湿地系统净化水质影响分析

王荣伟

摘要:湿地具有独特功能的生态系统,也是水环境质量的重要调节器。本文分析了湿地对水质净化作用的影响,从过滤和吸收作用、沉积作用、降解作用和富集作用等方面详细综述了湿地净化水质作用机理,并对未来湿地用于水质净化应用进行了展望。

关键词:湿地 水质 净化影响分析

湿地主要包括沼泽、湖泊、河流、河口三角洲、滩涂、水库和池塘等,兼具陆地生态系统和水生生态系统的特点[1],是地球上具有多种独特功能的生态系统。此外,湿地可以通过芦苇河床和湿地植物的作用,以及化学、生物过程,吸收、固定、转化土壤和水中营养物质含量,降解有毒污染物质,对水体具有净化作用,湿地是地表水质量的重要调节器。

一、湿地对水质净化影响分析

湿地净化水质的功能实质就是把流经湿地的溪水、河水中的悬浮物、营养物、有毒物固定和沉积在湿地生态系统中[2-3]。在湿地净化功能方面人们已进行了很多研究,如:王学雷等以洪湖为例根据洪湖的进出口水质对比分析,获得洪湖水质的动态变化和时空分布规律,从而说明湖泊湿地的净化功能。葛欣对扎龙湿地为示范区,应用单因子质量净化率法和水质综合净化率法估算了扎龙湿地对地表水的净化影响,从计算结果看各水质参数的净化作用各有不同,平均净化率范围在76.2～84.8%之间。以上分析说明湿地对水质具有明显的净化作用。

二、湿地净化水质机理分析

湿地水面广阔,湿地水较浅,水生、湿生和中生植物广泛分布。湿地主要植被是草甸草原植被,草甸、湿草甸植被、沼泽植被、水生植被。水生植物在生长过程中不断地吸附、吸收、分解水中的营养盐和污染物,水生植物可对净化水体,有利于维持较好的水质,使得整个湿地处于良性循环状态。

湿地的净化是指湿地独特的吸附、降解和排除水中污染物、悬浮物、营养物,使潜在的污染物转化为资源的过程,这一过程主要包括复杂界面的滤过过程和生存于其间的多样性生物群落与其环境间的相互作用。

三、植被的过滤和吸收作用

湿地植被能够担当过滤器角色,吸收和过滤污水所载营养物质。Marshall报道,接受污水的沼泽的植被生产力明显上升,缘因于它们对营养的有效吸收作用。

植物具有显著的吸收作用,植物需要氮、磷等营养物质,以维持生长和繁殖的需要。有根的植物通过根部摄取营养物质,某些浸没在水中的茎叶也从周围的水中摄取营养物质。水生植物产量高,大量的营养物被固定在其生物体内。有研究表明:挺水植物的吸收能力磷为30-150kg /(ha2•年),氮为2000-2500kg/(ha2•年)。当水生植物被运移出水生生态系统时,被吸收的营养物质随之从水体中输出,从而达到净化水体的作用。

四、沉积作用

由于湿地将河水分散到巨大的面积,从而使河水流速减慢;另外,水生植物的存在减小了水中的风浪扰动,降低了水流速度,使河水中悬浮的营养颗粒或胶体沉降到底泥中。污染物和营养物质常粘结在沉积物上,随同沉积物一同沉积下来。如三江平原的饶力河发源于完达山区,近年来因森林砍伐,土壤侵蚀严重,河流泥沙量增大,但河水携带的泥沙沉积在两岸的河漫滩沼泽中,使下游河水中的含沙量减少,水环境质量有所提高。营养物随沉积物沉降之后,被湿地植物吸收成为湿地植物的养料,然后经化学和生物学过程转换而被储存起来。Boyt认为,湿地系统适合接受大量富含营养的污水的理由之一,是它促使水中悬浮物沉降。

五、降解作用

有的学者通过大量的物质平衡计算,认为在N的去除机制上占主导地位的是细菌的降解作用,氨氮的主要去除途径是硝化、反硝化作用而不是靠植物的吸收。湿地的反硝化作用可以在无成本的条件下使亚硝酸根转化成气态氮,减少水体和地下水中亚硝酸根的含量,净化水体,提高水质。

湿地中水生植物群落的存在,为微生物和微型生物提供了附着基质和栖息场所。其浸没在水中的茎叶为形成生物膜提供了广大的表面空间,埋在湿地土壤中的根系为微生物提供了基质。植物机体上寄居着稠密的光合自养藻类、细菌和原生动物,这些生物的新陈代谢能大大加速截留在根系周围的有机胶体或悬浮物的分解矿化。如,芽孢杆菌能将有机磷、不溶解磷降解为无机的、可溶的磷酸盐,从而使植物能直接吸收利用。此外,水生植物的根系还能分泌促进嗜磷、氮细菌生长的物质,从而间接提高净化率。

同时,湿地生物还可以分解沉积下来的有毒物质,其降解有毒物质的功能可大大缓解污染物对水生生物的潜在威胁。

六、植物的富集作用

许多的水生植物有较高的耐污能力,能富集水中的金属离子和有机物质。藻类对重金属的富集取决于光照、温度、pH、重金属浓度及其化学形态、其他离子和螯合剂的有无及水硬度等物理、化学因素。高等植物对重金属富集主要是吸收,如铅、镉、砷、汞、铬等可被植物吸收,之后多以金属螯合物的形式蓄积于植物体内的某些部位。

对于不同藻类,不同污染物其富集机制亦不相同。水生维管植物可以其巨大的体表吸附大量有机物,相对减少水中有机物的浓度,尽管这不能根本消除有机物的存在,还随时可能将其释放到水中,但在一个相对时间内,还是可以起到净化作用的。一些水生维管束植物对有机农药的净化能力也很强。当水中DDT浓度为0.30µg/L时,蓼属植物体内浓度可达30.3mg/L,富集系数为10万。

七、结论与建议

我国合理利用湿地净化水质能力。如:绝大部分村镇生活污水未经处理直接排放,有条件的话地区,利用湿地吸纳污水和净化水质,有可能解决小城镇污水的污染问题。

不过,虽然湿地具有净化水质的作用,但是这种作用是有限的。利用这种净化能力,必须严格加以控制,这样才能有效的保护湿地处于一个良好的生态系统。

参考文献:

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

[2] 郗 敏,刘红玉,吕宪国.流域湿地水质净化功能研究进展. s水科学进展,2006,17(4):566-571.

[3]孟昭辉. 湿地系统在我国北方城镇污水净化中适用性的研究[D].东北农业大学.2008:12~15.