溼地淨化環境的功能

時間 2022-04-05 20:55:02

1樓:匿名使用者

溼地,以它複雜而微妙的方式扮演著自然的淨化器的角色,顯示了地球生態系統的嚴謹、完善和神奇

溼地是地球上具有多種功能的生態系統,可以沉澱、排除、吸收和降解有毒物質,因而被譽為地球之腎。

溼地的過濾作用是指溼地獨特的吸附、降解和排除水中汙染物、懸浮物和營養物的功能,使潛在的汙染物轉化為資源的過程。這一過程主要包括複雜介面的過濾過程和生存於其間的多樣性生物群落與其環境間的相互作用過程。該過程既有物理的作用、也有化學和生物的作用。

物理作用主要是溼地的過濾、沉積和吸附作用;化學作用主要是吸附於溼地孔隙中的有機微生物提供酸性環境,轉化和降解水中的重金屬;生物作用包括微生物作用和植物作用,前者是指溼地土壤和根際土壤中的微生物如細菌對汙染物的降解作用,後者是指大型植物如蘆葦、香蒲以及藻類在生長過程中從汙水中汲取營養物質的作用,從而使汙水淨化。生物作用是溼地環境淨化功能的主要方式。

溼地植被有助於減緩水流的速度,當含有毒物和雜質(農藥、生活汙水和工業排放物)的流水經過溼地時,流速減慢,有利於毒物和雜質的沉澱和排除。此外,一些溼地植物如蘆葦、水葫蘆等還可以有效地吸收有毒物質。流經溼地的營養物質則被植物有效吸收,或者積累在溼地泥層之中,既為下游淨化了水源,又通過物質迴圈養育了溼地生態系統中眾多的次級生產者和更高食物鏈等級以上的消費者。

認識到溼地的淨化作用,人們有目的地為處理汙水而建造了人工溼地。目前歐洲有500多處、北美有600多處人工溼地汙水處理系統,亞洲、澳洲和拉美也在越來越多地建造人工溼地汙水處理系統並投入執行,廣泛用於處理生活汙水和各種工農業廢水。

人工溼地一般由人工基質(多為碎石)和生長在其上的水生植物(如蘆葦、茳芏等)組成,是一種獨特的土壤-植物-微生物生態系統。主要設計引數包括:汙水型別、水流負荷、滲濾介質、滯水深度和時間、流路的可控性、植物型別及管理模式等。

溼地處理系統的工藝目標包括:(1)直接處理汙水;(2)對經人工或其它工藝處理後的汙水進行再處理或深度處理;(3)利用汙水營造溼地自然保護區,為野生群落提供有價值的生態棲息地。根據汙水徑流的方式,人工溼地可分為表面流溼地、潛流溼地、立式流溼地。

人工溼地對廢水的處理有十分複雜的淨化機理,現在仍未完全搞清楚。一般認為人工溼地成熟以後,填料表面吸附了許多微生物形成的大量生物膜,植物根系分佈於池中,與自然生態系統中通過物理、化學及生化反應三重協同作用淨化汙水。

人工溼地中的物理作用,主要是過濾、沉積作用。土壤-植物是一個活的過濾器,汙水進入溼地,經過基質層及密集的植物莖葉和根系,可以過濾、截留汙水中的懸浮物,並沉積在基質中。由於植物、土壤-無機膠體複合體、土壤微生物區系及酶的多樣性,人工溼地中可以發生各種化學反應過程如化學沉澱、吸附、離子交換、拮抗、氧化還原反應等,這些化學反應的發生主要取決於所選擇的基質型別。

人工溼地在淨化城市汙水等方面顯示出廉價高效的特點和巨大的潛力。有目的地建造更多的人工溼地,是溼地利用的新方向

人工溼地是根據不同汙染物型別,以及當地自然條件,有目的地構建而成。

溼地內水-沉積物-植物體-碎屑-生物膜之間密切接觸,可以促進礦質養分的吸收利用,加強各組分之間通過物理、化學和生物作用的相互影響,還可以形成多種酶和腐殖酸。植物吸收的養分一方面在植株內部迴圈,另一方面,也參與活體和枯枝落葉的礦化和淋溶過程。部分營養物質被基底砂礫和難溶性的腐殖質固定下來,累積在溼地中。

從植物中分泌出來的酶以及枯枝落葉腐爛過程中產生的有機成分為多種微生物過程提供了良好環境,如反硝化過程。

人工溼地內,由於有機物負荷高,淹水時間長,限制了與空氣的對流交換,因而往往處於厭氧條件之下。白天藻類和沉水植物的光合作用可以改善水體內和生物膜附近的氧化條件。通過擴散、對流和植株本身的釋放,也可以與大氣之間進行氣體交換,在水體表面甚至根系附近形成好氧小環境。

溼地內這種好氧與厭氧環境的時空鑲嵌格局大大提高了不同微生物過程的作用,為吸收和轉化各種養分、重金屬和有機毒物創造了條件。研究表明,城市汙水在3小時~5小時內流過200餘公頃的沼澤溼地後,硝酸鹽即可減少63%,磷減少57%;2公頃溼地可淨化200公頃農田徑流中過剩的氮和磷。

在美國佛羅里達,城鎮廢水經過柏樹沼澤後,98%的氮和97%的磷被吸收和淨化。溼地植物還能夠富集許多重金屬,有時富集濃度可達10萬倍以上,如蘆葦淨化鉛、錳、鉻的能力分別是80.18%、94.

54%和100%,對鋁、鐵、鋇、鎘、鈷、硼、銅、鉬、釩、鋅等均具有一定的富集作用,其根系附近這些離子的濃度大大高於周圍水體。由於溼地具有如此之強的淨化作用,加上低廉的建造和執行費用,因而成為許多地區建立汙水處理系統的首選。

印度卡爾庫塔市將所有汙水排入一個經過改造的溼地複合體,既處理了汙水,又從中獲得了收益:魚產品年產2.4噸/公頃,水稻年產2.

0噸/公頃,還有數千公斤的蔬菜,成為全球利用溼地處理汙水的典範之一。

成都市活水公園是國內利用人工溼地淨化汙水的一個成功嘗試。該系統用水泵把受汙染的府河上游來水輸送至活水公園的溼地,再將處理後的水排放到府河中,獲得了良好的環境、社會、經濟效益。活水公園人工溼地系統是以二級處理和深度處理合為一體的完整的水處理工程,主要工藝過程為:

厭氧沉澱池、嫌氧池、人工溼地塘床系統、養魚塘系統、戲水池及連線各工序的水流雕塑與自然水溝等5個部分。從厭氧沉澱池到戲水池可以清晰地看到汙水在各工序逐級變清的過程和在這個過程中水質、水流、水生物及水使用功能的變化。在府河豐水期和平水期,植物及其它各種生物生長旺盛,府河水中tn、tp的主要去除途徑是生物的降解、轉化及吸收。

而在府河枯水期,活水公園人工溼地塘、床系統對水中汙染物質的去除主要依賴於系統內植物、微生物及其它生物與其周圍環境構成的生態系統的綜合淨化能力。即便是在系統處理效果較差的枯水期,活水公園人工溼地塘、床系統對府河水中大部分汙染物質的淨化效果依然明顯。系統中各單元之間各有特點,相互補充,共同構成了較為完整的生態系統,能夠耐受由於豐水、枯水期導致的清汙交替變化衝擊。

成都市活水公園的建立是將人工溼地處理汙水工藝與城市園林藝術相結合的一次大膽嘗試,也是在淨化受汙染水體、充分利用淡水資源方面邁出的成功一步,建設成為集觀賞、娛樂和汙水處理於一體的旅遊景點,是人工溼地處理汙水工藝較高層次的應用,為其推廣開拓了更廣泛的領域。

杭州西湖因遭受上游農田過剩化肥、農藥之危害,一度呈現水質惡化、水體嚴重富營養化之態勢。利用人工溼地對富營養湖水進行處理的試驗表明,在入水水質達到超v類水平的條件下,經過兩級溼地處理後,出水水質可達到i-ii級水平,對總氮、cod、bod的淨化效率達到40%以上,總磷淨化率達到60%以上,銨態氮淨化率達90%以上。實際淨化效果受氣候條件、水流負荷及植物物種的影響很大。

進一步研究表明,某些物種如薏苡和蕉芋表現出較強的淨化能力;生長快的物種比生長慢的物種有更強的淨化能力。冬季,雖然多數植物的生物活動受到限制,但有些物種,如黑麥草及其根系仍能發揮較強的淨化作用。

正如溼地多樣的型別一樣,溼地的淨化功能也是多樣的。重要的是保護好自然溼地,使其更好地發揮淨化作用

遼河三角洲擁有世界上面積最大的蘆葦沼澤溼地,由於地處流經遼寧中部城市群的遼河之下游,使之成為截留汙染物質入海的最後一道屏障。汙水灌溉在這裡已有30餘年的歷史。由於所產蘆葦每年都以莖杆形式作為造紙原料移出系統,適當汙灌不僅不會造成汙染物質的累積和葦塘退化,反而可以在一定程度上提高蘆葦的產量和質量。

研究表明,遼河三角洲目前8萬公頃的葦田及縱橫交錯的渠系每年至少可以去除總氮3200噸~4000噸,活性磷80噸左右,這是以春季灌水量為限制因子的保守估計,此值尚不足其潛在去除能力的1/10。就去除效率而言,該溼地對總氮的去除率約為66.7%,對活性磷的去除率約為90%,而且小面積集中分佈的葦田具有更好的效果。

遼河口溼地的這種養分截留效應為削減氮磷入海通量,防止近海水域富營養化作出了巨大貢獻。如果沒有這片溼地,遼東灣的赤潮發生頻率要比現在高得多。不僅如此,該區蘆葦溼地對油田汙水中的落地**、bod、cod等也具有很高的淨化效率,分別達到80%、80%、60%以上,為緩解當地石油開採與自然保護的矛盾發揮了重要作用。

然而,由於目前對這片自然溼地淨化功能的利用仍處於自發階段,遠沒有達到系統、合理的水平,因而每年仍有大量受汙染的河水排入海中。若使這片天然溼地的淨化功能得到充分發揮,仍有許多工作要做。

紅樹林生態系統是一個由紅樹林-細菌-藻類-浮游動物-魚、蝦、蟹、貝類等生物群落共同構成的兼有厭氧-需氧的多級淨化系統,林下的多種微生物能分解排入林內的汙水中的有機物、吸收有毒的重金屬,而釋放出來的營養物質供該生態系統內各種生物吸收,或固定在不易被鳥類和昆蟲取食的部位(根和樹幹),從而達到淨化海洋環境的目的。多數紅樹林植物根系發達,生物量大,生長週期長,物質迴圈迅速,故納汙能力較強。紅樹林下土壤中又有多種厭氧、嗜氧微生物,可分解紅樹林的枯枝落葉、魚蝦蟹貝類、藻類和其它生物的殘骸,以及排入紅樹林中的有機汙水,釋放出無機養料供給紅樹林本身和其它生物,起到物質轉換、淨化環境和避免海水富營養化的作用。

據研究,如不計該藻類和底棲動物,紅樹林生態系統累積的總氮可達8.5噸/公頃,磷4.5噸/公頃,鉀19.

4噸/公頃。

河流洪泛溼地能有效阻止硝酸鹽的積累。溼地阻止硝酸鹽進入河流和湖泊,並能減少田間施肥的潛在危害。波羅的海沿岸國家曾簽署一項協議,通過利用現有溼地和建造人工溼地,有計劃地減少由於面源汙染向波羅的海的總氮輸入量。

據瑞典的一項研究結果表明,每平方公里的溼地每年能阻止向臨近水域遷移的氮約2000噸,僅此一項,每平方公里溼地的價值就達20000美元。

紅樹林生態系統是一個多級淨化系統,多數紅樹林植物根系發達,生物量大,生長週期長,物質迴圈迅速,故納汙能力較強。

人們對溼地自然淨化作用的認識和利用的手段都還有待深化,我們的認識和行動關係溼地的未來,也關係人類的未來

近年來人們越來越深刻地認識到溼地在水資源調節、生物多樣性保護中發揮的重要作用,因此建立了各種保護區對現有溼地進行保護,對退化溼地進行修復。但溼地作為一種高效、低廉的自然淨化系統,在國內尚未受到足夠的重視。多數城市對建造人工溼地來處理城市生活汙水和工業廢水的可行性還處在觀望和嘗試階段,有些已經建成的人工溼地汙水處理系統往往因為管理不善,執行效率較低,達不到期望效果而廢棄。

對自然溼地的淨化功能,也處在自發階段,遠沒有達到有計劃、有目的的實施。

因此,在溼地淨化功能的發揮和利用方面,還有許多的工作要做。應加大宣傳力度,讓公眾充分認識溼地功能的多重性,提高保護和利用溼地的積極性。選擇典型城鎮,建立人工溼地處理系統示範工程,集美、淨、產、教於一體,由點及面,推廣實施。

加強國際合作與交流,引進發達國家成功的溼地處理系統工藝,以提高我國人工建造溼地的水平,但並非任何地方都適合建立溼地淨化系統,應視當地氣候條件、汙水負荷的可持續性以及可能供建造溼地使用的面積而定。對於已經建成的人工溼地,也要加強維護,避免汙染超負以及造成對周圍農田、水體的二次汙染。

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你好啊你在啊 天空的幸福,是它穿著一身的藍 陽光的幸福,是它擁有如水晶般耀眼的光彩 大地的幸福是它孕育出多彩的生命 草地的幸福是它擁有惹人喜愛的碧綠.可如今它還是那片翠綠嗎?在藍藍的天上來兩隻燕子,又黑又亮的羽毛像是抹了油,白肚皮就像是穿著一件白襯衣.飛著飛著,就來到了城市工業區,化工廠的煙囪冒著煙...