天然湿地水质净化研究进展(5)

自然湿地 水质净化 氮磷等去除机制

5期姚鑫等：自然湿地水质净化研究进展

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但其逆向过程同样应得到重视[54]。化学过程方面，Manahan研究了可溶性污染物质沉淀、絮凝反应及有机物质的氧化过程，认为化学过程(尤其是含氮有机物硝化)对植物吸收至关重要[55]。生物学过程方面，生物降解和植物吸收的作及其随季节的变化等也得到了考虑[56-58]。

近几年来在模型方面，人工神经网络模型开始运用于河流湿地水质净化，使对结果的模拟更趋于合理化，同时增强了非线性问题的处理能力[59-60]。机理研究方面，作为对河流自净化研究的补充，水体在河道中的二次污染的问题也得到了考虑，包括沿河道的新污染物质的加入[61]，以及沉积污染物质通过离子交换或再悬浮过程释放进入水体[62]。这些研究目前已成为河流水质净化研究的最新热点。

欧几乎所有泥沼湿地都被排干用于农垦，我国的三江平原沼泽湿地在50年内减少了80%[73]。如今环境问题日益严重，欧洲许多国家开始考虑恢复这些泥沼湿地，保护农村居民饮用水安全[74]。在欧洲的带领下，俄国及南亚的一些国家也提出了不同程度的泥炭湿地恢复计划并取得了一定的成效[75]。相比这些国家而言，国内的泥炭湿地恢复起步较晚，但发展趋势良好，先后建立了长白山地区的黄泥河、小兴安岭地区的乌伊岭、三江平原的七星河等保护区，并在宣传教育等方面取得了一定的成果[76]。

3.4小结

以上3种自然湿地的水质净化研究较多，主要原因有2点：①岸坡湿地、河流湿地以及泥沼湿地都是常见的自然湿地类型，尤其是泥沼湿地，是分布最广泛的自然湿地。②)社会经济发展的需要。农业的发展带来了非点源污染，导致了农业区周边水体的富营养化问题，使岸坡湿地作为农业区和河流水系之间缓冲带的作用得到重视；工业废水排放带来的点源污染直接进入河道，这推动了河流自净能力的研究；采矿等工业活动引起的重金属污染则是泥炭沼泽去污研究的起因。

3种自然湿地水质净化研究进展既有共同点，也有各自的特色。共同点在于湿地的净化机理，不同研究者的工作都是针对湿地内部共同的物理、化学和生物过程展开，其研究结论也基本类似。岸坡湿地的研究特色在于其注重从流域的角度考虑湿地的规划管理，以求最大程度上发挥其水质缓冲带的作用；河流湿地的研究特色在于其起步较早，逐步完善了一套数学研究方法，模型的开发和使用更为成熟；而泥沼湿地去污往往针对工业点源展开，在湿地的利用、管理上更接近于人工湿地，部分泥沼湿地通过人工引种湿生植物以增强去污效果，与人工湿地并无明显界限。

3.3泥炭沼泽湿地

泥炭沼泽湿地(fen,bog)，一般可称为泥炭地(peatland)，部分学者认为严格意义上两者概念有别。表层有一定厚度的泥炭积累，常年或季节性积水，是自然湿地主要类型之一。利用泥炭沼泽净化污水的研究起源于泥炭学研究，早期的研究者发现泥炭对废水中的有毒物质，特别是对重金属元素有较强的吸附作用[63-64]，其处理工业废水因具有简便、有效、经济等优点而备受重视。最早利用泥沼湿地去污始于1955年，用于沉积矿业的废水[65]。

泥炭沼泽的污水净化功能主要依靠泥炭的物化特性，McKay认为泥炭对金属离子的吸收、吸附过程符合Langmuire吸收模型，并计算了不同离子的平衡参数[66]。Gardea等人发现该吸收过程同时受到泥沼地PH值以及腐殖质中羧基含量的影响[67]，Brown等肯定了PH值的作用，并认为PH在3.5～6.5之间时，泥炭地能发挥最好的吸收效果，同时他认为离子竞争也对最终吸收效果产生一定影响[68]。

随着研究的进一步深入，泥沼对富营养化的控制作用得到了发掘。Heikkinen等人发现泥炭地的阳离子交换性质与其去氮能力之间有一定联系[69]，Sokolowska等则发现泥炭地的温度能影响内部氮的吸收[70]。Bobbink等通过详细的研究认为，泥炭沼泽属于含氮量偏低的生态系统，氮是影响植物生长的限制因子，对外源氮的年均截留率达80%左右[71]。

机理研究不断完善的同时，利用泥沼去污的工程建设也得到一定的发展。1980年以后，许多科研工作开始考虑对泥炭湿地加以适当改造，以增加其去污能力，如Ulrich等在泥炭沼泽内部引种香蒲，以增加其富营养化去除功能，泥沼去污逐步向人工控制的方向发展，与人工湿地有了一定的共性[72]。

进入21世纪，泥沼湿地去污的重点转向自然，。100，全4展望

自然湿地的水质净化研究已经取得了一定的进展，但随着环境问题的日益突出，这一领域仍然会有很大的发展空间，其中自然湿地边界的确定和相关研究可能成为今后研究的热点。以目前的研究来看，湿地内部机理研究较多，而边界处的物质、能量交换过程的研究相对较少，对于自然湿地而言，其边界并不明显，确定边界范围的方法尚无定论[77]

。边界区中发生的湿地与外部环境之间的物质、能量交换过程对湿地去污的影响十分关键。退化自然湿地恢复的方法和评价。在退化湿地的原址恢复自然湿地，，