人工沟渠湿地的现实意义与存在的问题

1、人工沟渠湿地的现实意义与存在的问题关键词 人工沟渠湿地;污染物;物种多样性1 定义与内涵 人工沟渠湿地主要指以排水和灌溉为目的人工挖掘的水道,作为排水和引水的廊道改善了土壤的结构,促进了作物的生长,从而提高了农作物的产量。同时,人工沟渠这种景观的存在对周围的环境也产生了巨大的影响1。 2 价值与意义 对近几年来国内外的研究成果进行分析,总结人工沟渠湿地对生态环境的重要意义。了解国内外的对人工沟渠湿地的研究状况有助于提供可靠的设计依据。 2.1 去除污染物 由于排水中含有的各种各样的污染物,因此具有排水功能的人工沟渠湿地研究的比较多。Bouldin等评估了农业沟渠对砷的去除能力,研究发现农业沟渠

2、能够有效的去除有毒元素砷2。Louchart等人在地中海地区研究了水流中锌元素的迁移情况,沟渠能有效降低进入河流的农业排水沟渠系统中污染物潜在毒性影响。Smith对瓦沟水中有机碳颗粒物和磷的研究表明,沟渠对有机碳颗粒物和磷有重要的滞留作用。 在国内也有大量的有关排水沟对排水中污染物去除的研究。尹澄清等对白洋淀水陆交错带对陆源营养物质的截留作用进行了初步研究。曲向荣对辽东湾芦苇湿地对陆源营养物质净化作用进行了初步研究,结果表明沟渠对各种形态的氮、磷具有很好的滞留作用。姜翠玲等人对沟渠湿地作了长期大量的试验研究,如沟渠湿地对农业非点源污染物的净化能力3。 人工沟渠可以对各种污染物进行截流和去除,但

3、是管理不当也可能导致整个沟渠系统物质元素的单向丧失和沟渠系统外环境的污染和破坏,具有排水功能的沟渠,如果管理不善,可能导致污染物对水土环境产生二次污染。Mats Astrom4在西芬兰通过两小溪流水的物理化学属性对比,研究发现虽然人工排水沟对流量过程线没有任何重要影响,但是它导致水中Mn、Ca、Mg悬浮物质和碱度的增加,TOC和H3O 浓度的降低,而对Al和Fe来说有一个控制机制的变化。Minh和Tucker的研究结果表明如果不对沟渠流出物进行处理,将会给沟渠及其周围的环境带来危害。其中,Jan等人的研究表明其会造成沟渠富营养化。在国内,张芸通过研究三江平原排水沟渠,得出沟渠排水导致大量离子、

4、营养元素和重金属元素丧失是造成沼泽退化的原因之一5。 2.2 保持物种多样性 据加拿大南部魁北克农业景观物种统计,临近水沟的湿地本地种比临近农田要多,所以沟渠保存了湿地的种源13。Grootjans等在研究长期排水对湿地物种丰富度的影响时发现,沼泽地中丧失的许多物种在沟渠中存活了下来,沟渠保留了湿地30%上的物种。 在国内,费永俊等对荆州市西郊乡村沟渠湿地植物种类、数量特征、物种多样性指数和植被类型进行了初步的研究,研究结构表明:沟渠岸边植物种类分属17科35属39种,群落结构水平分布格局为斑块状;沟渠湿地植物10科16属18种,分为3种生活型,即挺水植物、浮水植物和沉水植物6。 3 存在的问

5、题 截止目前,已有相当数量的人工沟渠湿地应用于实际,但是在设计过程中还是存在各种各样的问题。 3.1 计算模型研究的滞后 在人工沟渠相关的模型研究上面也有一些成果。法国利用修改了的TOPOG水文模型计算出了人工网络(包括沟渠、树篱、公路和河流)的汇水面积,并得出沟渠收集的水量要大于公路和树篱但是小于河流的一般结论。Adrian Armstrong利用DITCH模型成功的预测了英国Norfolk Broads和Somerset Levels区域两块湿地水位行为模式,其中土壤的水力导度很大程度上影响着沟渠水位对潜水位的控制程度7。目前,国外有关人工沟渠的水文效应研究比较多,但是研究不系统,仅停留在

6、某一方面和某一个过程的研究上,极不利于人工沟渠水文效应的发挥。国内对该方面的研究更少,尚属空白,极不利于湿地、农田保护与管理工作的开展。同时,也给设计部门造成了不小的难题。 3.2 经济效益评价较困难 生态效益评价比较困难,目前还没有统一的评价标准。因此,人工沟渠湿地的经济效益评价显得比较困难。而且,在人工沟渠的基础上建立沟渠湿地,难以避免给沟渠的功能产生一定得影响,如何在充分发挥沟渠输水功能的前提下,将生态效益最大化也难于定量计算与评价。经济效益难于评价,给沟渠湿地的应用与推广造成了一定的困难。 参考文献 1郗敏,吕宪国,刘红玉.人工沟渠的生态环境效应研究综述J.生态学杂志,2005,24(

7、12):1471-1476. 2Bouldin JL,Milam CD,Farris JL.Evaluating toxicity of Asana XL (esfenvalerate) amendments in agricultural ditch mesocosms J.Chemosphere,2004,56(7):677-683. 3姜翠玲,崔广柏,范晓秋,章亦兵.沟渠湿地对农业非点源污染物的净化能力研究J.环境科学,2004,25(2):125-128. 4Astrom M,Aaltonen EK,Koivusaari J.Effect of ditch in operations

8、on stream-water chemistry in a boreal forested catchment J.Sci. Environ,2001,279(1=3):117=129。5张芸.排水对三江平原沼泽湿地土壤中化学元素的影响J.农村生态环境,2001,17(1):9=12. 6费永俊,刘志雄,叶玉娥.荆州市西郊乡村沟渠湿地植物群落结构初步研究J.长江大学学报:自然版,2005,2(2):10-15. 7Bierkens MFP,Wesseling JG.Comparison of two modes of surface water control using a soil water model and surface e