湿地——湖泊富营养化治理的首选

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云南省环保局局长李宪武湿地是一个独特的生态系统，由水和土地系统相互作用形成。它具有季节性或常年性积水的基本特征，生长或栖息着潮湿的动植物。它是自然界最丰富的生物多样性和最高生态功能的生态系统，被称为“地球之肾” 它具有调节径流、控制洪水、净化水质、净化空气、降温散湿、控制土壤侵蚀、防风护堤等环境调节功能。它是许多野生濒危动植物，特别是珍稀水禽的栖息地、繁殖地、迁徙地和越冬聚集地，因此也被称为“物种基因库” 湿地可持续地为人类提供绿色食品、药材、能源和原材料 由于丰富的生物资源和独特的地貌特征，湿地也是旅游开发和科研教学实验的理想场所 在云南腾冲，国家级自然保护区北海湿地成为旅游的亮点，吸引了越来越多的游客前来观光 人工湿地也成为一些地方的旅游热点和环境教育基地 在西洞庭湖，人工湿地已经成为湿地保护的宣传教育中心。宣教中心围绕退耕还湖、湿地生态修复、湿地生态旅游、环境与社会经济协调发展开展了丰富多彩的宣教活动，成为长江中下游环境宣传教育中心和国家湿地知识培训中心 一、湿地对湖泊环境的重要性湿地净化水质是一个复杂的过程，是湿地物理、化学和生物效应综合作用的结果 包括沉淀、吸附、离子交换、络合反应、硝化、反硝化、营养元素吸收、生物转化和微生物分解等。 随着人们认识的逐步提高和湿地研究的深入，特别是在退化湿地的恢复和重建、湿地的建设和湿地生态工程中，湿地水净化的效率和适用性也有了很大的提高，这并不局限于污水在自然状态下的末端处理和深度净化 通过科学设计和改造，人工湿地直接处理城市生活污水在中国和世界许多地方都取得了成功 即使在一些以生活污水为主要来源的小城镇，湿地也已成为污水处理厂的首选，因为湿地能有效降解和转化污染物，而且建设和运行成本低 然而，对于农田径流和湖泊周边村庄污水等非点源污染，由于其面积广、量大，一般的处理技术难以取得效果 湿地因其独特的生态功能和存在形式，在面源污染控制方面具有明显的优势 因此，对于中国这样一个农村人口多、农业经营分散、集约化程度低的国家来说，充分利用湿地的净化功能来治理和保护湖泊显得尤为重要 目前，湖泊水质净化中的湿地建设主要有三种类型:地表水系统通过建立消浪保护区、改善沉积物和海岸环境等宏观调控手段恢复自然湿地。在环境条件适宜的地区，水生植被得到保护和恢复，生态系统的生物多样性和环境功能得到改善，湖泊的自净功能和控制富营养化的能力得到增强。 这是湖泊湿地建设的主体，也是湖泊治理和保护的基础 代表性湿地包括:由中国科学院南京地理湖泊研究所设计建设的滇池东北部宝象湾海岸植被恢复试验区和杞麓湖红旗河口生物减污净化工程区 人工或半人工强化湿地主要针对非点源污染集中的河流，根据河滩、河口、湖泊现有的地形特征和当地条件，选择合适的水生植物进行湿地建设，通过人工参与提高非点源污染的控制能力。 代表性湿地有:中国科学院南京地理湖泊研究所设计的位于抚仙湖北岸的马辽河净化湿地，以及正在建设中的洱海罗世江湿地净化系统 人工湿地改变了传统的湿地形式。通过科学设计和改造，结合环境工程中的一些技术，综合利用不同湿地单元的净化功能，形成了一种高效、适应性强的人工湿地 主要用于小城镇生活污水的污水处理，以及城市污水处理厂的末端处理和深度净化 代表性湿地有:抚仙湖北岸的窑泥沟湿地和洱源县污水处理厂尾水处理湿地 然而，湿地作为一个水陆交汇点，也是人类活动最密集的地区。由于过度需求和不合理开发利用，如大规模围垦、修建水利堤防、过度捕捞水生生物资源等。湿地被侵蚀、破坏甚至消亡的情况并不少见。 因此，如何保护现有的湖滨湿地，恢复被破坏的自然湿地，在污染集中的地方建设一些去污能力强、运行可靠性高的人工湿地，已成为当前湖泊管理和保护的重要任务 二、云南九大湖泊的环境现状及湖泊治理的相关问题近年来，云南省不断加大对湖泊治理和保护的投入，从工业废水的排放到污水处理厂处理能力的提高，再到湖泊沉积物的疏浚和清淤。采取了许多治理措施，在一定程度上缓解了湖泊的恶化速度，但总体效果并不理想。湖泊生态环境仍处于持续退化状态，特别是在一些旅游热点地区。 在云南省九大湖泊水质综合评价中，滇池、星云湖、齐鲁湖、仪陇湖和澄海水质均为ⅴ类或劣ⅴ类水质；洱海和阳宗海在ⅲ类和ⅳ类之间，抚仙湖已由ⅰ类水体退化为ⅱ类水体，被誉为地球上的天堂的泸沽湖曾在2001年出现总氮和总磷超标的情况(云南省环境监测站提供的数据) 这些湖泊主要受有机物和氮磷污染，导致湖泊富营养化加剧 其中，滇池、杞麓湖和仪陇湖已发展为异常富营养化，星云湖和澄海也已进入富营养化阶段，而洱海处于中度富营养化的晚期，有向富营养化演变的趋势 造成这种情况的原因不仅在于城市污水缺乏集中处理，还在于大量未经处理的农田径流、农村生活污水等非点源污染直接进入湖泊，成为湖泊营养负荷增加的主要来源 例如，玉溪市环境监测站对湖泊污染源的调查结果表明，农业和农村等非点源污染约占玉溪市湖泊污染总量的80%。 洱海流域调查结果显示，每年进入洱海的总氮和总磷分别约为989.1吨和108.1吨，其中非点源污染分别占97.1%和92.5%，点源污染仅占3%和7.5%。 由此可见，非点源污染负荷控制的效果已经成为湖泊富营养化控制成败的关键 然而，湖滨湿地因围垦和筑堤而遭到破坏甚至灭绝，进一步加速了湖泊污染的进程 以滇池为例，近几十年来，由于人类活动的影响，滇池湿地生态系统发生了巨大变化，天然湿地遭到破坏，大部分都不同程度地转化为农田 20世纪50年代末，滇池开始在湖的周围开垦土地。当时，它只是一小块填海区，侵蚀了一些湖泊和浅滩 20世纪70年代，大规模破坏滇池草海沼泽的工程开始在滇池周围修建。20世纪80年代和90年代，滇池外修建了沿海防波堤，造成了天然湿地的破坏 据不完全统计，环湖围垦面积2180公顷，滇池水面减少21.8平方公里，不仅降低了湖泊本身的净化能力，而且增加了水污染负荷，对滇池生态环境造成了严重影响，是造成滇池污染现状的一个非常重要的因素 目前，云南九大高原湖泊中有污水处理厂。这些污水处理厂在经济发展良好的地区运行良好，并在污水处理方面发挥作用。然而，在经济欠发达地区，污水处理厂的运行并不理想 原因是当地政府对这个项目很感兴趣，并到处争取。然而，污水处理厂运行成本高，建成后不能正常运行。有些是半开半停的，有些只是简单的家具 例如，楚雄是西部的一个欠发达地区，但它是这样一个经济欠发达的地区。市级行政事业单位“楚雄污水处理厂”一年工作不到50个工作日，但有40个市级财政拨款用于支持干部职工。该示范项目曾被用作该省的污水处理设计，现已成为一个公众愤怒的项目 3.湿地在净化湖泊水质方面取得了巨大成就。幸运的是，云南省许多湖泊已经开始保护和建设湖滨湿地，并投入专项资金在当地污染集中地区建立人工湿地，其中一些已经投入运行。 如玉溪市湖滨湿地恢复和结构性湿地建设起步较早，成效显著，取得了良好的环境效益和社会效益，处于国内领先水平 其中，由中国科学院南京地理与湖泊研究所和玉溪环境科学研究所设计的位于通海县以东、杞麓湖以北的红旗河口和澄江县以南、抚仙湖以北的窑泥沟人工湿地，是两种不同类型湿地的典型代表 红旗河口生物减污示范工程主要包括水生植物种植和漂浮植物净化两个示范区，位于杞麓湖红旗河口南北两侧，属于地表水系统自然湿地修复工程，总面积35公顷(525亩)，总投资121.48万元 2002年初开始建设，现已形成两个湖滨湿地，主要由香蒲、茭白和凤眼莲组成，植被覆盖率达到90%以上 人工种植和自然繁殖的水生植物有30多种，形成了由挺水植物、漂浮植物、漂浮植物和沉水植物组成的结构完整、布局合理的湿地生态系统 基本实现了自我繁殖和发展 然而，经过人工打捞和处理后，湿地中的水生植物不仅去除了湖泊的营养负荷，还防止了“二次污染”的发生 通过对项目区的跟踪、监测和统计分析，本项目去除的氮磷污染负荷总量可达37.4吨和8.31吨，分别占红旗河年总氮和总磷负荷的17.7%和26.8%，有效降低了红旗河对杞麓湖的污染 在杞麓湖总体水质劣于ⅴ类的情况下，项目区水质已达到地表水ⅳ类水质，总磷污染指数已达到ⅰ~ⅲ类水质标准 窑泥沟湿地位于窑泥沟(农业灌溉沟)入口处，占地22.5亩，项目总投资167.98万元(含征地费58.5万元)，日处理能力5720吨。这是云南省第一个大型人工湿地。 湿地于2001年10月破土动工，并于2002年初竣工投入使用 经过近两年的运行试验，运行状况良好，运行稳定，各项污染指标的去除率分别达到codcr87.8%、bod568.7%、ss96.3%、tp32.4%和tn36.0%，出水水质也由处理前的四级水质变为三级水质 在投资和运行方面，与同等规模的污水处理厂相比，虽然不同污水处理厂处理的污水污染程度不同，但处理成本也不同 然而，污水处理厂的污水处理成本远远高于人工湿地，这是一个不容置疑的问题 例如，路冲污水处理厂于2001年8月投入使用。每天处理1000吨污水，每吨污水处理成本为0.55元，而瑶池沟湿地每吨污水处理成本仅为0.05元，仅为路冲污水处理厂的十分之一 此外，人工湿地的建设成本远低于污水处理厂 澄江县有两个污水处理厂，仅建设成本就近4000万元，其中县污水处理厂投资建设成本2600万元，路冲污水处理厂投资建设成本379万元 就处理效果而言，人工湿地的处理效果与污水处理厂相当，其出水水质甚至优于污水处理厂 4.在湿地建设、运行、管理和维护过程中，笔者作为云南九大高原湖泊领导小组办公室主任和省环保厅厅长，在工作中总结出以下几点建议:1 .湿地对减少湖泊污染负荷，尤其是控制非点源污染有非常明显的作用。 而且对污水流量和浓度的变化具有很强的抗冲击能力，具有很高的推广应用价值 由于非点源污染的特点，水量和污染物浓度的季节变化很大。以姚泥沟湿地为例，项目区进水的全点瞬时流量、日平均流量和月平均流量分别为0 ~ 0.16 m3/s、0 ~ 0.15 m3/s和0.01 ~ 0.23 m3/s，对应的日处理规模高达0 ~ 7万m3/d，但水质浓度各项指标变化超过5倍，悬浮物变化高达15倍 因此，建议在云南九大高原湖泊流域全面推进退耕还湿地、退塘还湿地和退舍还湿地 2.湿地建设形式多样，要因地制宜，不能墨守成规 由于地理环境和功能要求不同，湿地建设方案也不同。在工艺设计中，应遵循因地制宜的原则，充分利用现有的地形特点和环境条件，在保证净化效率的基础上，尽可能实现水体的自流，降低运行成本 3.湿地的物种选择应以当地物种为基础，尽量采用经济价值高的水生植物，并谨慎引进外来物种 当地物种对当地气候条件的适应程度很高，具有一定的生存优势。许多经济水生植物也具有较高的净化能力，是湿地建设的首选物种 对于一些高效、经济的外来物种，经试验示范后可在一些适宜的地区推广 目前，我国许多城市污水管网不配套，雨污水不分流。许多分散的小规模点源污染可以通过湿地净化来去除，但从长远来看，湿地的主要功能还应该是作为污水处理的深度净化和末端处理。 4.目前，我国还没有湿地建设标准。应责成相关部门和相关科研单位制定相关的湿地建设标准，这不仅有利于云南九湖湿地的建设，而且在我国重点治理的三湖三河流域也具有推广价值 (《中国环境报》)，植被覆盖率达到90%以上 人工种植和自然繁殖的水生植物有30多种，形成了由挺水植物、漂浮植物、漂浮植物和沉水植物组成的结构完整、布局合理的湿地生态系统 基本实现了自我繁殖和发展 然而，经过人工打捞和处理后，湿地中的水生植物不仅去除了湖泊的营养负荷，还防止了“二次污染”的发生 通过对项目区的跟踪、监测和统计分析，本项目去除的氮磷污染负荷总量可达37.4吨和8.31吨，分别占红旗河年总氮和总磷负荷的17.7%和26.8%，有效降低了红旗河对杞麓湖的污染 在杞麓湖总体水质劣于ⅴ类的情况下，项目区水质已达到地表水ⅳ类水质，总磷污染指数已达到ⅰ~ⅲ类水质标准 窑泥沟湿地位于窑泥中