽和污染物,水生植物可對凈化水體,有利于維持較好的水質,使得整個濕地處于良性循環狀態。

濕地的凈化是指濕地獨特的吸附、降解和排除水中污染物、懸浮物、營養物,使潛在的污染物轉化為資源的過程,這一過程主要包括復雜界面的濾過過程和生存于其間的多樣性生物群落與其環境間的相互作用。

三、植被的過濾和吸收作用

濕地植被能夠擔當過濾器角色,吸收和過濾污水所載營養物質。Marshall報道,接受污水的沼澤的植被生產力明顯上升,緣因于它們對營養的有效吸收作用。

植物具有顯著的吸收作用,植物需要氮、磷等營養物質,以維持生長和繁殖的需要。有根的植物通過根部攝取營養物質,某些浸沒在水中的莖葉也從周圍的水中攝取營養物質。水生植物產量高,大量的營養物被固定在其生物體內。有研究表明:挺水植物的吸收能力磷為30-150kg /(ha2?年),氮為2000-2500kg/(ha2?年)。當水生植物被運移出水生生態系統時,被吸收的營養物質隨之從水體中輸出,從而達到凈化水體的作用。

四、沉積作用

由于濕地將河水分散到巨大的面積,從而使河水流速減慢;另外,水生植物的存在減小了水中的風浪擾動,降低了水流速度,使河水中懸浮的營養顆粒或膠體沉降到底泥中。污染物和營養物質常粘結在沉積物上,隨同沉積物一同沉積下來。如三江平原的饒力河發源于完達山區,近年來因森林砍伐,土壤侵蝕嚴重,河流泥沙量增大,但河水攜帶的泥沙沉積在兩岸的河漫灘沼澤中,使下游河水中的含沙量減少,水環境質量有所提高。營養物隨沉積物沉降之后,被濕地植物吸收成為濕地植物的養料,然后經化學和生物學過程轉換而被儲存起來。Boyt認為,濕地系統適合接受大量富含營養的污水的理由之一,是它促使水中懸浮物沉降。

五、降解作用

有的學者通過大量的物質平衡計算,認為在N的去除機制上占主導地位的是細菌的降解作用,氨氮的主要去除途徑是硝化、反硝化作用而不是靠植物的吸收。濕地的反硝化作用可以在無成本的條件下使亞硝酸根轉化成氣態氮,減少水體和地下水中亞硝酸根的含量,凈化水體,提高水質。

濕地中水生植物群落的存在,為微生物和微型生物提供了附著基質和棲息場所。其浸沒在水中的莖葉為形成生物膜提供了廣大的表面空間,埋在濕地土壤中的根系為微生物提供了基質。植物機體上寄居著稠密的光合自養藻類、細菌和原生動物,這些生物的新陳代謝能大大加速截留在根系周圍的有機膠體或懸浮物的分解礦化。如,芽孢桿菌能將有機磷、不溶解磷降解為無機的、可溶的磷酸鹽,從而使植物能直接吸收利用。此外,水生植物的根系還能分泌促進嗜磷、氮細菌生長的物質,從而間接提高凈化率。

同時,濕地生物還可以分解沉積下來的有毒物質,其降解有毒物質的功能可大大緩解污染物對水生生物的潛在威脅。

六、植物的富集作用

許多的水生植物有較高的耐污能力,能富集水中的金屬離子和有機物質。藻類對重金屬的富集取決于光照、溫度、pH、重金屬濃度及其化學形態、其他離子和螯合劑的有無及水硬度等物理、化學因素。高等植物對重金屬富集主要是吸收,如鉛、鎘、砷、汞、鉻等可被植物吸收,之后多以金屬螯合物的形式蓄積于植物體內的某些部位。

對于不同藻類,不同污染物其富集機制亦不相同。水生維管植物可以其巨大的體表吸附大量有機物,相對減少水中有機物的濃度,盡管這不能根本消除有機物的存在,還隨時可能將其釋放到水中,但在一個相對時間內,還是可以起到凈化作用的。一些水生維管束植物對有機農藥的凈化能力也很強。當水中DDT濃度為0.30μg/L時,蓼屬植物體內濃度可達30.3mg/L,富集系數為10萬。

七、結論與建議

我國合理利用濕地凈化水質能力。如:絕大部分村鎮生活污水未經處理直接排放,有條件的話地區,利用濕地吸納污水和凈化水質,有可能解決小城鎮污水的污染問題。

不過,雖然濕地具有凈化水質的作用,但是這種作用是有限的。利用這種凈化能力,必須嚴格加以控制,這樣才能有效的保護濕地處于一個良好的生態系統。

參考文獻:

[1] Mitch WJ, James GG. Wetlands. New York: Van Nostrand Reinhold Company, 15-20.

[2] 郗 敏,劉紅玉,呂憲國.流域濕地水質凈化功能研究進展. s水科學進展,2006,17(4):566-571.

[3]孟昭輝. 濕地系統在我國北方城鎮污水凈化中適用性的研究[D].東北農業大學.2008:12~15.