包 君,姚 倩 ,劉 娟

(河海大學(xué)商學(xué)院,江蘇常州213022)

1 引言

人工濕地是指通過選擇一定的地理位置與地形,并模擬天然濕地的結(jié)構(gòu)與功能的人工生態(tài)系統(tǒng)。它充分利用基質(zhì)、植物和微生物這個(gè)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的物理、生物和化學(xué)的3重協(xié)調(diào)作用,通過吸附、滯留、過濾、氧化還原、沉淀、微生物分解、轉(zhuǎn)化和養(yǎng)分吸收等來實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水的高效凈化。人工濕地利用自然水體及生物生態(tài)系統(tǒng)處理污水,能夠形成床體內(nèi)部物質(zhì)的良好循環(huán)并具有較好的生態(tài)效益,經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2 城市人工濕地的效益

2.1 生態(tài)效益

2.1.1 沉積、降解污染物,處理和凈化城市污水

人工濕地污水處理系統(tǒng)是人為地在有一定長(zhǎng)寬比和底面坡度的洼地上用土壤和填料混合組成填料床,設(shè)計(jì)上采用表面流,潛流和垂直流3種不同方式,并在床體表面種植鳳眼蓮、大薸、黑藻、大聚藻、蘆葦、傘草、燈心草、黃菖蒲等具有性能好,成活率高,抗水性強(qiáng),生長(zhǎng)周期長(zhǎng),美觀及具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的水生植物形成一個(gè)獨(dú)特的動(dòng)植物生態(tài)體系。利用這一人工的生態(tài)體系實(shí)現(xiàn)對(duì)污水中有機(jī)物,氮,磷等的去除,從而達(dá)到凈化污水的目的。

污水的凈化機(jī)理主要依賴于土壤,微生物與藻類及植物凈化機(jī)理3大機(jī)理。人工濕地的基質(zhì)一般由土壤、細(xì)沙、粗砂、礫石、碎瓦片或灰渣等構(gòu)成?；|(zhì)一方面為植物和微生物提供生長(zhǎng)介質(zhì),另一方面通過沉淀、過濾和吸附以及離子交換、偶合作用等去除污染物。各類污水中最先出現(xiàn)并對(duì)污物起吸收與降解作用的群體是微生物。濕地優(yōu)勢(shì)菌屬主要為假單胞菌屬、產(chǎn)堿桿均屬和黃桿菌屬。這些菌屬生長(zhǎng)快速、分解有機(jī)物快、降解能力強(qiáng)。藻類為微生物提供良好生存環(huán)境,也是濕地生態(tài)系統(tǒng)中生物量的主要組成成分,在貯存和轉(zhuǎn)移養(yǎng)分方面起關(guān)鍵作用。人工濕地的這3大成分間相輔相成,綜合作用。通過物理沉積、化學(xué)反應(yīng)、生化反應(yīng)以及植物吸收等綜合協(xié)調(diào)作用,顯示出對(duì)有機(jī)污染物的強(qiáng)大去除能力。一般人工濕地 BOD的去除率在85%～95%,對(duì)COD的去除率可達(dá)80%以上。

生物代謝是濕地系統(tǒng)去除有機(jī)物的基本過程。水體中的各種微生物將有機(jī)物氧化為穩(wěn)定的終產(chǎn)物,如CO2,H2 O,NH3,NO-3,NO-2,N2等小分子和離子。降解后的CO2,N2釋放到空氣中,NH3,NO-3,NO-2能被濕地植物(蘆葦、黃菖蒲等)吸收,降解效率高。人工濕地對(duì)氮的去除主要靠氨化及硝化菌硝化和反硝化菌的反硝化作用。硝化作用是在好氧菌的作用下先由亞硝酸菌將氨氮氧化成NO-2,再由硝酸菌將亞硝酸鹽進(jìn)一步氧化為NO-3。反硝化是在無氧條件下進(jìn)行,由反硝化菌利用硝酸鹽中的氧進(jìn)行呼吸,氧化分解有機(jī)物,將硝酸氮還原為N2和N2O,排出系統(tǒng)。對(duì)磷的去除作用包括基質(zhì)的吸收、過濾和沉淀、植物和藻類的吸收、微生物去除等。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,與其他污水處理工藝相比,人工濕地對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化污水具有更好的凈化能力。SS去除率可達(dá)90%以上,N和P的去除率可分別達(dá)到90%和60%以上。如表1所示。

表1 深圳沙田人工濕地污水處理效果[7]

2.1.2 保護(hù)城市生物多樣性,具有良好的生物功能

城市人工濕地為城市原有的動(dòng)物提供豐富的食物和良好的生存繁衍空間,對(duì)物種保存和保護(hù)城市物種多樣性發(fā)揮著重要作用。城市人工濕地與城市常見景觀差異較大,形成了城市中特殊的生物環(huán)境,適于各類生物的生存、繁衍。突出其保護(hù)生物多樣性的特點(diǎn)。如上海市濕地有50多種淡水魚類,鳥類共有5目5科6種,植被中挺水、浮水和沉水3個(gè)類型100余種,對(duì)保護(hù)城市生物多樣性及營(yíng)造舒適城市環(huán)境具有重要作用。

2.1.3 調(diào)蓄洪水,防止自然災(zāi)害

城市人工濕地在控制洪水,調(diào)節(jié)水流方面功能十分顯著。人工濕地是蓄水防洪的天然“海綿”。在暴雨和河流漲水期能夠儲(chǔ)存過量的降水,避免或減輕洪澇災(zāi)害影響。此外人工濕地在城市蓄水、調(diào)節(jié)河川徑流、補(bǔ)給地下水和維持區(qū)域水平衡中發(fā)揮著重要作用,保證工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有穩(wěn)定的水源供給。

2.1.4 減少城市環(huán)境壓力,調(diào)節(jié)氣候

人工濕地能有效吸收二氧化硫、氮氧化物等氣體,通過濕地植物的光合作用增加氧氣、凈化空氣,減輕城市熱島效應(yīng)和污染,同時(shí)調(diào)節(jié)城市氣溫、濕度等,能較好地調(diào)節(jié)城市小氣候,改善城市的居住環(huán)境。

2.2 經(jīng)濟(jì)效益

(1)為城市提供水資源。一座日處理污水萬立方米的人工濕地除去系統(tǒng)自身運(yùn)營(yíng)的需水量后,每年大約可獲得達(dá)到養(yǎng)殖標(biāo)準(zhǔn)的凈水萬立方米。這些濕地處理后的水可用于飲用水水源和景觀用水,亦可用作沖廁、洗車、灌概、綠化及工業(yè)回用等。豐富了城市的水資源,降低企業(yè)用水成本,在一定程度上緩解城市的用水壓力。

(2)提供了豐富的動(dòng)植物產(chǎn)品。濕地中的魚類,藕、菱、芡、茨菰、蝦、貝、藻類等是富有營(yíng)養(yǎng)的副食品。動(dòng)植物資源有些可以藥用,有些是工業(yè)原料。例如蘆葦就是重要造紙?jiān)稀Ｐ纬梢?guī)模的蘆葦?shù)乜芍苯犹峁┙?jīng)濟(jì)價(jià)值。

(3)城市污水處理費(fèi)用降低。人工濕地的污水處理費(fèi)用一般為每噸污水0.1～0.2元,此價(jià)格是傳統(tǒng)二級(jí)處理的1/10～1/5。此外,基建投資也少得多,通常是傳統(tǒng)二級(jí)污水處理的1/5～1/2。

(4)隨著生活水平的提高,自然的臨水生活已成為新世紀(jì)人們所推崇的一種居住方式,房屋建設(shè)人工濕地的水面積也成為一個(gè)優(yōu)勢(shì),形成直接經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

2.3 社會(huì)效益

隨著現(xiàn)代城市的快速發(fā)展,越來越多的居民渴望回歸自然,城市濕地以其自身獨(dú)特的特點(diǎn)正好滿足了城市居民這種心理需求。人工濕地創(chuàng)造的優(yōu)美的風(fēng)景、幽靜的環(huán)境和清新的空氣,不僅使人感到情緒鎮(zhèn)定、心情暢快,而且有益于人們的健康與長(zhǎng)壽,同時(shí)還陶冶了情操、激發(fā)了靈感。為人們提供良好的交流和休閑活動(dòng)場(chǎng)所,增進(jìn)相互間的了解。人工濕地在豐富城市水文化、美化環(huán)境、提供休憩空間等方面有著不可替代的社會(huì)效益。同時(shí)濕地生態(tài)系統(tǒng)及多樣的動(dòng)植物群落為教育和科研提供了對(duì)象、材料和試驗(yàn)基地。

3 結(jié)語

城市人工濕地為城市建設(shè)帶來了諸多的卓有成效的效益,其中生態(tài)效益尤為突出。突出的效益使得人工濕地有著廣闊的應(yīng)用前景。在今后的濕地建設(shè)中,應(yīng)以整個(gè)區(qū)域、城市的生態(tài)環(huán)境為背景進(jìn)行分析、研究,從實(shí)際凈化效能入手,分階段、分步驟循序漸進(jìn)地試驗(yàn)和實(shí)施。做好人工濕地的建設(shè)和保護(hù)工作,應(yīng)充分利用報(bào)紙,媒體等各種手段提高全民素質(zhì),讓公眾參與保護(hù)濕地;政府加大濕地保護(hù)力度,控制和降低污染,保護(hù)城市濕地生態(tài)功能;加快城市濕地園林建設(shè),加大科研力度,設(shè)法改善目前國(guó)內(nèi)人工濕地處理系統(tǒng)普遍存在著的諸如占地面積大、處理負(fù)荷低、衛(wèi)生條件落后、冬季效果低等缺點(diǎn)。在濕地建設(shè)中,注意植物搭配的合理性,避免盲目引進(jìn)外來物種。努力促進(jìn)城市人工濕地在生態(tài),經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益方面獲得最優(yōu),達(dá)到改善城市環(huán)境,營(yíng)造綠色環(huán)保生活的美好目標(biāo)。

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