书城科普读物星球保卫战:守护最后一块湿地
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第17章 湿地美容—让湿地青春焕发(1)

湿地是一种独特的生态系统,是受水陆双重作用而形成的,它有着自然界生物种类最为多样的生态景观,也是人类赖以生存的环境。湿地在蓄洪防旱、调节气候、控制土壤侵蚀、促淤造陆、降解环境污染等方面发挥着不可替代的作用。所以,人类要尽其所能地保护湿地、恢复湿地。

§§§第一节构建湿地生态环境

黄河滚滚,东流入海。从青藏高原巴颜喀拉山到渤海湾,黄河孕育了沿线 5000余千米的华夏文明,九曲黄河,同时造就了中国温带最广阔和最完整以及最年轻的湿地,著名的黄河三角洲,这也归功于它所携带的大量泥沙。

黄河三角洲湿地中珍稀濒危鸟类众多,鸟类资源十分丰富。自然保护区属国家一级,内共有鸟类 265种。由于近几十年环境的恶化,保护区中一些珍惜水鸟也面临威胁,所以保护区中的工作人员也进行了一系列的保护活动。

朱书玉是保护区的工作人员,他和黄河三角洲湿地一起成长,在保护区工作 19年,熟悉这里的水鸟,在他的带动下,保护区的 3个管理站2005年开始了每天必做的鸟类监测工作,也正是在她们的努力之下,奠定了日后开展的鸟类生境恢复工作,而他们对东方白鹳的“安家工程”则是最为兴奋的一件事。

目前全球仅存 2500~ 3000只东方白鹳,它属于濒危物种,主要在俄罗斯东南部和我国东北地区进行繁殖。

保护区在 2003年的黄河口管理站的一根废弃电线杆上发现了东方白鹳,它们是一对筑巢繁殖的东方白鹳,这是首次。虽然这次繁殖由于人为干扰以失败告终,但至少说明它们可以在这个地区繁殖,这很让朱书玉等兴奋。2005年 3月,两对东方白鹳在电线杆上筑巢,电线杆是大汶流湿地补水区内的,而 5月,两个巢内都有了雏鸟。自此以后,到黄河三角洲繁殖的东方白鹳每年都会增加,这不能不说是一件可喜的事情。

因缺少适宜筑巢的高大乔木,所以东方白鹳将电线杆作为巢址,但问题也随之而来,这让电力部门很为难,因为电线里输送的是 10万伏的高压电,而一旦短路,工业生产等就会遭受重大的损失。

2007年,保护区架起了自行研发的招引杆,目的是为了解决这个问题,有 21根,高达 10米,而人工巢就是招引杆顶端的“井”字形铁架。2010年略施改造后,当年就有 5对东方白鹳在来到这里,并且在人工招引巢内繁殖。

对于东方白鹳的保护,引来了它们的“落户”,这也使这里赢得了“东方白鹳之乡”的美誉,这样的好成绩让这里的人感受到了喜悦。

在 2011年,他们在保护区内建了 8个总面积达 300亩的繁殖岛,模拟鸟类的自然繁殖生境,对鸟类的保护做出了贡献。

朱书玉介绍“今年夏天效果非常明显,每个岛都有近 3000只鸟,主要是鸥嘴噪鸥、普通燕鸥、黑嘴鸥、鹮嘴鹬和白额燕鸥”。而之后又有 6个繁殖岛被建立,总面积约 140亩,而现在,这些繁殖岛也都在使用当中。

人工湿地在低成本治理污水方面显示出极大的优势,具有广阔的发展前景。中国在人工湿地处理污水方面,已经从技术研究和发展阶段转向实际应用阶段。深圳洪湖人工湿地系统日处理污水 1000吨,对主要污染物的去除率达到 80%以上。目前,深圳已新建和设计了更大规模的人工湿地项目,人工湿地处理污水总能力将达到每天 4.2万吨。上海南汇污水处理厂利用天然芦苇湿地处理污水,日处理污水能力达 5万吨。云南省澄江县抚仙湖窑泥沟人工湿地,年净化污水350万吨,水质可达到地表水Ⅲ ~ Ⅳ类标准。云南省将在九大高原湖泊大力推广人工湿地技术。

人工湿地一般由人工基质和生长在其上的水生植被(如芦苇、香蒲、苦草等)组成,形成基质—植物—微生物生态系统。当污水通过该系统时,污染物质和营养物质被吸收、转化和分解,从而使水体得到净化。人工湿地是一种开放、发展、自我设计的生态系统,涉及多级食物链,形成了内部良好的物质循环和能量传递。

基质、植物、微生物与潮湿的环境共同构成了人工湿地的基本要素,形成了湿地特有的生态系统。基质为微生物的生长提供稳定的附着表面,为湿地植物提供载体和营养物质;湿地植物除直接吸收营养物质、富集污染物外,还为根区微生物的生长、繁殖和降解污染物提供氧气,植物根系维持湿地水力传输;附着在基质和植物根系的微生物的活动降解污染物,并为植物提供氧分。

污水通过湿地时,湿地植物的截流和基质使颗粒性污染物淤积沉淀;水体中的有机物在湿地食物链中循环转移和无害化。根系好氧区自养型亚硝化菌和自养型硝化菌将水中的氨态氮转化为硝态氮,湿地厌氧区的异养型反硝化细菌将硝态氮转化为氮气而逸出水面。同时,植物自身对氮、磷等污染物的吸收和对水体的净化也发挥着重要作用。人工湿地对污水的处理是物理、化学、生物作用的结果,湿地土壤、水生植被和微生物是湿地发挥净化作用的三个主要因素。在污水流经湿地过程中,湿地土壤的吸附、过滤,植物的吸收、固化、转化、代谢及微生物的分解、利用、异化等作用互相关联,共同影响最终净化效果。

湿地建设受到可利用面积、建造成本、水体污染性质、出水水质要求及气候等因素影响。在规划建设湿地时应综合考虑上述各种影响因素,适宜遵循以下原则:设计要尽量简单;维护保养费用最小;尽量利用自然能源如太阳能、风能和水的自然流动等;以极限环境(暴雨、洪流、干旱、污染负荷等)为设计标准;与景观结合;要接近自然,避免过分工程化。

人工湿地按水流形态分为两种基本类型,即表面流湿地、潜流湿地,这两种类型可以复合使用。

1.表面流人工湿地

表面流湿地向湿地表面布水,水流呈推流式前进,整个湿地表面形成一层地表水流直至终端,完成整个净化过程。湿地纵向有坡度,底部不封底,土层不扰动,但其表面需人工平整造坡。废水引入湿地后,在流动过程中,与土壤、植物特别是植物水下根、茎部生长的生物膜接触,通过物理、化学及生物反应过程得到净化。这类湿地没有堵塞问题,可以承受较大的水力负荷。

2.潜流人工湿地

潜流人工湿地由土壤或不同类型介质和植物组成。床底有隔水层,纵向有坡度。进水端沿床宽构筑有布水沟,内置砾石。废水从布水沟引入床内,沿介质下部潜流呈水平渗透前进,从另一端出水沟流出。在水端砾石层底部设置多空集水管,可与能调节床内水位的出水管连接,以控制、调节床内水位。床体内填充沙砾石、炉渣等水力传导性能及吸附性能良好的材料,生态床上部种植常绿的水生植被,通过介质吸附和微生物的作用来强化系统的除磷脱氧效果。在人工湿地系统中,污水在湿地床的表面下流动,一方面可以充分利用填料表面生长的生物膜、丰富的植物根系及表层土和潜流人工湿地填料的截流等作用,提高处理效果和处理能力,另一方面由于水流在地表下流动,保温性好,处理效果受气候影响较小,且不影响环境。

要因地制宜地选择场地,尽量选择有一定自然坡度或经济价值不高的荒地,同时要考虑洪水对湿地的破坏影响。选择场地时要考虑如下因素:

(1)当地的土地利用条件与土地面积。

(2)地形地貌:地面坡度不小于2%,土层厚度大于 0.3米。

(3)植物种类选择:最常用的植物有芦苇、灯心草、香蒲等。

为了更好地保护湿地,在 2004年,国务院办公厅出台相关政策,即《关于加强湿地保护管理的通知》规定,其中要求“对不具备条件划建自然保护区的,也要因地制宜,采取建立湿地保护小区、各种类型湿地公园、湿地多用途管理区或划定野生动植物栖息地等多种形式加强保护管理”。自从这个《通知》为人们所熟知之后,各地兴起了建设湿地公园的热潮,北京延庆三里河、厦门马銮湾、宁夏北月海、银川西湖等地都建设了湿地公园。另外,在香港特别行政区,政府还建立了具有国际性的湿地公园——香港米埔国际湿地公园,它为世界其他各国保护湿地的行动做出了表率。除此之外,国家积极推动湿地公园的建设,因为它不仅可以帮助湿地恢复,而且可以发展旅游业,给当地带来经济效益,正所谓实现生态效益与经济效益双赢。

1.城市湿地公园的规划理念

城市湿地公园规划应以湿地的自然复兴、恢复湿地的领土特征为指导思想,以形成开敞的自然空间和湿地公园的定义与概念地带、接纳大量的动植物种类、形成新的群落生境为主要目的,同时为游人提供生机盎然的、多样性的游憩空间。因此,规划应加强整个湿地水域及其周边用地的综合治理。其重点内容在于恢复湿地的自然生态系统并促进湿地的生态系统发育,提高其生物多样性水平,实现湿地景观的自然化。规划的核心任务在于提高湿地环境中土壤与水体的质量,协调水与植物的关系。

2.城市湿地公园的规划目标

城市湿地公园规划的总目标在于减少城市发展对湿地环境的干扰和破坏、提高湿地及其周围环境的自然生产力,通过恢复湿地原有的自然能力,使其具备自我更新的能力,并使周围用地的土壤状况得到改善,为植被的恢复创造条件,从而使城市湿地更加富有生命力。同时,还应在城市的各种用地需求之间建立一种平衡,并寻求建立更好的新型共存方式,实现城市湿地环境的可持续发展,在此基础上营造新的城市公园类型,满足市民日益增长的接近自然的需求。

此外,随着湿地自然生态环境的改善,将为周边的城市、乡村、农业、旅游等行业的发展带来新的契机;自然化的城市湿地公园景观,将成为市民游憩娱乐的新热点。

3.城市湿地公园的规划方法

为了实现城市湿地公园的规划目标,必须将湿地的整治与景观规划结合起来。首先应开展深入细致的调研工作,从不同层面、不同元素着手,如地下水位、不同层次的土壤结构、不同层面的构成材料等地下状况,及其动植物在地面上形成的痕迹、动物的活动习性、景观要素的变化规律等外貌特征,达到由表及里的规划深度。规划应紧紧围绕“水”的主题,将湿地公园作为生物与能量交换的生态廊道,联系周边的绿地、林地、农田、城市、乡村等各类生态系统,共同形成新的景观整体。

因此,城市湿地公园规划要将构成湿地整个物质循环圈中的各种要素,如水体、农田、土壤、植被、动物、自然状况、生态系统等等,作为规划的基本要素,融入形成整体性的领土景观规划要求之中。尤其是湿地环境中的各种自然元素,无论其状态如何,自然的或经过人工处理的,都应作为规划中的最重要元素,以构成城市湿地公园景观类型及景观特色的框架。

4.城市湿地公园的规划措施

第一,城市湿地公园规划最重要环节之一,在于实现水的自然循环。首先,要改善湿地地表水与地下水之间的联系,使地表水与地下水能够相互补充。其次,应采取必要的措施,改善作为湿地水源河流的活力。

第二,城市湿地公园规划的另一最重要环节,是采取适当的方式形成地表水对地下水的有利补充,使湿地周围的土壤结构发生变化,土壤的孔隙度和含水量增加,从而形成多样性的土壤类型。

第三,城市湿地公园规划还应从整体的角度出发,对周边地区的排水及引水系统进行调整,确保湿地水资源的合理与高效利用。在可能的情况下,应适当开挖新的水系并采取可渗透的水底处理方式,以利于整个园区地下水位的平衡。

第四,土壤作为景观规划的要素之一,在土层剖面上是由不同材料叠加而成的。不同的土壤类型产生了不同的地表痕迹和景观类型。城市湿地公园规划必须在科学的分析与评价方法基础上,利用成熟的经验、材料和技术,发现场地自身所具有的自然演进能力。