人工濕地在中國面源污染管理中的研究進展

■王俊華

（廣州華浩能源環(huán)保集團有限公司 廣東廣州 510080）

人工濕地在中國面源污染管理中的研究進展

■王俊華

（廣州華浩能源環(huán)保集團有限公司 廣東廣州 510080）

本文概述了人工濕地在面源污染管理中的機理，總結(jié)了我國近年來將人工濕地應用到城市面源污染管理和農(nóng)村面源污染管理中的研究進展。作者認為，在我國構(gòu)建人工濕地因其系統(tǒng)復雜，影響因素較多，在面源污染管理中的應用應因地制宜。

人工濕地面源污染因地制宜

1 引言

隨著城鎮(zhèn)生活電源污染和工業(yè)點源污染逐步得到治理，面源污染已經(jīng)成為水環(huán)境惡化的主要原因之一，尤其是農(nóng)村面源污染的惡化，給水環(huán)境帶來了嚴重污染。人工濕地是一個包含基質(zhì)、微生物和植物的復合生態(tài)系統(tǒng)，其通過過濾、吸附、共沉、離子交換、植物吸收和微生物分解等物理、化學和生物的協(xié)調(diào)作用來實現(xiàn)對污染物的凈化[1]。在我國，構(gòu)建人工濕地已成為成功控制面源污染的重要控制措施之一。本文概述了人工濕地的分類和凈化機理，并分別從城市面源污染管理和農(nóng)村面源污染管理兩方面，探討了人工濕地在面源污染管理中的應用研究。

2 人工濕地的分類及凈化機理

2.1 人工濕地的分類

在拉姆薩爾濕地公約中，廣義的人工濕地包括池塘、稻田、灌渠、水溝、水庫蓄水區(qū)、運河和氧化塘等多種濕地類型。狹義的人工濕地通常是指基于污染物降解功能而建造的工程化的濕地系統(tǒng)，通過模擬天然濕地的結(jié)構(gòu)與功能，選擇一定的地理位置和地形，根據(jù)需要人工建造并監(jiān)督控制。其營建的目的是利用濕地生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學、生物的過程協(xié)同進行污水的處理[2]。以狹義的人工濕地定義為基礎，根據(jù)人工濕地內(nèi)水流方式的不同，可將人工濕地分為：表面流人工濕地和潛流人工濕地。

2.2 人工濕地的凈化機理

人工濕地主要由基質(zhì)、微生物以及植物三部分構(gòu)成，其對污染物的凈化通過三者協(xié)同作用完成。基質(zhì)為微生物的生長提供穩(wěn)定的依附表面，為水生植物提供載體和營養(yǎng)物質(zhì)，并提供濕地化學反應的主要界面之一。微生物是人工濕地降解有機污染物的主要構(gòu)成部分，好氧微生物將有機物質(zhì)分解成CO2和水，硝化細菌將有機氮化物降解，好氧微生物在降解有機物質(zhì)的同時促進硝化細菌對有機氮化物的降解，進一步加強了對重金屬的吸附。濕地植被作為濕地生態(tài)系統(tǒng)主要的初級生產(chǎn)者，為濕地其他生物類群的生長和新陳代謝提供所需能量，是濕地生態(tài)系統(tǒng)功能完整性的必要基礎。

3 人工濕地在面源污染管理中的應用

3.1 人工濕地在城市面源污染管理中的應用

我國對城市面源污染控制處在起步階段，對于將人工濕地應用到城市面源污染管理中也處于探索階段。為了更好的管理城市面源污染，我國學者對人工濕地管理面源污染展開了相應研究，探討了人工濕地在處理暴雨徑流導致的面源污染管理辦法，研究表明采用人工濕地處理暴雨徑流時，必須針對暴雨徑流的特點進行合理設計。暴雨徑流顆粒物濃度較高時，在進入濕地前應進行預處理，去除大粒徑的顆粒物，以避免堵塞濕地基質(zhì)。并指出在雨季，濕地最高水位應限制在一個合理的范圍內(nèi)，避免植物長時間被淹沒；在旱季，水面則應保持足夠深度，以利于水生植物的生存。暴雨濕地選種的植物應耐沖擊，且能適應長期干旱或浸泡的環(huán)境[3]。

3.2 人工濕地在農(nóng)村面源污染管理中的應用

雖然我國人工濕地的研究起步較晚，但是相對于城市面源污染的管理，農(nóng)村面源污染管理研究得到了更好的發(fā)展，人工濕地技術在農(nóng)業(yè)面源污染治理中已經(jīng)得到了廣泛的應用。

在太湖流域農(nóng)業(yè)面源污染管理中，學者結(jié)合人工濕地原理和快速滲濾機理，開發(fā)了人工濕地透水壩技術并進行了運行試驗。利用平原河網(wǎng)地區(qū)現(xiàn)有河道的容積來承受農(nóng)村面源污染水量、水質(zhì)的沖擊負荷，通過控制透水壩的滲流量，攔蓄徑流為后續(xù)的處理單元提供自流動力。研究表明透水壩對氮、磷有較好的去除效果[4]。在滇池防護帶農(nóng)田徑流污染控制研究中，研究者將人工濕地技術用于農(nóng)田徑流廢水的凈化和處理，利用低洼廢棄耕地改造成人工濕地，并控制流域面積。同時以適應性、經(jīng)濟性和高效性為原則，將植物進行垂直結(jié)構(gòu)總體設計，上層為滇池地區(qū)常見的浮水植物小葉浮萍，四周布置挺水植物，下層采用扎根深水植物，并用天然草種形成草濾帶。研究表明，垂直結(jié)構(gòu)增加了系統(tǒng)的復雜性和穩(wěn)定性，可以提高系統(tǒng)的處理效率，對農(nóng)業(yè)面源污染具有較好的凈化作用。且具有投資少、效益好、運行管理方便、抗面源負荷沖擊能力強等優(yōu)點[5]。

4 人工濕地應用到面源污染管理中的不足

（1）后續(xù)管理不足，導致不少濕地出現(xiàn)了堵塞、出水不達標等問題。人工濕地的長期運行缺少安全保障，系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的生物量不斷增加，過多地種植植物和維護不及時，有機負荷過高都是導致堵塞的原因[6]。

（2）對氣候條件的制約研究不足，缺乏有效控制，導致污染物去除率降低。

（3）人工濕地與城市發(fā)展的沖突：一方面造成土地利用的矛盾；另一方面因進水負荷過高，釋放出難聞的氣體，影響城市生態(tài)環(huán)境[7]。

（4）引入外來物種，威脅當?shù)氐臐竦厣鷳B(tài)系統(tǒng)，甚至是人工濕地以外的生態(tài)環(huán)境[8]。

5 結(jié)語

人工濕地是一項復雜的系統(tǒng)，不同的地理位置、氣候、水流等因素均會對面源污染的管理提出挑戰(zhàn)，因此，人工濕地在應用時應充分考慮各種因素，因地制宜。與此同時還應當建立相配套的法規(guī)政策及激勵機制，尤其是制定適合我國國情的面源污染控制政策，全面管理我國的面源污染問題。

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X5[文獻碼]B

1000-405X（2015）-10-290-1