黃河某濕地退化機(jī)制及廢水生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究

思 毅，李 寧

(志丹縣水務(wù)局，陜西 志丹 717500)

0 引言

黃河三角洲位于我國山東省東北部，包括濱州市、東營市及其管轄區(qū)縣，海洋資源豐富，是我國第二大河口三角洲。《黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)發(fā)展規(guī)劃》于2009年12月由國務(wù)院批準(zhǔn)通過，使黃河三角洲地區(qū)成為我國實施國家戰(zhàn)略開發(fā)建設(shè)的區(qū)域之一和新世紀(jì)開發(fā)建設(shè)的重點區(qū)域[1-3]。隨著人口的急劇增長和社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，生產(chǎn)總值增長迅速，大力開發(fā)資源，導(dǎo)致環(huán)境和生態(tài)問題日益嚴(yán)重。以黃河三角洲地區(qū)為例，由于人口密度大和資源分布不平衡，加劇了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)重工化、沿?；瑢?dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)不堪重負(fù)[4-6]。縱觀國家發(fā)展的歷程，這種依靠攫取資源的粗放型經(jīng)濟(jì)增長方式不利于經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性發(fā)展，違背自然規(guī)律的發(fā)展模式終將會遭到淘汰。高質(zhì)量的發(fā)展模式應(yīng)為尊重自然、順應(yīng)自然、保護(hù)自然的綠色發(fā)展模式，堅持可持續(xù)發(fā)展。黨的十八大首次提出的生態(tài)文明建設(shè)的理念要求我們辨證地看待環(huán)境與經(jīng)濟(jì)的關(guān)系。環(huán)境就是財富，良好的環(huán)境可以給經(jīng)濟(jì)的發(fā)展創(chuàng)造良好的條件。

1 黃河三角洲濱海濕地生態(tài)變化

黃河三角洲位于山東省，是我國第二大河口三角洲，呈扇形三角狀。行政區(qū)劃包括濱州市的濱城區(qū)、開發(fā)區(qū)和無棣、陽信、惠民、沾化、博興、鄒平縣，以及東營市的東營區(qū)、河口區(qū)和墾利、利津、廣饒縣，見圖1?？偯娣e17368 km2，其中，濱州市9445 km2，東營市7923 km2。黃河三角洲地區(qū)灘涂面積廣闊，具有豐富的漁業(yè)和油氣資源，地理優(yōu)勢顯著。但是，隨著近年來人口的增長和社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類行為產(chǎn)生的影響作用于濕地生態(tài)環(huán)境，使得濕地生態(tài)特征不斷的發(fā)生改變。其中變化的主要類型為：濕地退化、鹽堿化加劇、濕地生產(chǎn)力下降等。

圖1 黃河三角洲地理位置

2 造紙廢水灌溉生態(tài)修復(fù)對濕地土壤環(huán)境安全的影響研究

2.1 進(jìn)、出水水質(zhì)狀況

利用現(xiàn)有長勢均勻的原生蘆葦鹽堿化濕地，構(gòu)筑蘆葦人工濕地，用造紙廠生物塘出水澆灌。用內(nèi)徑D=6 cm，高30 cm的金屬采樣器在每塊樣地的10 m、30 m、45 m距離處采集土壤原狀土，過2 mm篩等量混合。土樣經(jīng)過氫氟酸-高氯酸-硝酸消煮，再由原子吸收分光光度計測定。為防止玻璃器皿對樣品干擾，采用聚四氟乙烯坩堝消解。對用于灌溉的造紙廢水進(jìn)行監(jiān)測，金屬離子和部分重金屬進(jìn)水、出水含量見表1，其中，鎘(Cd)在廢水中沒有檢測到。系統(tǒng)出水濃度均比進(jìn)水濃度低，表明經(jīng)過蘆葦濕地系統(tǒng)，可以處理一部分重金屬，減少廢水中的重金屬濃度，對水環(huán)境安全有利。

表1 實驗蘆葦生長區(qū)造紙廢水重金屬離子分析 單位：μg/mL

2.2 對土壤Na離子的影響

從監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出，在本研究區(qū)域內(nèi)，相對于對照樣地，經(jīng)廢水灌溉過的土壤，Na+有所下降(圖2)，灌溉后的土壤平均Na+降低了32.35%。土壤中Na+離子隨著氣溫的升高而增加，隨著氣溫的降低而降低，這種趨勢在實驗樣地和對照樣地均有明顯表現(xiàn)?？赡苁且驗殡S著氣溫的升高，土壤表層蒸發(fā)量增大，土壤均有返鹽現(xiàn)象出現(xiàn)。

圖2 土壤中Na+的含量變化圖

2.3 對土壤中重金屬的影響

鑒于造紙廢水的特點，主要研究Zn、Cu、Fe、Mn、Cr、Cd、Ca七種金屬的動態(tài)。鉻(Cr)和鎘(Cd)是兩種重要的環(huán)境污染物，在土壤環(huán)境中具有穩(wěn)定、累計和不易消除的特點。本次對這兩種重金屬進(jìn)行監(jiān)測，結(jié)果顯示僅有10月份經(jīng)廢水灌溉的土壤中鉻(Cr)含量略高于對照樣地外，其余3個月的運(yùn)行監(jiān)測中均低于對照樣地，平均Cr的含量也低于對照樣地。在11月份的監(jiān)測數(shù)據(jù)中，廢水灌溉的土壤鉻(Cr)較7月份的初始值低，表明利用造紙廢水灌溉修復(fù)鹽堿化濕地能夠降低土壤中Cr含量。連續(xù)監(jiān)測土壤中的鎘(Cd)，均未檢出，表明在研究范圍內(nèi)，沒有受到鎘(Cd)污染。

2.4 對蘆葦生物量分配相關(guān)變量的影響

蘆葦對各器官生物量分配格局均為根>莖>葉>穗，但是經(jīng)過廢水灌溉的蘆葦對莖的生物量分配比未灌溉過的蘆葦有所增加，說明蘆葦在造紙廢水灌溉的情況下，增加地上部分生物量的分配，以增加整個植株的產(chǎn)量(圖3)。

圖3 不同條件下蘆葦根冠比的變化

如圖4所示，在葉重分?jǐn)?shù)(LMF)中，7月～9月期間，葉干物質(zhì)占植株總生物量的比重變化不明顯，可能由于葉生物量所占植株總生物量的比重不大所致。但10月～11月，經(jīng)廢水灌溉的蘆葦葉重分?jǐn)?shù)明顯高于對照樣地，表明經(jīng)廢水灌溉后，蘆葦?shù)纳L期有所延長。另外，10月、11月時，部分蘆葦?shù)娜~片開始凋零，穗中成熟的種子也開始隨風(fēng)飄落，可能也是10月、11月中葉和穗所占蘆葦總生物量的比重有所下降的原因之一。

圖4 不同條件下蘆葦葉生物量比的變化

3 黃河三角洲區(qū)域生態(tài)環(huán)境承載力提升對策

3.1 社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面對策

黃河三角洲地區(qū)資源是有限的，一旦開采過度、資源枯竭，將直接影響區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展。對此為推進(jìn)區(qū)域高質(zhì)量的發(fā)展，應(yīng)轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，從依靠資源能源轉(zhuǎn)變?yōu)橐揽靠茖W(xué)技術(shù)和創(chuàng)新，提高區(qū)域的產(chǎn)業(yè)綜合競爭力。

(1)對標(biāo)國際先進(jìn)行業(yè)，提高技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)新興行業(yè)的發(fā)展，例如海洋工程、海洋油氣、海洋能、海洋生物制藥等。

(2)優(yōu)化經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，加大科研力度，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)和方法，加強(qiáng)國際科學(xué)創(chuàng)新合作交流，提升科技研發(fā)能力，做好科研支撐與人才培養(yǎng)；將科學(xué)技術(shù)深入產(chǎn)業(yè)，與產(chǎn)業(yè)融合，實現(xiàn)供給側(cè)改革，做好生產(chǎn)、服務(wù)和品質(zhì)。

3.2 生態(tài)環(huán)境治理方面對策

良好的生態(tài)環(huán)境可以提高經(jīng)濟(jì)收入，保護(hù)環(huán)境具有不可估量的經(jīng)濟(jì)效益和價值。保護(hù)生態(tài)環(huán)境，需要劃定生態(tài)紅線，推動綠色發(fā)展。

(1)促進(jìn)環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展。進(jìn)一步推進(jìn)傳統(tǒng)能源的清潔化利用，打造綠色建筑，實現(xiàn)設(shè)計上的科學(xué)合理規(guī)劃。同時大力發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)，一方面扶植生態(tài)金融服務(wù)業(yè)，打造綠色銀行；一方面培育專業(yè)環(huán)保骨干企業(yè)，把綠色變成經(jīng)濟(jì)發(fā)展的資源。

(2)加快生態(tài)修復(fù)。發(fā)展保護(hù)國家公園的生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)工作，推動生態(tài)紅線區(qū)域的生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，加強(qiáng)了生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)能力：

(3)建設(shè)集監(jiān)測與預(yù)警功能為一體的環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測體系，完善生態(tài)環(huán)境災(zāi)害監(jiān)控預(yù)警和應(yīng)急機(jī)制?？茖W(xué)設(shè)計規(guī)劃，優(yōu)化排污口布局；運(yùn)用先進(jìn)科技設(shè)備與方法對水質(zhì)情況、排污口污染物排放量、海洋生物情況等進(jìn)行實時監(jiān)測，動態(tài)了解生態(tài)環(huán)境質(zhì)量及其生物多樣性。

(4)完善監(jiān)管體制。成立監(jiān)管小組，嚴(yán)格監(jiān)督管理海洋禁止區(qū)和限制區(qū)的污染排放；對海洋近海岸、海洋相關(guān)河流，實行聯(lián)合整治，嚴(yán)格實施污染物濃度控制與排放總量控制，加強(qiáng)入海污染物的防治工作。

(5)加大執(zhí)法力度，加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境的法治管理，嚴(yán)厲打擊危害生態(tài)系統(tǒng)的違法行為；聯(lián)動各相關(guān)地區(qū)政府部門，協(xié)同進(jìn)行環(huán)境監(jiān)督執(zhí)法，實現(xiàn)區(qū)域資料、數(shù)據(jù)、信息的共享，跨區(qū)域解決環(huán)境污染問題。

(6)建立信息共享平臺，及時發(fā)布年度環(huán)境公報，鼓勵群眾參與監(jiān)督監(jiān)管，加大環(huán)境保護(hù)的宣傳力度，依靠人民群眾共治共建、群策群力，樹立人人有責(zé)的觀念，打贏污染防治攻堅戰(zhàn)。

(7)加強(qiáng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，引導(dǎo)專研生態(tài)環(huán)境修復(fù)技術(shù)，助力恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)健康；科學(xué)制定漁業(yè)發(fā)展規(guī)模，開展“放魚養(yǎng)水”，實施漁業(yè)資源修復(fù)手段，延長產(chǎn)業(yè)鏈，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，形成科學(xué)、綠色的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。

5 結(jié)論

利用造紙廢水灌溉生態(tài)修復(fù)鹽堿化濕地過程中，能夠降低土壤重金屬含量。試驗結(jié)果表明，造紙廢水灌溉蘆葦濕地的廢水處理模式是可行的，既能有效處理造紙廢水，同時避免了土壤鹽堿化程度加劇，提高了蘆葦濕地系統(tǒng)的完整性和穩(wěn)定性。環(huán)境承載力涉及到多個學(xué)科，如環(huán)境科學(xué)、生態(tài)學(xué)、管理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等，急需學(xué)科之間的交叉融合，需要大量扎實的理論基礎(chǔ)，以實現(xiàn)區(qū)域環(huán)境承載力的評價分析，應(yīng)靈活應(yīng)用多種模型進(jìn)行動態(tài)模擬，并預(yù)警可能出現(xiàn)的安全風(fēng)險問題。