人工濕地的生態(tài)效益
1.維持生物多樣性
雖然人工濕地沒(méi)有自然濕地那樣十分豐富的物種，但水田、水塘、湖泊等水域地區(qū)生長(zhǎng)的動(dòng)植物種類也很多，例如：水田中生育的植物隨季節(jié)和水田的狀態(tài)有所不同。在春耕之前，在水田中生長(zhǎng)著雀枕草、野花之類，在干季則有蓮花草、野菊草等生長(zhǎng)，在濕季則有田芥、六節(jié)草等發(fā)育。在水田雜草中還有很多濕生植物，以及水豆兒、黑藻、水葫蘆等水生植物，說(shuō)明水田是多樣的濕生、水生植物的生育地。另外， 在水田中的動(dòng)物也是多樣的。龍蝦要在水田中度過(guò)一生，青蛙、蜻蜓等要在水田中產(chǎn)卵，并且是幼蟲(chóng)的生息場(chǎng)地，鷺鳥(niǎo)之類的水鳥(niǎo)要在水田中覓食。水田中還有高目魚(yú)、田螺等生存，以及生活在葉面的半翅蟲(chóng)等。這些動(dòng)物中有草食性動(dòng)物，也有肉食性動(dòng)物，水田中的多樣生物組成了復(fù)雜的食物鏈。同樣，在水塘和湖泊中也生長(zhǎng)有大量的水生植物和各種各樣的魚(yú)類、蝦、蟹、蚌等動(dòng)物和微生物，為鳥(niǎo)類、魚(yú)類提供豐富的食物和良好的生存繁衍空間，對(duì)物種保存和保護(hù)物種多樣性發(fā)揮著重要作用。人工濕地也是重要的遺傳基因庫(kù)，維持野生物種種群的存續(xù)、篩選和改良具有商品意義的物種。而這些生物的存在，為我們提供了很高的經(jīng)濟(jì)實(shí)用和科學(xué)價(jià)值。
2.調(diào)節(jié)流量，控制洪澇
濕地是蓄水防洪除澇的天然“海綿”。 濕地是一個(gè)巨大的蓄水庫(kù)，可以在暴雨和河流漲水期儲(chǔ)存過(guò)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(hù)濕地就是保護(hù)天然儲(chǔ)水系統(tǒng)。由于我國(guó)降水的季節(jié)分配和年度分配不均勻，通過(guò)天然和人工濕地的調(diào)節(jié)，儲(chǔ)存來(lái)自降雨、河流過(guò)多的水量，從而避免發(fā)生洪澇災(zāi)害，保證工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有穩(wěn)定的水源供給。長(zhǎng)江中下游的洞庭湖、鄱陽(yáng)湖、太湖等許多湖泊發(fā)揮著儲(chǔ)水功能，防止了無(wú)數(shù)次洪澇災(zāi)害;許多水庫(kù)，在防洪、抗旱方面發(fā)揮了巨大的作用。上海位居太湖流域的下游，黃浦江貫穿上海市全境，也是目前整個(gè)流域唯一敞開(kāi)的行洪排澇的通道。而一旦黃浦江受河口高潮頂托，極易因洪致澇，形成大面積澇災(zāi)。另一方面，由于上海城市化的飛速發(fā)展，上海中心城市面積由1986年300多km2發(fā)展到現(xiàn)在的600多km2，而城市的地圈系統(tǒng)(包括河、湖、水庫(kù)、植被等)對(duì)過(guò)多的水的蓄、泄、攔的容量和能力大小，即下墊面的情況也有顯著變化，同時(shí)也產(chǎn)生了大城市的“雨島效應(yīng)”。據(jù)龍華氣象站最近10年的暴雨記錄初步分析，10年來(lái)的上海的暴雨強(qiáng)度是以前平均的1.33倍，增加了1/3，說(shuō)明城市暴雨強(qiáng)度增加明顯。但與此同時(shí)，城市內(nèi)河道的治理工作嚴(yán)重滯后，外圍城市排澇建設(shè)也很落后于發(fā)展的步伐，加之城市化過(guò)程中，人為填沒(méi)大量河道。上海市水資源普查結(jié)果表明，全市河湖面積已從八十年代的11.1%下降到8.4%，目前集中城市化地區(qū)河網(wǎng)水面率不足2%，容蓄雨水能力銳減，所以這個(gè)人口集中、經(jīng)濟(jì)集中、高科技集中的國(guó)際性城市的排水問(wèn)題不容樂(lè)觀。
1999年梅雨期上海地區(qū)受災(zāi)，也讓我們看到了在蓄水防洪能力上的不足。其中成災(zāi)原因之一就是近年來(lái)由于河道自然淤積及城市化建設(shè)填堵河道等原因，使水面積減少較快。如青浦區(qū)水面積減少了19%，從60年代以來(lái)因圍墾、淤積和近年來(lái)工業(yè)開(kāi)發(fā)填堵河浜而喪失的湖泊、河道庫(kù)容約0.75億m3;松江區(qū)水面積也由原來(lái)的11%減少到8%;金山區(qū)水面積也減少到8.6%。因此，盡管近來(lái)大力疏浚河道，但西部松、金、青三區(qū)淤積土方量仍達(dá)0.5億m3以上，河網(wǎng)調(diào)蓄能力大幅度降低。以青浦區(qū)為例，若原有0.75億m3河道庫(kù)容能保留至今，雨水經(jīng)其調(diào)蓄，預(yù)計(jì)可以大幅度減少受災(zāi)面積。
上海郊區(qū)大量人工濕地的存在，恰恰可以在一定程度上彌補(bǔ)蓄水防洪除澇之不足，緩解城市在汛期的排水問(wèn)題。雖然在上海近郊沒(méi)有大型的水庫(kù)，但有大量水田、水塘、小型湖泊、溝、渠等人工濕地，當(dāng)這些大量的人工濕地被合理利用，可以連接成一個(gè)龐大的蓄水防洪除澇系統(tǒng)。所以人工濕地在調(diào)蓄洪水，抵御洪澇自然災(zāi)害方面的作用是不容忽視的。
3.補(bǔ)充地下水
人工濕地可以為地下蓄水層補(bǔ)充水源，從濕地流入到蓄水層的水可成為淺層地下水系統(tǒng)的一部分得以保持，淺層地下水系統(tǒng)可為周圍地區(qū)供水，維持水位，或最終流入深層地下水系統(tǒng)。如果濕地受到破壞或消失，就無(wú)法為地下蓄水層供水，地下水資源就會(huì)減少。 由開(kāi)采地下水而引發(fā)的上海地面下沉的問(wèn)題已成為上海城市安全的心腹大患。據(jù)上海市水務(wù)局公布的《上海市水資源普查報(bào)告》顯示，最近幾年來(lái)，雖然地下水開(kāi)采量逐漸壓縮，但是上海的地面沉降尚未有明顯減少，如1999年，上海中心城區(qū)平均沉降量為10.74mm。要補(bǔ)充被開(kāi)采或流失的地下水資源，進(jìn)一步控制上海地面的沉降，人工濕地的作用不容忽視。
4.降解污染物
一方面，人工濕地有助于減緩水流的速度，當(dāng)含有毒物和雜質(zhì)(農(nóng)藥、生活污水和工業(yè)排放物)的流水經(jīng)過(guò)濕地時(shí)，流速減慢，有利于毒物和雜質(zhì)的沉淀和排除。另一方面，當(dāng)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類其它活動(dòng)等自然過(guò)程產(chǎn)生的農(nóng)藥、工業(yè)污染物、有毒物質(zhì)進(jìn)入濕地，濕地的生物和化學(xué)過(guò)程可使有毒物質(zhì)降解和轉(zhuǎn)化，一些人工濕地植物像蘆葦、水湖蓮等也能有效地吸收有毒物質(zhì)，使當(dāng)?shù)睾拖掠螀^(qū)域受益。所以不少人工濕地可以用做小型生活污水處理地，這一過(guò)程能夠提高水的質(zhì)量，有益于人們的生活和生產(chǎn)。目前，全國(guó)已有不少城市在利用人工濕地治理河流、湖泊等水污染問(wèn)題上取得良好成效，其成功經(jīng)驗(yàn)值得上海在水污染處理上借鑒。
目前，在上海市松江區(qū)五厙現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范區(qū)已建成“人工濕地”面積為1800m2;上海市嘉定區(qū)等地的“人工濕地”也即將建成，在這類人工濕地中選栽的植物和填料，可對(duì)污水產(chǎn)生化學(xué)、物理、生物等作用，污染物被削減，水質(zhì)得到改善。這些人工濕地在上海污水處理問(wèn)題上重要作用的發(fā)揮，讓我們看到了人工濕地對(duì)大上海“環(huán)保工廠”的獨(dú)特作用。
利用人工濕地治理河流硝酸鹽氮污染也有顯著效果，而且工程投資少、運(yùn)行費(fèi)用低。如何治理河流硝酸鹽氮污染一直是困擾環(huán)境保護(hù)工作者的難題，而美國(guó)農(nóng)業(yè)研究局的科學(xué)家在北卡羅來(lái)納州杜普林縣的赫林馬什河上率先嘗試了人工濕地治理法。人工濕地依靠植物吸收及厭氧菌脫氮雙重作用去除水中的硝酸鹽氮。據(jù)測(cè)定，在溫暖月份，每公頃濕地日去除硝酸鹽氮3kg以上。進(jìn)入濕地前河水中硝酸鹽氮濃度為7mg/l，流出濕地后硝酸鹽氮濃度降為2mg/l以下。
經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，由許多溝塘組成的多水塘人工濕地系統(tǒng)能夠有效地控制面源污染。農(nóng)業(yè)區(qū)域的面源污染是引起湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因之一。多水塘系統(tǒng)是用于灌溉的中國(guó)古代發(fā)明，它由許多溝塘組成，星羅棋布地分布在農(nóng)田中。研究人員在巢湖六叉河小流域的長(zhǎng)期試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，多水塘系統(tǒng)能夠顯著地降低徑流速度，具有貯存暴雨徑流，減少水、懸浮物和磷元素輸出的強(qiáng)大功能。在面積為6.9 km2的六叉河小流域，多水塘系統(tǒng)平均每年可截留固體懸浮物和磷分別達(dá)14.38×106 kg和7016 kg。其中，灌溉是磷循環(huán)和去除的有效途徑。采用多水塘系統(tǒng)使寶貴的養(yǎng)分資源循環(huán)利用，能減少湖泊的磷氮負(fù)荷，是控制面源污染的可持續(xù)方法。因此，多水塘系統(tǒng)不僅在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)灌溉方面有重要作用， 而且對(duì)徑流的截留、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的儲(chǔ)存、水的循環(huán)利用及促使沉積有多方面作用，多水塘系統(tǒng)是控制農(nóng)業(yè)面源污染、使寶貴的營(yíng)養(yǎng)元素多次循環(huán)的一種可持續(xù)方法。
從上面的分析可以看到人工濕地在清除、轉(zhuǎn)化污染物和毒物方面的作用的確不容小視。目前，上海主要水域如黃浦江、蘇州河等，污染問(wèn)題雖然較過(guò)去有所好轉(zhuǎn)，但一些水質(zhì)指標(biāo)仍然較差。上海要進(jìn)行河道或普通生活污水處理，可以采用污水截流外排的污水處理方案，即將污水截流后外排長(zhǎng)江口和東海，利用大水體進(jìn)行稀釋自凈的方法，但我們更可以利用市郊的人工濕地治理河流、湖泊等水污染，這樣不僅能夠收到良好的治理效果，而且經(jīng)濟(jì)投入少，運(yùn)行費(fèi)用低。
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