建立人工湿地处理污水

人工湿地在低成本治理污水方面显示出极大的优势,具有广阔的发展前景。中国在人工湿地处理污水方面,已经从技术研究和发展阶段转向实际应用阶段。深圳洪湖人工湿地系统日处理污水 1000 吨,对主要污染物的去除率达到 80% 以上。目前,深圳已新建和设计了更大规模的人工湿地项目,人工湿地处理污水总能力将达到每天 4.2 万吨。上海南汇污水处理厂利用天然芦苇湿地处理污水,日处理污水能力达5 万吨。云南省澄江县抚仙湖窑泥沟人工湿地,年净化污水 350 万吨,水质可达到地表水Ⅲ ~ Ⅳ类标准。云南省将在九大高原湖泊大力推广人工湿地技术。北京市丰台区在水衙沟二期治理工程,拟在万丰路西侧建两个人工湖,水面 3.5 万 m2,一个 5000m2人工湿地也将建成,这将是京城南部首个人工湿地景观。成都市有关部门也拟投资 2000 万元在凤凰河建设全国最大治污湿地。人工湿地除了处理污水的功能外,还可以满足野生动物的需要,也可以作为旅游区和湿地教育基地。

湿地面积及调蓄洪水功能的恢复

1998 年夏季,长江、松花江、嫩江等地发生的特大洪水给人们敲响了警钟,国务院提出的 32 字方针,“封山植树,退耕还林;平垸行洪,退田还湖;以工代赈,移民建镇;加固干堤,疏浚河湖” ,推动了湿地恢复的进程。国家投资数百亿元开展了大规模的长江综合防洪体系建设,恢复水面 2900km2,增加蓄洪容积130 亿 m3。这是我国历史上千百年以来第一次从围湖造地、人水争地,转变为主动地大规模退田还湖,给洪水以出路。 2002 年,长江流域中游及洞庭湖区再次发生较大洪水,江湖安澜无恙。
为了保护现存的湿地,改善生态环境,1998 年,黑龙江省委省政府做出了停止开垦湿地的决定,并大力推进退耕还湿工程,几年来,共完成退耕还湿3200hm2,湿地生态得到了保护和恢复。

湿地生物的恢复

目前国内在这方面比较有代表性的就是长江口湿地的保护与研究工作。从1997年开始,在长江口地区先后实施了九段沙促淤引鸟生态工程、中华鲟种群生态恢复工程,取得了较好的效果。2001年,开始营建崇明生态示范园区、实施底栖生物人工放流等湿地生态修复工作,并已初见成效。

湿地水量的恢复

近年来,由于水资源的过度开发利用导致许多湿地因来水量减少而干涸,为了满足生态用水的需求,一些重要湿地都纷纷采取紧急补水措施,对湿地进行灌溉以解燃眉之急,如贵州草海的湿地蓄水工程 , 恢复了水面面积,生物物种已得到恢复。又如吉林省向海自然保护区的引霍入向和引察济向工程;黑龙江省扎龙自然保护区的引嫩补水工程等等。

湿地水质的恢复

中国对湿地恢复的研究与实践相对较晚,最初主要是针对湖泊的富营养化进行治理。20 世纪 70 年代,中国科学院水生生物研究所 , 利用水域生态系统中藻菌共生的生态工程技术 , 改善了污染严重的湖北鸭儿湖湿地的水质。此后 , 对东湖、巢湖、滇池、太湖、洪湖、保安湖、鸭儿湖、白洋淀等浅水湖泊的富营养化控制和生态恢复进行了大量的研究 , 获得了许多成功的经验。洞庭湖的湿地生态工程模式 , 减少入湖泥沙量 , 稳定湿地面积 , 保障湖泊的调蓄功能。云南洱海湖滨带的生态恢复,提出水生植被恢复、防护林或草林复合系统、污水处理、林基鱼塘等湖滨带生态恢复技术。

建立湿地自然保护区

  建立自然保护区能够减少人类活动对湿地的干扰和破坏,是保护湿地及其赖以生存的野生动植物的基本手段。中国从 20 世纪 70 年代开始建立湿地自然保护区,截至 2004 年底,中国已建立湿地自然保护区 353 处,面积达 1600 万 hm2,使我国 44% 的天然湿地和 33 种国家重点保护水禽在保护区内得到了较好保护。这些自然保护区的建立抢救性地保护了一批濒危野生动物的栖息地,在维护湿地生物多样性和湿地资源方面起到了显著的效果。 《全国湿地保护工程规划》提出的总体目标是到 2030 年,使全国湿地保护区达到 713 个,国际重要湿地达到 80 个(印红,2005) 。

东洞庭湖湿地保护区

水污染严重

湿地污染是湿地退化重要标志,也是中国湿地面临的最严重威胁之一。工业废水和生活污水排放,以及农业面源污染使许多河湖(如巢湖、滇池、太湖等)湿地及沿海水域水质恶化,加速某些湿地水体富营养化和寄生虫的流行,生物多样性受到严重危害。
我国的主要湖泊中有52% 以上受到不同程度污染,主要污染物是CODMn、酚、氨氮等。同时湖泊普遍受到氮、磷等营养物质的污染,富营养化程度严重,75%的天然和人工湖泊出现富营养化;其中10% 的湖泊达到严重的富营养化程度(王苏民等,1998)。
我国江河水质污染主要为耗氧有机物。1999 年全国工业和城市生活废水排放总量401 亿吨。据对辽河、海河、黄河、淮河、长江、珠江、松花江等水系监测,有63.1% 的河段水体遭到污染。长江接纳污水量最大,平均每日接纳废污水量达3569万吨( 沈茂成,2000)。2005 年,长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河和辽河等七大水系的411个地表水监测断面中,Ⅰ~Ⅲ类、Ⅳ~Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的断面比例分别为41%、32%和27%。其中,珠江、长江水质较好,辽河、淮河、黄河、松花江水质较差,海河污染严重。主要污染指标为氨氮、五日生化需氧量、高锰酸盐指数和石油类。低于Ⅳ类水质的水,由于水中有害物质含量已高出有关规定的指标,影响人体健康,不能作为饮用水,也不能作为渔业用水。
海岸带湿地水质和底质污染主要是由陆源污染物引起的。沿海10 个省(自治区、直辖市)每年排入海中污染物总量657 万吨(国家海洋局,1996)。其中以有机污染物为主,占93.51%,其次是石油类、重金属、有机氯农药等。海岸带污染引起赤潮发生频繁、生物资源质量下降、局部滩涂成了死滩(杨积武,2001)。

生物多样性锐减

 鸟类是湿地狩猎的主要对象。过度猎捕、捡拾鸟蛋是导致水禽种群数量下降主要原因。栖息地的破坏,对水禽的繁殖和越冬的影响尤为重要。以三江平原湿地区国家一级保护动物东方白鹳为例,在20 世纪70 年代以前约500 ~ 900 只,随着三江平原沼泽地开发和过度狩猎水鸟,至20 世纪末仅有40 ~ 60 只(图1)。


图1 30年来三江平原东方白鹤数量变化

  青海湖湖区人口比1949 年增加了4 倍,环湖区开垦面积达20 万hm2 左右,脊椎动物减少了34 种,鹈鹕自70 年代就已绝迹,鸬鹚在60 年代有7500 只,现在约有4000 只,斑头雁仅10 年就减少1200 只。
洞庭湖鱼类的天然捕捞量已由20 世纪50 年代的3070万kg,降至80 年代的1500 万kg;鱼类的种数也从114 种减少到80 种。另外,江湖阻隔使原有的海水—淡水湖洄游的珍贵鱼类(除鳗等少数种类外)几乎濒临绝迹。三江平原区原有“棒打狍子瓢舀鱼”的民谚,鱼类资源丰富。随着过度捕捞、捕杀亲鱼和酷捕幼鱼,加上水域污染,中小河流的鱼类资源较30 年前减少了70% 以上,许多河段已无鱼可捕。

红树林区是鱼、虾、蟹、贝类栖息繁殖的重要场所。海南岛水产研究所曲口试验场,1963 年红树林较多,年产鱼虾约3 万kg,1969 年红树林被砍光后,年产鱼虾仅有2000 kg(宋晓军等,1998)。

外来物种入侵导致了湿地物种多样性丧失。据统计全国已知入侵湿地的外来水生和湿生植物约10 种,如疯长成灾的凤眼莲(水葫芦)和迅速蔓延的大米草被认为是全国最具威胁的外来物种;湿地中外来入侵动物还有53 种(王虹扬,2006)。

湿地土壤退化

天然湿地丧失导致生态与环境恶化表现在土壤侵蚀加剧和局部沙化,并造成土壤肥力下降。
东北三江平原草甸沼泽土开垦后,土壤水分减少,由嫌气变为好气环境,有机残体分解加快,使得土壤容重和土粒容度增大,孔隙度减小,不合理耕种使土壤变得越来越黏重,导致抗涝和抗旱能力下降。
天然沼泽土壤在常年积水和过湿环境下,积累了大量的有机质,当开垦后,不但停止积累,而且有机质开始分解。开垦初期土壤表层有机残体分解,潜在土壤肥力得到发挥,有利农作物生长。然而掠夺式开发,忽视土壤养分恢复和积累,导致肥力下降。
若尔盖高原湿地区,自1955 年以来累计疏干沼泽约20 万hm2,随着沼泽地排水植物群落发生变化,局部出现沙化。沙化面积由20 世纪60 年代末的9016hm2,扩展到2005 年的41 560hm2,沙漠化面积增加了460%(赵魁义,2000)。

湿地调洪功能下降

由于湿地开荒和围垦,湿地面积大幅度减少,使流域内湿地对河川径流的调节功能削弱与丧失。据统计,仅36 年间湖泊围垦丧失的调蓄容量就达350 亿m3,其中洞庭湖为96.5亿m3,鄱阳湖为45 亿m3。
由于河流上游森林遭到砍伐和破坏,河流含沙量增加,湿地淤积严重。据估算,长江流域40 年来累计淤积泥沙50 万亿m3,其中洞庭湖43 亿m3,鄱阳湖4 亿m3,长江中下游河道3 亿m3。黄河下流累计淤积泥沙80 多亿m3。泥沙淤积也是导致湿地退化和洪水泛滥的重要原因。
东北地区嫩江下游及嫩江与松花江汇合处以北湿地广布,原有湿地面积约201.9 万hm2,按每公顷储水1800m3 计,可储水约36.34 亿m3,若加上湖泊平水期蓄水量47 亿m3,蓄水总量可达83.34 亿m3,相当于嫩江年径流量的39.4%,对削减洪峰起到重要作用。但由于连年开垦,沼泽与沼泽化湿地减少到82.41 万hm2,加上沿江筑堤束水行洪,切断了江河与湿地的水力联系,迫使洪水在受限的过水断面向下游推进,这就是1998 年嫩江流域特大洪水灾害的主要原因之一(刘兴土等,2001)。