1. 濕地處理廢水的研究現狀
煤礦山排出的廢水和煤矸石滲出液,含硫量較高。根據大峪溝礦區的實際情況,即使採用綜合一體化處理方法,出水的除硫效果並不明顯,水中SO2-4仍高達1994.21~2144.06mg/L。雖然現有的《煤炭工業污染物排放標准》(GB20426—2006)對SO2-4的排放濃度沒有明確限制,但高硫酸鹽水對大峪溝的地下水和涼水泉水庫的水質仍有嚴重影響。
目前,去除水中SO2-4的方法主要有中和法、反滲透膜法、生物化學處理法和濕地法。前幾種運行費用高,效果不一,有的還存在二次污染或技術不夠完善等問題,更多地採用廉價、清潔的處理方法,即利用濕地除硫。
一般而言,煤礦開采尤其是井工開采都需疏排地下水,在地表形成小溪或小河進入窪地,形成濕地。濕地具有顯著的生態功能,能夠起到凈化水質,調節空氣濕度、溫度,繁衍各種濕生-水生植物,改善人居環境的作用。據調研,目前煤礦山濕地生態功能常常被忽視,要麼棄置不用要麼受損嚴重。本次研究的目的是試圖利用礦區排水形成的濕地解決終端外排水的去硫問題,使之資源化,可以說是前述綜合一體化處理方案的最終一個環節,同時也是解決煤礦山濕地生態修復和濕地生態利用的專門性課題。
利用人工濕地去除水中硫酸根的研究仍處於探索階段,人工濕地屬於人工構築物的范疇,通常的做法是建幾個處理池,池內鋪蓋底泥並種植植物,依靠植物、底泥等要素的作用達到去硫效果;煤礦山濕地顯然不屬於上述的人工濕地,有關煤礦山濕地的生態功能、除污能力的研究,目前還比較少見。據國內外的相關文獻,人工濕地脫硫效果相差較大,有的可以達91.9%,有的為53%,甚至有的去除率幾乎為零。究其原因,主要是濕地規模、水質、氣候、底泥和水生植被的差異。所以在對煤礦山濕地進行研究時,必須查明生態地質的基本條件。
人工濕地是人對自然濕地系統的模擬,利用生態的方法來去除污染物,以達到凈化污水的目的,它利用自然生態系統中的物理、化學和生物三者的協同作用,通過過濾、吸附、共沉、離子交換、植物吸收和微生物分解來實現對污水的高效凈化(彭超英等,2000)。實踐表明,與其他處理污水的方法相比,人工濕地系統具有高效率、低投資、低運行費、低維護技術、基本不耗電即「一高三低一不」的特點(丁疆華等,2000)。自1974年第一個用於污水處理的人工濕地系統在西德建成以來,因其優越的性能,使它獲得較快的發展(劉自蓮等,2005)。20世紀80年代從歐洲到美洲、澳洲等地區和國家都廣泛開展了這方面的研究工作。目前,在美國有600多處人工濕地工程用於處理市政、工業和農業廢水;在丹麥、德國、英國等國至少有200處人工濕地(主要為地下潛流濕地)系統在運行,紐西蘭也有80多處人工濕地系統投入使用(李麗等,2007)。而且大量的監測表明,濕地凈化污水的效果是顯而易見的。例如,Knight(2000)等對1300多條已報道的數據進行分析,人工濕地對飼養家畜排放水的凈化效率平均為:BOD5,65%;TSS,53%;NH4—N,48%;TN,42%和TP,42%。來自美國環保機構的資料庫資料顯示出了更高的處理效率,BOD5,TSS,TN,NH4—N,NO3—N和TP分別高達95%、88%、67%、61%、72%和76%(Braskerud等,2002)。
我國的濕地研究起步較晚。從「七五」時期開始試驗,取得了人工濕地工藝特徵、技術要點和工程參數等研究成果(胡康萍等,1991)。20世紀90年代以來,我國對人工濕地的研究發現燈心草、香蒲等植物在人工濕地中凈化污水能達到國家二、三級地面水標准,人工濕地可以廣泛應用於工業廢水處理、農業水處理、雨水處理等。在研究利用人工濕地生態系統去除水體中藻類方面,說明人工濕地系統在污水深度處理或減少水體富營養化、抑制藻類生長等方面也具有特色。全國數十個城市開展人工濕地研究,很多已投入生產;已有不少城市建立了蘆葦人工濕地污水處理系統。這些系統運行以來,產生了良好的經濟和社會效益,為我國環境保護做出了貢獻。廣東韶關市鉛鋅礦廢水治理,在人工濕地中種植香蒲的研究表明(陽承勝等,2000),利用香蒲凈化含鉛、鋅工業廢水的效果非常好,COD、SS、Pb、Zn、Cu和Cd的去除率分別為92.19%、99.62%、93.98%、97.02%、96.87%和96.39%,水質得到明顯改善,主要污染物TSS、Pb、Zn、Cu和Cd等均達到排放標准。此外,人工濕地在處理鐵礦酸性廢水的試驗結果表明(唐述虞,1996),酸水pH值由2.6升高到6.1;銅離子、鐵離子和錳離子去除率分別為99.7%、99.8%、70.9%。在利用濕地去除廢水中常見的硫酸根離子方面,通過查閱國內外文獻發現,前人的研究尚不充分,而且在不多的文獻報道中,脫硫效果相差很大。研究資料表明,經生化預處理的紡織廢水在經過濕地前後SO2-4由1235mg/L變為1244mg/L,去除率幾乎為零(尹軍等,2004);美國佛羅里達州的Hidden River雨水濕地處理系統的SO2-4去除率達到53%(王世和等,2007);另有研究表明,畜禽舍污水經過濕地後,硫化物的降解率可達88.3%(汪植三等,1995);在對濕地凈化養豬場豬糞水的研究時發現,SO2-4去除率達到91.9%(劉開容等,1997);國外學者研究認為,人工濕地對生活污水中無機硫的去除率可達95%(Buisma 等,1990)。
在濕地設計方面,國外學者通過示蹤劑實驗發現,在同樣的濕地面積下,填料深度為0.45m的濕地系統的BOD去除效果比深度為0.3m的濕地系統去除效果稍好(George,2000)。美國環保局在關於構建濕地處理市政廢水的手冊中認為,潛流濕地進水區域水深一般為0.4m,基質深度應比水深深0.1m,即系統總體深度為0.5m(USEPA,2000)。國內有學者研究了20cm、40cm、60cm三個水深條件下COD的去除率,發現水深為60cm時,即使運行的水力負荷較高(433.3cm/d),COD的去除率仍然可達84.9%(王世和等,2003)。另有研究發現,進水負荷的增大引起水力停留時間和出水速率的下降,不利於污水的凈化處理。但另一方面,進水負荷太小又不能充分發揮濕地的凈化潛力,因此濕地系統都存在一個較佳的進水負荷(吳振斌等,2001)。研究表明,低流速和高水力停留時間(HRT)對有機物和TSS(總懸浮固體)有較好的去除作用,過高的HRT會增加人工濕地水分的蒸騰作用。鑒於濕地植物在處理廢水中有機物和重金屬的重要作用,目前國外對人工濕地的植物選擇研究不斷深入,總的來看一般有三種植物較為常用,為風車草、蘆葦和香蒲(Ciria等,2005; Karathanasis 等,2003)。國外有學者研究了人工濕地處理系統中八種植物對污染物的去除效果,發現香蒲的去除能力最強(Klomjek,2005)。國內人工濕地系統植物的應用情況和國外基本相同,在研究香蒲、美人蕉、燈心草、蘆葦、營蒲、茭白和黃花鶯尾這七種武漢地區常見濕地植物對生活污水的處理效果時,發現其中香蒲、美人蕉、黃花鶯尾、茭白和營蒲的處理效果相對較好(魯敏等,2004)。風車草、香根草、香蒲、蘆葦和燈心草是國內人工濕地應用比較多的植物(靖元孝等,2002;廖新梯,2002;成水平等,1997;王全金等,2004)。
通過以上總結,可以發現,目前針對濕地處理廢水的研究和應用在國內外均是一個熱點問題,取得了一定的理論和實踐成果,但是,由於濕地作為一個特殊的生態系統有其自身的復雜性,加之廢水類型的復雜多樣,具體的情況千差萬別,所以,在利用濕地凈化廢水特別是煤礦山廢水方面,還有著諸多問題亟待解決,可以說還在「摸著石頭過河」。目前國內外對於濕地凈化污染物能力的評估,多是根據溶質平衡的原理,將濕地進水口與出水口的溶質量相減,認為其結果就是濕地的凈化能力。這種評價方法有許多弊端,一是必須依賴於長期、大量的監測數據作為基礎,二是不能給出較為准確的單位面積的凈化效率數據,三是只能在濕地建成後進行評估,而想要更科學地進行濕地設計,在建設之前就必須對濕地凈化能力進行合理的預測。目前,國內外的濕地設計往往多著眼於水力學參數和化學指標,對於影響凈化效果的關鍵因素例如植物、底泥等涉及較少,特別是缺少對濕地各要素研究成果的綜合分析,現有的很多研究,實際上,或是將濕地看做是常有植物,鋪有底泥的「反應釜」,或是僅從植物、化學等單一學科角度出發來研究濕地凈化這種多學科問題。
另外,國內外的研究雖已證明了濕地處理廢水的有效性和實用性,然而多數研究都注重於濕地對廢水中氮、磷、pH值和金屬離子去除的研究,很少有針對酸性廢水中含量相當高的硫酸根離子去除情況的研究。高硫廢水是工業生產特別是煤礦開采中大量產生的一類污染,在利用濕地來去除水中的硫酸根離子方面,國內外研究不多,並且所得的結論也是差異較大。造成這一現象的原因是,前人所研究的各個濕地的環境,包括氣候、底泥、面積、植物種類、數量等,以及所排放廢水的性質包括水量、pH值、硫酸根濃度、COD、BOD5等都差異較大。因此,在對具體某處濕地進行研究時,應該實地展開調查取樣,來評價該處濕地對SO2-4的去除作用。從根本上說,正是由於對濕地生態系統結構的生態地質學研究不夠,才導致了濕地凈化廢水研究方面的欠缺,使其功能沒有得到充分發揮。
2. 濕地凈化環境的功能
一、濕地,以它復雜而微妙的方式扮演著自然的凈化器的角色,顯示了地球生態系統的嚴謹、完善和神奇。濕地的過濾作用是指濕地獨特的吸附、降解和排除水中污染物、懸浮物和營養物的功能,使潛在的污染物轉化為資源的過程。
二、這一過程主要包括復雜界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。物理作用主要是濕地的過濾、沉積和吸附作用;化學作用主要是吸附於濕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;
三、生物作用包括微生物作用和植物作用,前者是指濕地土壤和根際土壤中的微生物如細菌對污染物的降解作用,後者是指大型植物如蘆葦、香蒲以及藻類在生長過程中從污水中汲取營養物質的作用,從而使污水凈化。生物作用是濕地環境凈化功能的主要方式。
3. 濕地事物為什麼可以凈化污水
濕地生態系統、多樣的動植物群落、瀕危物種等,在科研中都有重要地位,它們為教育和科學研究提供了對象、材料和試驗基地。一些濕地中保留著過去和現在的生物、地理等方面演化進程的信息,在研究環境演化,古地理方面有著重要價值。
1.提供水源:濕地常常作為居民生活用水、工業生產用水和農業灌溉用水的水源。溪流、河流、池塘、湖泊中都有可以直接利用的水。其它濕地,如泥炭沼澤森林可以成為淺水水井的水源。
2.補充地下水:我們平時所用的水有很多是從地下開采出來的,而濕地可以為地下蓄水層補充水源。從濕地到蓄水層的水可以成為地下水系統的一部分,又可以為周圍地區的工農生產提供水源。如果濕地受到破壞或消失,就無法為地下蓄水層供水,地下水資源就會減少。
3.調節流量,控制洪水:濕地是一個巨大的蓄水庫,可以在暴雨和河流漲水期儲存過量的降水,均勻地把徑流放出,減弱危害下游的洪水,因此保護濕地就是保護天然儲水系統。
4.保護堤岸,防風:濕地中生長著多種多樣的植物,這些濕地植被可以抵禦海浪、台風和風暴的沖擊力,防止對海岸的侵蝕,同時它們的根系可以固定、穩定堤岸和海岸,保護沿海工農業生產。如果沒有濕地,海岸和河流堤岸就會遭到海浪的破壞。
5.清除和轉化毒物和雜質:濕地有助於減緩水流的速度,當含有毒物和雜質(農葯、生活污水和工業排放物)的流水經過濕地時,流速減慢,有利於毒物和雜質的沉澱和排除。此外,一些濕地植物像蘆葦、水湖蓮能有效地吸收有毒物質。再現實生活中,不少濕地可以用做小型生活污水處理地,這一過程能夠提高水的質量,有益於人們的生活和生產。
6.保留營養物質:流水流經濕地時,其中所含的營養成分被濕地植被吸收,或者積累在濕地泥層之中,凈化了下游水源。濕地中的營養物質養育了魚蝦、樹林、野生動物和濕地農作物。
7.防止鹽水入侵:沼澤、河流、小溪等濕地向外流出的淡水限制了海水的回灌,延安植被也有助於防止潮水流入河流。但是如果過多抽取或排干濕地,破壞植被,淡水流量就會減少,海水可大量入侵河流,減少了人們生活、工農業生產及生態系統的淡水供應。
8.提供可利用的資源:濕地可以給我們多種多樣的產物,包括木材、葯材、動物皮革、肉蛋、魚蝦、牧草、水果、蘆葦等,還可以提供水電、泥炭薪柴等多種能源利用。
9.保持小氣候:濕地可以影響小氣候。濕地水分通過蒸發成為水蒸氣,然後又以降水的形式降到周圍地區,保持當地的濕度和降雨量,影響當地人民的生活和工農業生產。
10.野生動物的棲息地:濕地是鳥類、魚類、兩棲動物的繁殖、棲息、遷徒、越冬的場所,其中有許多是珍稀、瀕危物種。
11.航運:濕地的開闊水域為航運提供了條件,具有重要的航運價值,沿海沿江地區經濟的迅速發展主要依賴於此。
12.旅遊休閑:濕地具有自然觀光、旅遊、娛樂等美學方面的功能,蘊涵著豐富秀麗的自然風光,成為人們觀光旅遊的好地方。
13.教育和科研價值:復雜的濕地生態系統、豐富的動植物群落、珍貴的瀕危物種等,在自然科學教育和研究中都具有十分重要的作用。有些濕地還保留了具有寶貴歷史價值的文化遺址,是歷史文化研究的重要場所。
濕地類型
(1)沼澤濕地。中國的沼澤約1197萬公頃,主要分布於東北的三江平原、大小興安嶺、若爾蓋高原及海濱、湖濱、河流沿岸等,山區多木本沼澤,平原為草本沼澤。?三江平原位於黑龍江省東北部,是由黑龍江、松花江和烏蘇里江沖積形成的低平原,是我國面積最大的淡水沼澤分布區,1990年尚存沼澤約113萬公頃。三江平原無泥炭積累的潛育沼澤居多,泥炭沼澤較少。沼澤普遍有明顯的草根層,呈海綿狀,孔隙度大,保持水分能力強。本區資源利用以農業開墾,商品糧產出為主。大、小興安嶺沼澤分布廣而集中,大興安嶺北段沼澤率為9%,小興安嶺沼澤率為6%,該區沼澤類型復雜,泥炭沼澤發育,以森林沼澤化、草甸沼澤化為主,是我國泥炭資源豐富地區之一。?若爾蓋高原位於青藏高原東北邊緣,是我國面積最大、分布集中的泥炭沼澤區。特別市黑河中、下游閉流和伏流寬谷,沼澤布滿整個谷底,泥炭層深厚,沼澤率達20%--30%。本區以富營養草本泥炭沼澤為主,復合沼澤體發育。若爾蓋高原是我國重要的草場。?海濱、湖濱、河流沿岸主要為蘆葦沼澤分布區。濱海地區的蘆葦沼澤,主要分布在長江以北至鴨綠江口的淤泥質海岸,集中分布在河流入海的沖積三角洲地區。我國較大湖泊周圍,一般都有寬窄不等的蘆葦沼澤分布。另外,無論是外流河還是內流河,在中下遊河段往往有蘆葦沼澤分布。
(2)湖泊濕地。中國的湖泊具有多種多樣的類型並顯示出不同的區域特點。據統計,全國有大於1平方公里的天然湖泊2711個,總面積約90864平方公里。根據自然條件差異和資源利用、生態治理的區域特點,中國湖泊劃分為五個自然區域。?東部平原地區湖泊,主要指分布於長江及淮河中下游、黃河及海河下游和大運河沿岸的大小湖泊。面積1平方公里以上的湖泊有696個,面積21171.6平方公里,約佔全國湖泊總面積的23.3%。著名的五大淡水湖-鄱陽湖、洞庭湖、太湖、洪澤湖和巢湖即位於本區。該區湖泊水情變化顯著,生物生產力較高,人類活動影響強烈。資源利用以調蓄滯洪、供水、水產業、圍墾種植和航運為主。?蒙新高原地區湖泊。面積1平方公里以上的湖泊724個,面積19544.6平方公里,約佔全國湖泊總面積的21.5%。本區氣候乾旱,湖泊蒸發超過湖水補給量,多為鹹水湖和 鹽湖。資源利用以鹽湖礦產為主。?雲貴高原地區湖泊。面積1平方公里以上的湖泊60個,面積1199.4平方公里,約佔全國湖泊總面積的1.3%,全系淡水湖。該區湖泊換水周期長,生態系統較脆弱。資源利用以灌溉、供水、航運、水產養殖、水電能源和旅遊景觀為主。?青藏高原地區湖泊。面積1平方公里以上的湖泊1091個,面積44993.3平方公里,約佔全國湖泊總面積的49.5%,本區為黃河、長江水系和雅魯藏布江的河源區,湖泊補水以冰雪融水為主,湖水入不敷出,干化現象顯著,近期多處於萎縮狀態。該區以鹹水湖和鹽湖為主,資源利用以湖泊的鹽、鹼等礦產開發為主。?東北平原地區與山區湖泊。面積1平方公里以上的湖泊140個,面積3955.3平方公里,約佔全國湖泊總面積的4.4%。本區湖泊汛期(6-9月)入湖水量為全年水量的70-80%,水位高漲;冬季水位低枯,封凍期長。資源利用以灌溉、水產為主,並兼有航運發電和觀光旅遊之用。
(3)河流濕地。中國流域面積在100平方公里以上的河流有50000多條,流域面積在1000平方公里以上的河流約1500條。因受地形、氣候影響,河流在地域上的分布很不均勻。絕大多數河流分布在東部氣候濕潤多雨的季風區,西北內陸氣候乾旱少雨,河流較少,並有大面積的無流區。從大興安嶺西麓起,沿東北、西南向,經陰山、賀蘭山、祁連山、巴顏喀拉山、念青唐古拉山、岡底斯山,直到中國西端的國境,為中國外流河與內陸河的分界線。分界線以東以南,都是外流河,面積約佔全國總面積的65.2%,其中流入太平洋的面積佔全國總面積的58.2%,流入印度洋的佔6.4%,流入北冰洋的佔0.6%。分界線以西以北,除額爾齊斯河流入北冰洋外,均屬內陸河,面積佔全國總面積的34.8%。在外流河中,發源於青藏高原的河流,都是源遠流長、水量很大、蘊藏巨大水利資源的大江大河,主要有長江、黃河、瀾滄江、怒江、雅魯藏布江等;發源於內蒙古高原、黃土高原、豫西山地、雲貴高原的河流,主要有黑龍江、遼河、灤海河、淮河、珠江、元江等;發源於東部沿海山地的河流,主要有圖們江、鴨綠江、錢塘江、甌江、閩江、贛江等,這些河流逼近海岸,流程短、落差大,水量和水力資源比較豐富。我國的內陸河劃分為新疆內陸諸河、青海內陸諸河、河西內陸諸河、羌塘內陸諸河和內蒙古內陸諸河五大區域。內陸河的共同特點是徑流產生於山區,消失於山前平原或流入內陸湖泊。在內陸河區內有大片的無流區,不產流的面積共約160萬平方公里。中國的跨國境線河流有:額爾古納河、黑龍江幹流、烏蘇里江流經中俄邊境;圖們江、鴨綠江流經中朝邊境;黑龍江下游經俄羅斯流入鄂霍次克海;額爾齊斯河匯入俄境內的鄂畢河;伊犁河下游流入哈薩克境內的巴爾喀什湖;綏芬河下游流入俄境內經海參崴入海;西南地區的元江、李仙江和盤龍江等為越南紅河的上源,瀾滄江出境後稱湄公河,怒江流入緬甸後稱薩爾溫江,雅魯藏布江流入印度稱布拉馬普特拉河,藏西的朗欽藏布、森格藏布和新疆的奇普恰普河都是印度河的上源,流經印度、巴基斯坦入印度洋。還有上游不在中國境內的如克魯倫河自蒙古境內流入中國的呼倫湖等。
(4)淺海、灘塗濕地。中國濱海濕地主要分布於沿海的11個省區和港澳台地區。海域沿岸約有1500多條大中河流入海,形成淺海灘塗生態系統、河口灣生態系統、海岸濕地生態系統、紅樹林生態系統、珊瑚礁生態系統、海島生態系統等六大類、30多個類型。濱海濕地以杭州灣為界,分成杭州灣以北和杭州灣以南的兩個部分。?杭州灣以北的濱海濕地除山東半島、遼東半島的部分地區為岩石性海灘外,多為沙質和淤泥質型海灘,由環渤海濱海和江蘇濱海濕地組成。黃河三角洲和遼河三角洲是環渤海的重要濱海濕地區域,其中遼河三角洲有集中分布的世界第二大葦田--盤錦葦田,面積約7萬公頃。環渤海濱海尚有萊州灣濕地、馬棚口濕地、北大港濕地和北塘濕地,環渤海濕地總面積約600萬公頃。江蘇濱海濕地主要由長江三角洲和黃河三角洲的一部分構成,僅海灘面積就達55萬公頃,主要有鹽城地區濕地、南通地區濕地和連雲港地區濕地。杭州灣以南的濱海濕地以岩石性海灘為主。其主要河口及海灣有錢塘江口-杭州灣、晉江口-泉州灣、珠江口河口灣和北部灣等。在海灣、河口的淤泥質海灘上分布有紅樹林,在海南至福建北部沿海灘塗及台灣島西海岸都有天然紅樹林分布區。熱帶珊瑚礁主要分布在西沙和南沙群島及台灣、海南沿海,其北緣可達北回歸線附近。目前對淺海灘塗濕地開發利用的主要方式有:灘塗濕地圍墾、海水養殖、鹽業生產和油氣資源開發等。
(5)人工濕地。中國的稻田廣布亞熱帶與熱帶地區,淮河以南廣大地區的稻田約佔全國稻田總面積的90%。近年來北方稻區不斷發展,稻田面積有所擴大。全國現有大中型水庫2903座,蓄水總量1805億立方米。另外,人工濕地還包括渠道、塘堰、精養魚池等。
中國濕地特點
中國濕地可分為8個主要區域,即:東北濕地,長江中下游濕地,杭州灣北濱海濕地,杭州灣以南沿海濕地,雲貴高原濕地,蒙新乾旱、半乾旱濕地和青藏高原高寒濕地。據最新統計顯示,中國濕地自然保護區的數量已經增加到260處,總面積達1600多萬公頃,中國是世界上濕地生物多樣性最豐富的國家之一,共擁有濕地面積6594多萬公頃(其中還不包括江河、池塘等),葯佔世界濕地面積的10%,居亞洲第一位,位居世界第四位。其中天然濕地約為2594萬公頃,包括沼澤約1197萬公頃,天然湖泊約910萬公頃,潮間帶灘塗約217萬公頃,淺海水域270萬公頃;人工濕地約4000萬公頃,包括水庫水面約200萬公頃,稻田約3800萬公頃。目前,青海湖的鳥島、湖南省洞庭湖和香港米浦等7處濕地已被列入「國際重要濕地名錄」。
中國濕地特點類型多、絕對數量大、分布廣、區域差異顯著、生物多樣性豐富。
按照濕地公約對濕地類型的劃分,31類天然濕地和9類人工濕地在中國均有分布。中國濕地的主要類型包括沼澤濕地、湖泊濕地、河流濕地、河口濕地、海岸灘塗、淺海水域、水庫、池塘、稻甲等自然濕地和人工濕地。
在中國境內,從寒溫帶到熱帶、從沿海到內陸、從平原到高原山區都有濕地分布,而且還表現為一個地區內有多種濕地類型和一種濕地類型分布於多個地區的特點,構成了豐富多樣的組合類型。
中國東部地區河流濕地多,東北部地區沼澤濕地多,而西部乾旱地區濕地明顯偏少;長江中下游地區和青藏高原湖泊濕地多,青藏高原和西北部乾旱地區又多為鹹水湖和鹽湖;海南島至福建北部的沿海地區分布著獨特的紅樹林和亞熱帶和熱帶地區人工濕地。青藏高原具有世界海拔最高的大面積高原沼澤和湖群,形成了獨特的生態環境。
中國的濕地生境類型眾多,其間生長著多種多樣的生物物種,不僅物種數量多,而且有很多是中國所特有,具有重大的科研價值和經濟價值。據初步統計,中國濕地植被約有101科,其中維管束植物約有94科,中國濕地的高等植物中屬瀕危種類的有100多種。中國海岸帶濕地生物種類約有8200種,其中植物5000種,動物3200種。中國的內陸濕地高等植物約1548種、高等動物1500多種。中國有淡水魚類770多種或亞種,其中包括許多洄遊魚類,它們藉助濕地系統提供的特殊環境產卵繁殖。中國濕地的鳥類種類繁多,在亞洲57種瀕危鳥類中,中國濕地內就有31種,佔54O%;全世界雁鴨類有166種,中國濕地就有50種,佔30%;全世界鶴類有15種,中國僅記錄到的就有9種;此外,還有許多是屬於跨國迂徙的鳥類。在中國濕地中,有的是世界某些鳥類唯一的越冬地或迂徙的必經之地,如:在鄱陽湖越冬的白鶴佔世界總數的95%以上。
三:濕地正在發生什麼?
濕地是地球生態環境的重要組成部分,與森林、海洋一起並稱為全球三大生態系統。但由於人民對濕地的認識和了解很少,忽視了濕地的功能和效益,造成對濕地的盲目開發,大面積濕地退化和消失,野生生物棲息地遭到破壞,人類賴以生存的濕地資源正在逐漸的喪失和破壞,極大的威脅著人類的生存、經濟和社會的發展。
四:濕地公約
《濕地公約》是一個保護和合理利用濕地資源的政府間國際條約,於1971年在伊朗拉姆薩爾正式通過。《濕地公約》的宗旨是通過國家行動和國際合作來保護與合理利用濕地。到目前為止已有122個國家成為《濕地公約》的締約國,我國於1992年加入《濕地公約》。為了提高人們對濕地的認識,促進濕地保護,濕地公約常委會決定每年2月2日定為世界濕地日,利用這一天組織多種多樣的教育活動,提高公眾的濕地保護意識。
我們不能沒有濕地什麼是濕地?
濕地就是清波盪漾的河流、煙波浩瀚的湖泊、金黃無垠的稻由、野生動物聚集的沼澤地以及退潮時水深不超過6米的海水區。
我們不能沒有濕地。濕地在防止水土流失、保護環境方面起著極其重要的作用。
濕地可以將過多的降雨和來水存儲、緩沖,然後逐步放出,發揮著蓄洪抗旱的功能;濕地所擁有的大量水面及其水生植物可以便周圍地區的酷熱降溫,空氣濕度增加;濕地植被可以完全防止水土流失,在地勢較低氏的沿海地區,濕地可以防止海水入侵,防止土地鹽鹼化;濕地蓄水層的水是淺層地下水系統的一部分。與地下水互為保存和補 充;我國一級保護的珍稀鳥類,約有一半生活在濕地中,濕地保持生物多樣性的功能,是其他任何生態系統無法代替的;濕地植物能夠對污染物質進行吸收、代謝、分解,起到降解環境污染的作用。
國家林業局副局長馬福說,我國是一個濕地資源大國,是世界上濕地生物多樣性最豐富的國家之一,共擁有濕地面積6594萬公頃,約佔世界濕地面積的10%,類型多,面積大,分布廣。我國濕地自然保護區的數量已經增加到260處,總面積達1600多萬公頃。目前,青海湖的鳥島、湖南省東洞庭湖和香港米浦等7處濕地己被列入「國際重要濕地名錄」。
但是,由於我國人口眾多,對濕地保護認識不夠,長期以來對濕地持續的開發利用,使濕地面積迅速減少,濕地的生態功能不斷下降。據估計,有40%的重要濕地受到中等和嚴重威脅,而且隨著經濟和人口增長,濕地正以前所未有的速度遭受破壞,許多濕地物種、景觀、生態功能正逐漸消失,有的已經完全喪失了濕地的功能。目前,濕地資源喪失和退化的速度仍未得到有效遏制,各種濕地資源仍處於嚴重的威脅之中,合理保護利用濕地已是我們當前一個非常緊迫的任務。
國家林業局保護司司長張建龍說,人口增加與人類活動的加劇是現在濕地銳減的一個重要原因。
50年代至70年代的圍湖、圍海、造田,使長江中下游地區喪失湖泊12000平方公里;洞庭湖和鄱陽湖因農業開發縮小三分之一,洪湖縮小42%洪湖70年代前有水禽112種和5個亞種,其中一、二類保護珍禽15種,70年代後8種珍禽不再出現,魚類種類由40年代的100餘種下降到50餘種,魚類產量下降並小型化,水生植被由1961年的92種下降到80年代的68種,水生植被生物量也有大幅度的減少。青海湖區建國以來人口增加了4倍,環湖區開墾20萬公頃濕地,濕地灌木被砍伐殆盡,原生植物慘遭破壞,加之過度捕撈,魚類種類和數量銳減,已有34種野生動物不見其蹤跡,生態環境發生了很大變化。據統計,40多年來,我國沿海已累計喪失濕地219萬公頃,相當於沿海濕地的50%。全國圍墾湖泊面積已達130萬公頃以上,因圍墾而消亡的天然湖泊近1000個。
此外,過度放牧和荒漠化嚴重也會破壞濕地植被和環境,現在有很多濕地的實際載畜量為理論承載容量的數倍,鼠、蟲害日益嚴重,草地退化、荒漠化嚴重,導致濕地面積急劇縮小。
環境污染對濕地的影響正隨著工業化進程而迅速增大。我國湖泊己有三分之二受到不同程度的富營養化污染,水質不斷惡化,破壞了濕地生物的多樣性。同時,氣候乾旱與水資源浪費,使湖泊面積不斷萎縮,嚴重威脅著我國生態環境。
對此,有關人士呼籲,必須加大對濕地保護的宣傳,加強濕地保護立法和執法,建立健全濕地保護協調機制;建立濕地保護資金投入機制,加強濕地調查與監測工作,實施好《中國濕地保護行動計劃》,規范與濕地保護利用有關的各種活動。
五:我們應該為保護環境做些什麼?
濕地正在面臨嚴重的威脅,我們不能讓寶貴的濕地資源喪失,不能讓美麗的鳥兒失去家園,保護濕地是全社會的責任。
每一個人都要通過自己的雙手為環境保護做些事情。讓我們從一點一滴做起,保護地球母親,保護美麗的家園。
愛護濕地,愛護森林,愛護鳥類要靠我們大家的共同努力。我們要從一點一滴的小事做起,把學到的知識告訴自己的父母、親戚和周圍的朋友,讓他們和我們一起行動起來保護濕地和環境。
參考資料:http://61.154.121.226/huanbao/ReadNews.asp?NewsID=199
4. 影響人工濕地處理廢水效果的主要因素有哪些如何影響
想問的是影響氨氮去除效果的因素有哪些吧
除了一些特殊的工業污水採用物理化學法處理氨氮、污泥齡,大部分都是選用活性污泥法來處理氨氮、溶解氧,下述的都是後者
溫度、鹼度、停留時間、有毒有害物質
至於具體影響原因,每個都不同,要是鋪開了寫,一個網路回答是解決不了的,建議還是看書
5. 幾種濕地植物凈化生活污水的效果比較
根據復這類植物的生長特性制,它們可以搭配種植於潛流式人工濕地,也可以種植於表流式人工濕地系統中。
根據植物的根系分布深淺及分布范圍,可以將這類植物分成四種生長類型,即深根叢生型、深根散生型、淺根叢生型和淺根散生型。
(1)深根叢生型的植物,其根系的分布深度一般在30CM以上,分布較深而分布面積不廣。植株的地上部分叢生,如皇竹草、蘆竹、旱傘竹、野茭草、薏米、紙莎草等。由於這類植物的根系入土深度較大,根系接觸面廣,配置栽種於潛流式人工濕地中更能顯示出它們的處理凈化性能。
(2)深根散生型植物根系一般分布於20~30CM之間,植株分散,這類植物有香蒲、菖蒲、水蔥、藨草、水莎草、野山姜等,這類植物的根系入土深度也較深,因此適宜配置栽種於潛流式人工濕地。
(3)淺根散生型的一些植物如美人蕉、蘆葦、荸薺、慈姑、蓮藕等,其根系分布一般都在5~20CM之間。由於這些植物的根系分布淺,而且一般原生於土壤環境,因此適宜配置於表流式人工濕地中。
(4)淺根叢生型的植物如燈心草、芋頭等叢生型植物,由於根系分布淺,且一般原生於土壤環境,因此僅適宜配置於表面流人工濕地系統中。
6. 濕地的綜合凈化作用
實際上,濕地之所以能夠凈化污水,除了濕地中的植物、基質和微生物等的各自作用外,更多的時候還是依靠這些成分的相互作用,導致了濕地具有強大的凈化功能。濕地基質支撐著濕地動植物與微生物的生命過程,基質的任何性狀發生改變都可能影響到生物的生長發育及其對環境的作用,從而影響到它們的凈化效果。微生物種群對濕地基質的很多化學反應產生重要影響,基質中各種元素的循環與轉化都與微生物作用密切相關,而這些微生物過程又受基質土壤Eh與pH值的強烈影響。微生物的生物量隨著土壤Eh的降低而降低,結果土壤酶活性與有機碳、N和P的礦化反應也隨之下降,它們之間有顯著的相關性。
植物除吸收與吸附功能外,另一個重要的凈化功能來自其根際微生態系統的綜合作用。當然,廢物本身的降解、沉澱、固結、揮發等都能降低自身的濃度,使污水得到凈化,而且這些理化反應在有植物存在時常常會變得更強烈,因為根系的分泌物往往能加速這些反應,且植物體外表亦為這些反應的發生提供物理支撐。固結在基質中的根系所形成的根際微生態系統所起的作用更大,它不僅影響土壤的物理結構,更重要的是它那具氧化效應的根際圈影響著土壤中的化學過程、pH值和土壤微生物的活動,而且基質土壤pH值的升降又影響到養分的有效狀態和金屬對生物的毒性。濕地中有機質運轉和養分循環與土壤中電子受體的有效性和氧化還原條件有密切關系。由於氧氣的擴散,即使在淹水條件下,土體和水體內也會維持不同程度的有氧條件,從而使氧化還原反應能在濕地內持續發生。一些反應反過來又會使系統的酸鹼度發生改變,如濕地土壤內常發生的Fe3+和H2S之間的氧化還原反應,就使土壤和水體的pH值明顯降低。
由此可見,濕地處理污水的功能是濕地中植物、基質、微生物甚至動物等組成成分以及眾多環境因子綜合作用的結果,這些組分之間以及組分與因子之間相互影響,相互促進,也相互制約,最終使廢棄物得到沉積埋藏。
7. 人工濕地那些植物處理污水效果較好
1. 挺水草本植物包括蘆葦、茭草、香蒲、旱傘竹、皇竹草、藨草、水蔥、水莎草、紙莎草等,為人工濕地系統主要的植物選配品種。這些植物的共同特性在於:①適應能力強,或為本土優勢品種;②根系發達,生長量大,營養生長與生殖生長並存,對N和P、K的吸收都比較豐富;③能於無土環境生長。
2. 漂浮植物中常用作人工濕地系統處理的有水葫蘆、大薸、水芹菜、李氏禾、浮萍、水蕹菜、豆瓣菜等。它們的特點:①生命力強,對環境適應性好,根系發達;②生物量大,生長迅速;③具有季節性休眠現象,如冬季休眠或死亡的水葫蘆、大薸、水蕹菜,夏季休眠的水芹菜、豆瓣菜等。生長的旺盛季節主要集中在每年的3-10月或9月-次年5月;④生育周期短,主要以營養生長為主,對N的需求量最高。
3. 根莖、球莖及種子植物主要包括睡蓮、荷花、馬蹄蓮、慈姑、荸薺、芋、澤瀉、菱角、薏米、芡實等。它們的特點:①耐淤能力較好,適宜生長在淤土層深厚肥沃的地方,生長離不開土壤;②適宜生長環境的水深一般為40-100CM左右;③具有發達的地下塊根或塊莖,其根莖的形成對P元素的需求較多,因此,對P的吸收量較大;④種子果實類植物,其種子和果實的形成需要大量的P和K元素。
4. 沉水植物一般原生於水質清潔的環境,其生長對水質要求比較高,因此,沉水植物只能用作人工濕地系統中最後的強化穩定植物加以應用,以提高出水水質。
5. 水生景觀植物之類的植物,由於長時間的人工選擇,使其對污染環境的適應能力比較弱,因此也只能作為最後的強化穩定植物或濕地系統的景觀植物而應用。
8. 人工濕地處理生活污水作用到底有多大
完全取決於你的設計狀況和污水水質,人工濕地用於處理污水有著比較高的版設計權標准,除非極大面積的濕地,否則不宜直接用作生活污水處理,一般都是預處理之後做深度處理單元。直接用於生活污水處理,布水一定要均勻,否則存在死角很容易出現水質惡化,產生惡臭。如果用於深度處理,人工濕地能發揮比較高效的作用,特別是維護成本低,景觀效果好。有些一級A排放的污水廠出水,可以達到V類水以上的水質。