濕地生態(tài)修復(fù)和廢水處理的協(xié)同作用與優(yōu)化研究

關(guān)鍵詞：濕地；TN；生物群落；植物修復(fù)技術(shù)；排水系統(tǒng)

前言

濕地作為重要的濕地生態(tài)系統(tǒng)，對維護當?shù)厣鷳B(tài)平衡、調(diào)節(jié)氣候、凈化水源等方面具有重要作用。然而，由于人類活動和環(huán)境變化的影響，濕地生態(tài)系統(tǒng)面臨著嚴重的威脅和破壞。在這種情況下，濕地生態(tài)修復(fù)變得至關(guān)重要。廢水處理是保護環(huán)境的必要手段之一，隨著工業(yè)化和城市化的發(fā)展，廢水的產(chǎn)生和排放不斷增加，對環(huán)境和人類健康造成了嚴重威脅。高效的廢水處理技術(shù)在維護環(huán)境穩(wěn)定和保護生態(tài)環(huán)境方面起著不可或缺的作用，是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必要手段。為了保護和恢復(fù)官廳濕地的生態(tài)環(huán)境，需要采取綜合性的措施，其中生態(tài)修復(fù)和廢水處理是重要的兩個方面。水污染已經(jīng)成為全球關(guān)注的嚴重問題，其源頭主要包括廢水排放、污水排放等。這些污染行為不僅給人類的生存和發(fā)展帶來了嚴重的影響，也對整個生態(tài)系統(tǒng)造成了難以挽回的破壞。因此，亟需采取有效措施，減少污染排放，保護水資源，維護生態(tài)平衡。因此，研究基于植物修復(fù)技術(shù)與排水系統(tǒng)改善技術(shù)，探討官廳濕地生態(tài)修復(fù)和廢水處理的協(xié)同作用與優(yōu)化研究，為類似環(huán)境的保護提供借鑒和參考。此次研究的創(chuàng)新點在于綜合考慮了生態(tài)修復(fù)和廢水處理兩個方面，并結(jié)合了植物修復(fù)技術(shù)和排水系統(tǒng)改善技術(shù)。

1生態(tài)修復(fù)與廢水處理技術(shù)在濕地自然環(huán)境中的應(yīng)用

1.1官廳水庫濕地生態(tài)修復(fù)與廢水處理協(xié)同作用研究

官廳水庫濕地公園坐落在官廳水庫，以保護和恢復(fù)官廳水庫流域濕地生態(tài)環(huán)境、拱衛(wèi)首都生態(tài)屏障、促進當?shù)鼐G色發(fā)展為主要目標，致力于打造山水林田湖草生命共同體。但目前官廳水庫濕地存在著一系列生態(tài)問題和廢水問題亟需解決。主要的生態(tài)問題包括面源污染和點源污染。面源污染主要來自農(nóng)業(yè)；點源污染則主要來自周圍村莊的生活污水、垃圾以及養(yǎng)殖業(yè)造成的污染；廢水問題主要是由于水庫周邊違規(guī)旅游設(shè)施建設(shè)。綜上，有效保護官廳水庫濕地公園生態(tài)迫在眉睫。

生態(tài)修復(fù)與廢水處理協(xié)同作用是指利用生態(tài)學(xué)原理和化學(xué)、生物學(xué)等技術(shù)手段，將廢水處理與生態(tài)修復(fù)相結(jié)合，實現(xiàn)廢水處理和生態(tài)修復(fù)的協(xié)同增效。這種協(xié)同作用可以在同一處理設(shè)施內(nèi)同時進行廢水的凈化處理和生態(tài)環(huán)境的修復(fù)，從而降低設(shè)施的建設(shè)和運行成本，同時提高廢水處理效果和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

在濕地的生態(tài)系統(tǒng)中，綠色植物是濕地生態(tài)系統(tǒng)中最重要的組成部分，起到保持濕地功能、維護生態(tài)平衡和維持區(qū)域環(huán)境穩(wěn)定的作用。此次研究從生態(tài)修復(fù)與廢水處理的協(xié)同作用出發(fā)，探討解決官廳水庫濕地問題的治理機制。首先通過收集廢水，對其進行預(yù)處理，以去除其中的大顆粒物質(zhì)和有害物質(zhì)。然后進行水質(zhì)監(jiān)測和管理，通過定期監(jiān)測水質(zhì)，掌握水質(zhì)狀況，及時采取措施進行治理。針對廢水處理，主要通過排水設(shè)施的改造，在濕地周邊建設(shè)適當?shù)呐潘O(shè)施，將濕地的處理能力與排水設(shè)施相結(jié)合，達到更高效的污水處理效果。

濕地生態(tài)修復(fù)和廢水處理之間存在密切的關(guān)系。濕地生態(tài)系統(tǒng)可以有效地凈化水質(zhì)、吸收和分解污染物，為廢水處理提供自然化的解決方案。同時，廢水處理過程中產(chǎn)生的物質(zhì)也可以為濕地生態(tài)修復(fù)提供必要的營養(yǎng)物質(zhì)和水分，促進濕地的恢復(fù)和再生。首先濕地生態(tài)系統(tǒng)中的植物、微生物和介質(zhì)等可以吸收、轉(zhuǎn)化和降解廢水中的污染物，如重金屬、有機物、氮磷等，從而凈化水質(zhì)，減少污染。此外，濕地生態(tài)修復(fù)還可以增加水體的氧氣含量，提高水體的自凈能力，為廢水處理提供一種綠色、可持續(xù)的解決方案。其次，廢水處理對濕地生態(tài)修復(fù)也有一定的影響。廢水處理過程中產(chǎn)生的物質(zhì)，如營養(yǎng)物質(zhì)、水分等，可以為濕地植物的生長提供必要的養(yǎng)分和水分，促進濕地的恢復(fù)和再生。

1.2官廳水庫生態(tài)修復(fù)與廢水處理技術(shù)優(yōu)化方案設(shè)計

目前的修復(fù)和廢水處理技術(shù)雖然已經(jīng)取得了一定的成果，但仍然存在一些難以克服的問題，如處理效率不高、對環(huán)境的影響較大等。因此，需要加強技術(shù)創(chuàng)新，開發(fā)更加高效、環(huán)保的修復(fù)和廢水處理技術(shù)。并且現(xiàn)有的方案設(shè)計往往只考慮某一方面的因素，如只考慮植被修復(fù)或廢水處理，而忽略了兩者之間的相互作用和影響。因此，需要加強方案設(shè)計的綜合性和系統(tǒng)性，從整體角度出發(fā)，考慮多種因素的綜合作用。而結(jié)合植被修復(fù)和排水系統(tǒng)完善技術(shù)的優(yōu)勢，可以有效地彌補上述不足。因此，為有效實現(xiàn)官廳水庫生態(tài)修復(fù)與廢水處理，研究從植被修復(fù)和排水處理設(shè)施的優(yōu)化兩方面出發(fā)進行方案的設(shè)計。其中植被修復(fù)作為一種重要的生態(tài)修復(fù)方式，是利用綠色植物來轉(zhuǎn)移、容納或轉(zhuǎn)化污染物，達到凈化環(huán)境、恢復(fù)生態(tài)的目的的一種技術(shù)。具體來說植被修復(fù)利用植物的生物過程來凈化環(huán)境，不需要添加化學(xué)藥劑等人工物質(zhì)，對環(huán)境無害，具有天然環(huán)保的優(yōu)勢（見圖1）。

圖1為植物在濕地生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)中的作用示意圖。植物作為濕地生態(tài)系統(tǒng)中的主要組成部分，對于維護濕地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和健康有著至關(guān)重要的作用。首先，濕地植物能夠促進水循環(huán)和水質(zhì)改善。其次，濕地植物能夠吸收和轉(zhuǎn)化氮、磷等污染物質(zhì)，將其轉(zhuǎn)化成植物生長所需的養(yǎng)分。最后，濕地植物還能提供棲息地和繁殖場所，為許多動植物提供生存的環(huán)境，對于維護生物多樣性和生態(tài)平衡也有著不可替代的作用。在植被修復(fù)方案設(shè)計中，根據(jù)官廳水庫的地理環(huán)境、氣候條件和水質(zhì)狀況，選擇適合的植物種類。這些植物不僅要有較強的耐污能力，還能夠為水體提供良好的生態(tài)環(huán)境。接著合理規(guī)劃植物的種植區(qū)域，采用適當?shù)姆N植方法，如浮島種植、沿岸種植等，確保植物成活率高，生長良好。同時需要定期對植物進行養(yǎng)護管理，包括修剪、收割、施肥等，以促進植物的生長和繁殖。最后通過對植物生長狀況、水質(zhì)改善程度等指標的監(jiān)測與評估，及時調(diào)整植被修復(fù)方案，確保有效性。

針對官廳濕地公園的廢水問題，采用以排水系統(tǒng)改造為主并與濕地處理能力相結(jié)合的方法予以解決。首先對排水系統(tǒng)進行完善，包括合理規(guī)劃排水溝、雨水收集系統(tǒng)等，以實現(xiàn)雨水的有效收集和利用。并對現(xiàn)有的排水處理設(shè)施進行改進，如增加預(yù)處理設(shè)施、優(yōu)化沉淀池設(shè)計等，提高廢水處理效率。接著通過加強排水設(shè)施的建設(shè)和管理，提高濕地的排水能力，避免水澇等問題的發(fā)生。引入先進的廢水處理技術(shù)，如生物膜反應(yīng)器、高效活性污泥法等，提高廢水處理效果。并對處理后的廢水進行資源化利用，如用于農(nóng)田灌溉、城市綠化等，實現(xiàn)廢水的循環(huán)利用。然后根據(jù)濕地的地形、氣候等條件，選擇合適的排水模式以實現(xiàn)濕地水資源的有效利用和保護。最后通過定期監(jiān)測水質(zhì)，掌握水質(zhì)狀況，及時采取措施進行治理。綜上，提出植物修復(fù)與排水系統(tǒng)改造兩種技術(shù)來實現(xiàn)官廳濕地公園的生態(tài)修復(fù)。

2濕地生態(tài)修復(fù)和廢水處理協(xié)同作用和優(yōu)化的結(jié)果分析

2.1植物修復(fù)技術(shù)對生態(tài)與廢水的治理和凈化效果研究

為分析此次植物修復(fù)技術(shù)在官廳濕地生態(tài)與廢水治理中應(yīng)用效果，研究選取在華北地區(qū)適宜生長的植物種類，包括香蒲、水蔥、梭魚草、千屈菜、蘆葦?shù)葷竦刂参铮靡詫崿F(xiàn)濕地的生態(tài)修復(fù)，在實驗中選取濕地三個點位，對濕地的實際水質(zhì)進行采集，水質(zhì)檢測指標及方法見表1。

表1為此次實驗中選取的檢測官廳濕地水質(zhì)的指標，在實驗中共選取總氮、總磷、硝態(tài)氮、氨氮、可溶性磷、水體酸堿度、溶解氧、氧化還原電位等指標進行檢測。通過對香蒲、水蔥、梭魚草、千屈菜、蘆葦植物進行配置形成植物修復(fù)組，將其與普通植物組進行比較，之后在各植物組中檢測水體中的各指標成分在12天內(nèi)的變化，用以觀察植物修復(fù)技術(shù)對濕地的水質(zhì)凈化效果，檢測結(jié)果見圖2。

如圖2所示此次植物修復(fù)技術(shù)對濕地水體的修復(fù)效果結(jié)果，其中植物修復(fù)組的TN含量從第一天的3.9mg/L到第8天的4.2mg/L，之后TN含量呈快速下降趨勢達到3.2mg/L，TN的含量減少了0.7mg/L。相對于普通植物組，植物修復(fù)組TN的含量從第一天的4.3mg/L到第12天時的4.2mg/L，TN的含量在此期間內(nèi)基本未發(fā)生變化。到第12天時，植物修復(fù)組的DO指標含量下降了1.1mg/L，普通植物組同樣未發(fā)生變化。在植物修復(fù)組水體中pH值到第9天時為8.3mg/L，處于正常的濕地水質(zhì)pH值區(qū)間內(nèi)，而普通植物組的pH值在12天內(nèi)依舊處于7.8mg/L以下。在硝態(tài)氮指標中，相比于普通植物組，植物修復(fù)組的水體在12天內(nèi)的硝態(tài)氮含量下降了0.8mg/L。在氨氮指標中植物修復(fù)組的氨氮含量隨著天數(shù)的增加呈下降的趨勢，氨氮含量從1.1mg/L，下降至0.3mg/L，而普通植物組的氨氮含量基本不發(fā)生變化。植物修復(fù)組的TP含量同樣呈下滑趨勢，從第1天的1.2mg/L到第7天下降到0.8mg/L，再到第12天下降到0.4mg/L。普通植物組的TP值同樣未發(fā)生較大變化。

2.2改進排水系統(tǒng)對官廳濕地水庫水質(zhì)的凈化作用分析

為驗證濕地排水系統(tǒng)的完善對濕地水質(zhì)和生態(tài)的修復(fù)治理作用，以及生態(tài)修復(fù)與廢水處理的協(xié)同作用，在植物修復(fù)的基礎(chǔ)上，研究通過比較實驗點在進行排水系統(tǒng)改善后的碳、氮、磷含量的變化，以此驗證排水系統(tǒng)的改善是否對濕地的廢水治理具有積極作用，檢測結(jié)果見圖3。

圖3為改善排水系統(tǒng)前后實驗點的水質(zhì)變化情況，其中碳含量由之前的5mg/g左右，到30天之后下降到3.2mg/g。而氮含量由改善前的5.8mg/g下降到1.7mg/g，氮含量得到明顯的改善。相比于改善前平均1.6 mg/g的磷含量，通過對排水系統(tǒng)進行改善后，到第35天時，濕地的磷含量從1.4mg/g下降到0.3mg/g。由此可知，通過對排水系統(tǒng)的改善可以有效改善官廳濕地中碳含量、磷含量。氮含量過高等問題。

3結(jié)束語

由于人類活動和環(huán)境變化的影響，官廳濕地的生態(tài)環(huán)境面臨著嚴重的威脅。為此，研究從生態(tài)修復(fù)和廢水治理兩方面出發(fā)，提出植物修復(fù)技術(shù)與改善排水系統(tǒng)設(shè)施技術(shù)，以提高生態(tài)修復(fù)和處理的效率和質(zhì)量。結(jié)果表明，在植物修復(fù)組中水體中的pH值到第9天時為8.3mg/L，處于正常的濕地水質(zhì)pH值區(qū)間內(nèi)，而普通植物組的pH值在12天內(nèi)依舊處于7.8mg/L以下。在硝態(tài)氮指標中，相比于普通植物組，植物修復(fù)組的水體在12天內(nèi)的硝態(tài)氮含量下降了0.8mg/L。氮含量由改善前的5.8mg/g下降到1.7mg/g，氮含量得到明顯的改善。在植物修復(fù)技術(shù)與排水設(shè)施結(jié)合的技術(shù)下，濕地生物群落由3個/m2增加到11個/m2。綜上可知此次研究的技術(shù)為濕地的生態(tài)修復(fù)與污水治理提供了可靠的技術(shù)。