ISSN100922722 Marine Geology Letters 海洋地质动态 2006,22(11)∶7—12文章编号:100922722(2006)1120007206
湿地生态系统的地球化学研究
王红晋1,2,叶思源2,杜远生1
(1中国地质大学(武汉)地球科学学院,武汉430074;2青岛海洋地质研究所,青岛266071)
摘 要:湿地作为一个特殊的生态系统,在维持生物多样性、调蓄洪水、降解污染物、调节气候等方面发挥着重要作用。总结概括了当前湿地生态系统中有关地球化学研究的现状,包括湿地生态系统中的持久性有机污染物(POPs)和重金属研究及人为影响,生命元素碳、氮、磷的研究及环境意义,湿地系统的稳定同位素研究3个方面。
关键词:湿地;POPs;重金属;碳;氮;磷;稳定同位素;环境意义
中图分类号:P941.78 文献标识码:A
根据Ramsar公约对湿地的定义,湿地系天然或人工,长久或暂时之沼泽地、泥炭地或水域地带,带有或静止或流动,或为淡水、半咸水或咸水水体者,包括低潮时水深不超过6m的水域。
湿地作为水陆过渡带,在维持生物多样性、调蓄洪水、降解污染物、调节气候等方面发挥着重要作用,因此湿地成为当前研究的一大热点。本文将从湿地系统中的持久性有机污染物(PO Ps)和重金属研究及人为影响,生命元素碳、氮、磷和硫的研究及环境意义,湿地系统的稳定同位素研究3个方面,总结概括当前湿地生态系统中有关地球化学研究的现状。
1 湿地系统中的持久性有机污染物(PO Ps)与重金属研究
1.1 持久性有机污染物(POPs)
持久性有机污染物(PO Ps)是指对于生物代谢、光解、化学分解等具有很强的抵抗能力的天然或人工合成的有机污染物。PO Ps具有半
收稿日期:2006208204
作者简介:王红晋(1979—),女,在读研究生,从事生态地球化学研究.Email:whongj228@https://www.doczj.com/doc/308396605.html, 挥发性,能够在大气环境中长距离迁移和沉积,从而在那些从来没有使用过PO Ps的地区也能找到其存在,并很难分辨来源。因此,国际组织已经呼吁开展全球性的行动以减少和消除这些物质。目前,国内对湿地系统的POPs研究还比较少。
目前,对POPs的测量分析主要是采用气相色谱-质谱法。利用此方法可以研究湿地各介质PO Ps的污染状况、污染来源[123]及生物富集效应[4]。POPs的污染来源主要是由人类活动造成的,如垃圾、木材、煤和石油等的燃烧,还有城市污水的排放;大气沉降也是污染物的一个重要来源。
面对POPs的污染日益加重,很多学者将目光投注在利用建立人工湿地来吸收降解污染物,但对天然湿地中POPs污染物处理的研究几乎没有。湿地作为一个特殊的生态系统,其环境意义不容忽视,一旦被破坏,后果同样很严重。因此,我们应加强对天然湿地的环境治理与保护。
1.2 重金属
重金属是一类典型的累积性污染物,可通过食物链逐渐传递富集,在某些条件下可以转化为毒性更大的金属有机化合物,过高的重金属浓度对植物及鱼类等影响显著。湿地重金属
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的研究已受到许多学者的关注[5]。目前,对湿地重金属的研究主要集中在污染物分布规律以及生物富集与降解研究等方面。
重金属在湿地沉积物中的含量分布存在一定的规律,并且与邻近水源有很大关系,剖面上部沉积物中的重金属有大幅度增加的现象,与TOC含量呈显著相关;与此相反,下层的重金属含量相对较低。那些水源相对稳定的沉积柱中的重金属与TOC表现出更显著的相关性。越靠近河流,淹没频率越高,湿地表层沉积物中重金属元素含量越高[6,7]。
湿地自身对重金属就有缓冲和拦截的功能[8],主要是湿地中的各要素对污染物具有吸收修复功能,但对于化学性质活跃,易以溶液态迁移的元素如Fe、Mn等不具备明显的拦截功能。目前,研究最多的是生物对重金属的吸收和降解[9212],因为某些生物对重金属有较强的吸附、,且部位不同,富集作用不同。随着人类活动对湿地的破坏和污染的不断加剧,湿地自身的调节功能逐渐退化,加速了湿地生态环境的恶化。利用生物对重金属的吸附和富集作用,可以对湿地重金属污染进行防治和修复。
2 湿地系统生命元素的循环研究
碳、氮和磷3元素是植物生命活动中不可缺少的重要元素,其组成反映植物的生长特点,也是生长环境的写照,因此研究湿地系统中的碳、氮和磷循环,具有重要的环境意义。
2.1 碳循环
湿地生态系统碳循环主要是通过有机物进行的,它是与生物循环密不可分的。初级生产者进行的有机物质的生产,形成生物量的积累,然后通过食物链,经微生物分解以CO2形态还原到大气中,或以其他有机质的形态保留于土壤中[13]。因此,湿地碳循环研究对全球气候变化具有重要意义。
碳循环的特点基本上反映了生态系统物质循环的总体特征。因此,精确地测定不同陆地生态系统表面的碳通量,在区域范围内揭示和深刻理解碳的源汇过程,具有重大科学意义和实践意义。湿地作为地球上一种重要的生态系统类型,其碳循环过程与特征研究,在全球陆地生态系统碳循环中具有重要地位。在许多国家,湿地生态系统的碳循环正在成为全球变化与陆地生态系统碳循环研究中的一大热点[14]。
湿地生态水文过程和土壤环境条件具有特殊性,使得湿地碳循环具有区别于其他生态系统的特征。目前,关于淡水水体类型的湿地的碳循环研究较少,而对泥炭地、森林和农业用地中的湿地类型的碳循环研究较多,但对其碳循环过程并没有完全认识清楚[14]。
碳在湿地土壤中的含量存在一定的空间和时间分布规律,有机碳含量随深度的增加而下降,30cm以下基本稳定[15]。湿地表层土DOC 的含量和结构随季节有明显的变化。
影响碳在湿地生态系统中循环的因素很多,碳的储存与水文过程及水位波动、地貌、气候等因素有关[13],水循环控制了湿地氧化还原条件,地形决定了水文循环状况及颗粒沉积物与有机质的迁移与沉积。环境条件影响着湿地土壤碳的生物地球化学过程,冬季微生物活性的存在及融冻作用对土壤碳矿化有重要影响[16],可以促进CH4和CO2的排放。另外,氮的输入对沼泽湿地CO2和CH4排放有明显影响[17]。
2.2 氮、磷循环
由于氮、磷在循环过程中关系密切,很多研究都把它们放在一起讨论,因此,本文为了描述方便,把氮、磷放在一起一并归纳。
氮是湿地土壤中最主要的限制性养分,它在湿地生态系统中的生物地球化学循环是一个复杂的过程,包含了7种形态的转变。首先是大气中的氮通过湿地土壤中固氮细菌和蓝绿藻的固定,转化为有机氮进入生物体,经过矿化(氨化)作用成铵态氮,再经亚硝化、硝化、反硝化及氨挥发等生物过程返回大气(如图1所示)[13]。
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第22卷第11期 王红晋,等:
湿地生态系统的地球化学研究
图1 简单的氮循环模型(据文献[18])
Fig.1 The simple model for nitrogen cycle (after reference[18])
磷是生命信息元素。土壤中磷酸盐经过风化或有机磷在微生物作用下分解,被植物吸收利用,其含磷有机物一方面沿食物链传递并以粪便残体归还土壤,另一方面以枯枝落叶、秸杆归还土壤。湿地磷的生物地球化学循环是:陆地系统中的磷随水进入湿地系统,一部分被浮,一部分沉积于土壤表层。随着氧化还原等环境条件的变化,沉积相磷应发生一系列变化,通过有机质的分解与水体的相互作用以溶解态的磷进入水体,重新参加循环(如图2所示)[13]
。
图2 简单的磷循环模型(据文献[19])
Fig.2 The simple model for phosphorus
cycle (after reference[19])
对湿地系统中氮、磷的研究内容主要包括
氮、磷在湿地各介质中的存在方式[20],时空分布规律以及在人类活动的影响下(如水利工程、围垦、割草、化学肥料利用以及各种类型的污染[21]),氮、磷含量的变化。氮、磷虽然是生命必不可少的元素,但含量过高,也会出现负面效应,富营养化就是水体氮、磷污染的直接结果。富营养化主要是指水
体中的氮、磷含量过高,导致水体营养过剩,使藻类植物大量繁殖的一种污染现象。随着人类对环境资源开发利用活动日益增加,大量含有氮、磷营养物质的污水排入湖泊、水库和河流,增加了这些水体的营养物质的负荷量。为了提高农作物产量,农田施用的化肥和牲畜粪便逐年增加,经雨水冲刷和渗透进入水体的营养物质不断增多,这些人为因素的影响使湖泊及水库水体的污染及富营养化问题日益严重[22]。
目前,使用最广的富营养化污染修复技术是脱氮除磷技术和去除藻类。脱氮除磷技术具有工程造价低、耗能少、处理效果好且能实现资源回收利用等特点;超声波除藻技术及生物除藻技术,能有效地去除藻类且不会产生二次污染[23]。
3 稳定同位素研究
稳定同位素广泛存在于水体中,在降水、地
表水、地下水、土壤水和植物体内水转化循环过程中,发生同位素的分馏,不同的水有不同的同位素值。利用这种差异,可研究水分来源、径流响应、植物用水和水分利用效率,也可以作为不同水体环境及其变化的重要指标[24]。天然存在的稳定碳、氮同位素作为示踪剂对于研究全球碳、氮循环,植被类型和食物链营养关系有着非常重要的作用。3.1 含量变化
稳定同位素在不同的植物中,含量也有所
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区别。Brooks 等[25]测定了北半球生态系统中的优势种的碳同位素组成,结果发现,常绿林<
落叶林=常绿灌木=落叶灌木=常绿草本植物<落叶草本植物=苔藓。Mook 等研究发现水
生植物叶子中的δ13
C 值与其所处的水环境有
密切的关系[26],由于水体中无机碳δ13
C 组分
较高,使得沉水植物叶子的δ13
C 值大于挺水植物和浮水植物。稳定同位素的值也有明显的季节变化。刘敏等[27]研究发现长江口潮滩表层沉积物有机质中稳定碳同位素的值7月份普遍低于2月份(如图3所示),这与长江入海径流量和输沙量季节分配相吻合。蔡德陵等[28]对崂山湾海洋植物的有机碳同位素组成的季节性变化作了5个季度月(1993年2月—1995年5月)的研究。结果表明,浮游植物的碳同位素组成在夏季较重,冬季和春季较轻,并与海水温度
有弱的正相关性。
图3 长江口潮滩表层沉积物有机质中
稳定碳同位素分布(据文献[27])
Fig.3 The distribution of stable organic carbon isotope in the intertidal superficial sediments f rom the Yangtze River estuary (after reference[27])
3.2 水分来源
由于不同来源的水分有着不同的氢氧同位素组成,因此可利用其同位素含量的差异研究水分的来源。Clayton [29]研究了海湾地区、伊利诺斯、密执安和阿尔伯达采集水样的氢氧同位素,发现这些卤水来源主要是更新世时期的降水,是一种大气降水来源而非海水的衍生物。程汝楠[30]通过采集地表水样、雨水样、地下水样,研究了禹城地区的水分循环,发现降水、河
水、地下水中δD 的值差异明显。地下水中的δD 值在0～20m 以上变幅较大;21～384m 变幅较小;且在20m 附近,δD 值发生突变,骤然降低,说明以20m 为界,上下两部分的地下水来源不同。上层的地下水,其补给来源主要为大气降水和河水;20m 以下部分主要是由于过去大气降水入渗补给的。张翠云等[31]研究了石家庄市地下水硝酸盐中的氮同位素,结果发现,该区地下水NO -3污染源主要是粪便或含粪便的污水。
3.3 植被类型和水分利用效率
由于光合过程中羧化酶对同位素的分馏效应以及气孔的扩散分馏效应不同,所以C 3植
物、C 4植物和CAM 植物的δ13
C 有明显区别。
一般C 3植物的δ13C =-23‰～-38‰;C 4植物
的δ13C =-12‰～-14‰;CAM 植物的δ13
C 值界于C 3和C 4植物之间[32]。土壤有机质绝大
部分来自其地表生长的植物,因此不同来源的
土壤有机质也具有明显的δ13
C 值差异[33]。利
用土壤有机质δ13
C 值的差异可以作为研究地上植被动态的途径。蔡德陵等[34]对无定河流域进行了碳、氮稳定同位素调查,发现该流域植被的碳、氮同位素组成分布范围很广,碳同位素组成呈现出明显的双峰特征(如图4所示),说明该流域生态系统属于C 3和C
4混合植被类型。
图4 无定河流域和陕北地区植物的碳、氮同位素组成(据文献[34])
Fig.4 Stable carbon and nitrogen isotope compositions of plant s in t he Wuding River
drainage basin and Nort h Shanxi Province (after reference[34])
01
第22卷第11期 王红晋,等:湿地生态系统的地球化学研究大气CO2浓度升高和大气温度升高都会影
响植物的水分利用效率(WU E)。确定单叶WU E常用气体交换的方法测定光合与蒸腾速率,这种方法测得的是瞬间值,容易受当时瞬间环境条件的影响。碳同位素技术提供了一种间接测定作物蒸腾效率和单叶WU E的有效方法,可以通过对长期积累于叶片或其他器官中的碳代谢产物的稳定碳同位素分析来评估叶片或植株生长过程中总的WU E特性,这比用气体交换测定的瞬时WU E更具代表性。另一方面,该方法不受时间和季节的限制,样品采集烘干之后,其中的C同位素成分不再改变,故可放置至生长季节后较空闲时进行测定,为实验带来方便[35]。
3.4 食物链营养关系
稳定同位素碳、氮和硫可以用来分析食物链中的捕食关系,其中碳和氮同位素最为常用。WAN Yi等[36]采集了渤海湾地区的浮游植物、浮游动物、5种无脊椎动物、8种鱼类和3种海鸟类,测试了它们的稳定碳、氮同位素比率。δ13C值变化范围为-25138‰～-11108‰,显示了该地区的食物链是低富集的,表明该区的生物有相似的食物组成和行为。鲻鱼的δ13C 平均值高于其他生物体,这可能是由于鲻鱼是迁徙鱼类,以近岸食物为主的原因。δ15N的变化范围为4108‰～13198‰,相对于营养水平318‰,显示了明显的富集效应。利用δ15N的富集因子建立了同位素食物链模型,确定了该海区食物链的营养关系。
稳定碳、氮同位素与其他方法相结合,已经成功地研究了河流及河口体系中有机物质(POM和DOM)的来源及其与沿岸生态系统的关系,河流富营养化的污染来源和土壤中的微生物过程,河流体系中的营养行为和食物来源途径以及河流有机物质在陆架上的分配、积累和运移规律,为研究全球有机物质的循环提供了有利的依据。今后随着稳定同位素分析方法的进一步完善,将越来越广泛地应用于河流系统的研究中[37]。4 讨论
通过以上对湿地系统中地球化学问题的概括与总结发现,湿地系统的地球化学研究,总体来说还比较薄弱,并且多数集中在对湿地各介质的描述性研究上,对污染物的防治和治理以及数值模拟研究相当少。湿地生态系统在整个地球系统中的作用不容忽视,因此,希望各位专家学者给予湿地更多的关注,在其生态系统被破坏之前,及早提出预防办法和措施。
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GEOCHEMICAL CHARACTERISTICS AN D ENVIRONMENTAL SIG2 NIFICANCE OF MODERN SEDIMENTS IN TAOZI BAY
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From t he analysis of element s and grain sizes of surface sediment s in Taozi Bay of Jiaodong Penin2 sula,content s of Al2O3,SO3,K2O,MgO,SiO2,P2O5,TiO2,and Sr in are slightly higher t han t ho se in t he shallow sea areas of China,due to influence of t he local climate.Content s of Cu,Rb, Pb,As,and Zn are much higher t han t ho se of t he shallow seas of China,due to wastewater inp ut by human activity.Ba is higher because of t he local geological background.Mo st element s are clo se to t heir highest values near t he outlet s of rivers,due to inp ut of wastewater.Changes in CaO and Na2O result from t heir different characters in seawater and f reshwater.Besides,ele2 ment s are also affected by bottom hydrodynamics of t he Bay.
K ey w ords:geochemical characteristics;environmental significance;modern sediment;Taozi Bay;Jiaodong Peninsula
GEOCHEMISTR Y OF ECOSYSTEMS IN WET LAN DS
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As particular eco systems,wetlands play an important role in maintaining biologic diversity,sto2 ring flood,degrading pollutant s,and regulating climatic conditions.The aut hors summarize p resent sit uations of researches on geochemistry of wetland ecosystems,in the aspects of persistent or2 ganic pollutants(POPs),heavy metals and man2made effects as well as carbon,nitrogen and phosphorus and their environmental implications,and stable isotopes in the wetland ecosystems.
K ey w ords:wetland;persistent organic pollutant s;carbon;nit rogen;p ho sp horus;stable iso2 tope;environmental implication
SEDIMENTATION AN D GEOLOGIC SIGNIFICANCE OF FORCED RE2 GRESSION
SHA Xu2guang1,2,L IU Jian2,C H EN G Xin2min1,ZHOU Liang2yong2
(1College of Eart h Sciences,Jilin University,Changchun130061,China;2Qingdao Institute of Marine Geology,Qingdao 266071,China),2006,22(11):13217
The concept of forced regression and it s significance for t raditio nal sequence st ratigrap hy have been generally reviewed by t he aut hors during t his st udy.The feasibility of quartation for system t ract and main sedimentary characteristics of forced regression system t ract have been discussed, based on t he new advances in researches on forced regressive deposit s at home and abroad.
K ey w ords:sequence st ratigrap hy;forced regressions;system t ract;sea2level changes;Quaternary
Ⅰ
鄱阳湖湿地生态系统服务功能的评价 摘要: 鄱阳湖是中国最大的淡水湖泊,是吞吐性河成湖,被称为长江的天然水位调节器。作为一种特殊的湿地生态系统类型,鄱阳湖湿地效益类型丰富多样。主要的生态功能有涵养水源、调蓄洪水、调节气候、降解污染、固定C释放O2、控制侵蚀、保护土壤、参与营养循环,作为生物栖息地。主要直接的产品用途有储水、供水,生产湿地植物产品,生产湿地动物产品,能源生产,水运,休闲/旅游,作为研究与教育用地。鄱阳湖湿地属性主要有生物多样性,社会文化重要性。 关键词: 鄱阳湖; 湿地生态系统; 服务功能 1 鄱阳湖湿地的特点 1. 1 鄱阳湖湿地生态系统特征 鄱阳湖湿地是永久性淡水湖泊,它季节性涨水,具有“高水是湖,低水似河”的独特的自然地理景观。鄱阳湖湿地枯水期面积129 000 hm2，平水期面积279 700 hm2,丰水期面积390 000 hm2。 鄱阳湖是在赣江、抚河、信江、饶河、修水五河来水与下泄长江的水量吞吐平衡中积水成湖、水落滩出。5大河汇入鄱阳湖,经调蓄后,由湖口入长江。因此,鄱阳湖被称为是“吞吐型河成湖”,它上承五水,下通长江,湖区水位主要受控于五河及长江的双重影响。每当洪水季节,五河洪水入湖,水位高涨、湖面宽阔、一望无际。枯水季节水位下降,洲滩出露,湖水归槽,水面缩小,蜿蜒一线。最大洪枯水位面积相差10 多倍。由于鄱阳湖水位季节性变化极大的特点,鄱阳湖湿地包括水域、洲滩、岛屿、内湖、汊港。 鄱阳湖区属亚热带湿润季风性气候。气候温暖,光照充足,无霜期长。多年平均水温18. 3 ℃,年平均降雨量为1 474. 2 mm ,多年平均蒸发量为1 003. 7 mm。鄱阳湖的植物群落可分为4个带:湿生植物带、挺水植物带、浮叶植物带、沉水植物带。鄱阳湖有鱼类138种,贝类87 种,虾蟹类2 4 种;鸟类310 种,隶属17 目5 5 科;兽类47种;两栖类30种。 1. 2 鄱阳湖湿地生态断面结构 鄱阳湖湿地周期性地被水淹没或显露,淹没或显露的日期、范围和持续时间,主要取决于水位变幅、地面高程。这种周期性的水位变化和地面的干湿交替,直接影响到植被的演替以及土壤的发育,进而影响其栖息的动物,那么整个生态系统的结构和功能就相应地有变化,因此根据湿地的高程可以划分鄱阳湖湿地的生态断面。 根据鄱阳湖的水位高程和相应的生态系统结构做了鄱阳湖湿地的生态断面划分,具体如下[1 ]:18～16 m ,每年的显露天数为305. 5～271. 5天。地貌类型为天然堤或高河漫滩的中部和上部。土壤类型为草甸土。这一断面淹没时间短,退水早,连续显露时间长,光照充足,植物生长茂密,主要的植物群落是荻芦苇—菊叶委陵菜,是草食性和草、昆虫杂食性候鸟的觅食场所,优势候鸟有白额雁、大鸨、麦鸡、云雀等。16～14. 2 m ,每年的显露天数为271. 5～169. 5天。地貌类型为天然堤高漫滩的中下部。土壤类型为草甸沼泽土。这一断面淹没时间稍长。主要的植物群落为苔草。由于苔草生长茂密,生物量很高,可以达到1 716g/ m2。这里也是植食性和杂食性候鸟的栖息、觅食场所,主要的水禽有白鹤、白枕鹤、白鹳、白头鹳、灰鹤、黑鹤、苍鹭、鹬类、白琵鹭和野鸭等。这而一地带涨水后也是一些经济鱼类,如鲤鱼的产卵场。14. 2～13. 8 m ,每年的显露天数为169. 5～50天。地貌类型为天然堤侧缘坡的低漫滩部位。土壤类型为沼泽土,地表面时常被薄层积水所覆盖。这一断面在枯水期是水位波动带。优势植物种是苦草和马来眼子菜沉水植物带。主要的水禽有鹤类、鹳类、
湿地生态系统的修复 湿地实际上包含多样的环境，这里先对湿地进行一些说明。湿地在农村的景观中占有重要地位，经过农家精心管理的水田和池塘等人工湿地维持着多样的生物相，这些与人类的生活关系密切的农村湿地的保护和生态修复也是很重要的。另外国内外对于湿地的生态修复也有很多实例，本报告所介绍的日本和英国生态修复的实例，虽然规模较小，但是做了很好的尝试，很多经验可借鉴。这些实例都说明湿地保护不是把湿地封闭起来就算是保护了，它必须通过周密的调查、规划、设计、施工、管理、监测、研究等一系列科学过程。本报告中涉及许多生物学的内容，找不到足够的字典，原著中所用的一些动植物名称大多是日本俗名，没有英文学名的标注，在由日语的翻译过程中可能有不够准确的地方，仅供参考。 一、湿地的种类及特征 1971年伊朗的拉姆塞尔镇，通过了保护各国重要湿地的《关于对水鸟特别重要的湿地条约》，称为《拉姆塞尔条约》。第五次签约国会议1993年在日本钏路市召开。拉姆塞尔条约第一条对湿地（wetlands）作了如下定义：“湿地，不管是天然的，还是人工的；也不论是永久的，还是短时的；是停滞的，还是流动的；是淡水、半咸水、还是咸水，凡是沼泽地、湿原、泥炭地、包括低潮时水深不超过6米的海域，都属此列。” 拉姆塞尔条约所定义的湿地范围较宽，包括了从天然湿地到人工湿地等多样的湿地。根据1993年进行的第五次自然环境保护基础调查的湿地调查实施要领，日本的湿地，根据地形等条件，可以分类如下表。与拉姆塞尔定义一样，包括了多种环境下形成的湿地。 表1. 湿地分类表
⒈ 自然湿地 如表1所示，自然形成的湿地也是多种多样的。其中的“湿原”是指在泥炭地中形成的草原。湿原中靠雨水和雪水滋润的称为“高层湿原”，高层湿原中有多样的水苔生长繁茂，好氧性植物发育。湿原中靠地下水滋润的称为“低层湿原”。低层湿原较高层湿原养分丰富，芦苇、蓑草类生长繁茂。介于两者之间的称为“中间湿原”，沼茅类是代表性发育种。但是并非高层湿原都在高处，低层湿原都分布在低地，有时一个湿原可同时兼有三种类型。 “涌水湿地”是由涌水等地下水滋润，是没有形成泥炭层的湿地。泥炭湿原只分布在气候凉爽的地域，而涌水湿地是分布在气候温暖的地域，形成毛毡苔类的特有植被。此外，还有雪、 河流、湖沼等淡水滋润的多种多样的湿地。 在海岸和近海的河口处，有些湿地在满潮时被海水或半咸水所淹没，在干潮时水又退去。在这种特殊环境条件的湿地中，生长着好盐性和耐盐性植物。在河口的盐性湿地中，生长着七面草等盐性植物。在干潮时露出大量滩涂，成为很多鸟类的觅食和休息的场地。红树林是热带和亚热带海岸较发育的长绿阔叶林，分布在日本九州以南的地区。 湿地与人类生活密切相关，在日本的水稻生产区，从开始水稻生产的2000多年来，已有很多湿地变成了水田。北海道的湿原也因农田的开发面积不断减少。海岸的湿地也因围垦而大
湿地生态系统设计 引言 城市的不断壮大，城市人口的不断增加，在城市人居环境中，不断地产生大量的生活污水，而现在城市污水对城市环境有着很大的危害，为保持城市的良好水质，合理利用水资源，结合小区环境景观，我们可以采用生态治污法“人工湿地水质净化技术”将污水进行循环处理。 设计理论 一：湿地是自然环境中自净能力很强的区域之一，利用生态系统中物理、化学、生物的三重协调作用，人工湿地由碎石填料、砂石级配填料、特殊填料和水生植物组成，在填料和植物根系组成的载体上生长着巨量的微生物，通过过滤、吸附、沉淀、植物根系吸收、微生物降解实现对污染物质的高效分解与净化，去除水中的有机物、悬浮物、N、P等污染物。系统中基质的定期清洗以及水生植物的收割，能够彻底将污染物从系统中排出。 二：人工湿地种植的水生植物具有观赏价值，构成了独特的怡人景观。 三：人工湿地系统建造成本较低、运行成本很低、出水水质较好、操作简单。选择合适的植物品种还有美化环境的作用，但有占地面积较大的缺点。
建设步骤 1：污水控制设计 1.1 为防止污水中枯枝落叶和杂物进入湿地系统，引起堵塞，在一级湿地进水口设方孔格网，并利用穿孔管均匀布水，水垂直下流至湿地底部集水管。 1.2 考虑到一级湖进水会带来较多藻类和其它细小杂物杂质，又设于路面以下不便于清理，一级填料采用较大颗粒碎石防止堵塞， 1.3 一级湿地集水管与二级湿地进水管连接，二级湿地水流方式为上行流，由表面出水，表面积水深200mm，出水经过出水槽形成瀑布流至三、四级人工湿地配水槽。 1.4 因湖水已通过一级湿地的过滤，除去较大颗粒物，二级湿地填料采用较小颗粒碎石，能截流较细的颗粒物，提供更大的比表面积。三、四级湿地面积最大，是本循环系统去除有机污染物、N、P主要场所。 1.5 三、四级湿地水流为下行流，填料采用不同的砂粒级配和特殊湿地填料。湿地出水管在排水阀门井分两条支管，一条支管直接进入下级湖，另一条支管进入出水槽，出水形成瀑布流入下级湖。 2：植物选择原则 2.1 植物在具有良好的生态适应能力和生态营建功能； 筛选净化能力强、抗逆性相仿,而生长量较小的植物,减少管理上
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910107681.4 (22)申请日 2019.02.02 (71)申请人 福建省利航建设有限公司 地址 364000 福建省龙岩市新罗区工业西 路68号 (72)发明人 范利民 (51)Int.Cl. C02F 3/32(2006.01) C02F 3/34(2006.01) C02F 9/14(2006.01) (54)发明名称一种人工湿地生态污水处理系统(57)摘要本发明公开了一种人工湿地生态污水处理系统，涉及人工湿地技术领域，所述系统包括污水过滤装置、人工湿地装置；所述污水过滤装置内安装有过滤板，所述污水过滤装置连接排水管，所述排水管连接高压水泵后连接至所述人工湿地装置；所述人工湿地装置包括生态净化层、生态种植层、曝气增氧机。本发明通过设有污水过滤装置，对污水进行初步过，通过设有倾斜底板，更容易将杂物排出；通过设有生态净化层和生态种植层，对污水进行逐层过滤净化；通过设有高压水泵使排水管中水压较强，通过生态净化层不易堵塞；通过设有曝气增氧机，给污水增氧，提高水生植物和泥鳅对污质的分解，同时也防止 净化后的污水二次污染。权利要求书1页 说明书3页 附图1页CN 109574240 A 2019.04.05 C N 109574240 A
权 利 要 求 书1/1页CN 109574240 A 1.一种人工湿地生态污水处理系统，其特征在于，所述系统包括污水过滤装置、人工湿地装置；所述污水过滤装置内侧底部和侧面安装有防渗漏结构，所述污水过滤装置底部安装有倾斜底板，所述污水过滤装置在所述倾斜底板较低的一端开设有杂物排出口，所述污水过滤装置内安装有过滤板，所述污水过滤装置内在所述过滤板下方安装有污水进水口，所述污水过滤装置连接排水管，所述排水管连接高压水泵后连接至所述人工湿地装置；所述人工湿地装置包括生态净化层、生态种植层、曝气增氧机，所述人工湿地装置底部和侧面安装有所述防渗漏结构，所述人工湿地装置底部在所述防渗漏结构上安装有所述排水管，所述排水管上设有生态净化层；所述生态净化层从下从上依次设有第一净化层、第二净化层、第三净化层；所述第三净化层上设有生态种植层，所述生态种植层侧面开设有排水口；所述曝气增氧机安装在所述人工湿地装置侧壁上，所述曝气增氧机连接排气管，所述排气管分布在所述第二净化层和所述第三净化层之间。 2.如权利要求1所述的一种人工湿地生态污水处理系统，其特征在于，所述第一净化层填充有铁矿石和大小砾石填料层，所述第二净化层填充有小砾石填料层，所述第三净化层填充有海蛎壳和卵石填料层。 3.如权利要求1所述的一种人工湿地生态污水处理系统，其特征在于，所述生态种植层底部为泥鳅土壤层，所述泥鳅土壤层上种植有水生植物，所述水生植物包括力花、香蒲、旱伞草、芦苇、灯心草中的任意一种或两种以上的组合。 4.如权利要求1所述的一种人工湿地生态污水处理系统，其特征在于，所述杂物排出口处设有排出阀。 5.如权利要求1所述的一种人工湿地生态污水处理系统，其特征在于，所述排水口处设有出水阀。 6.如权利要求1所述的一种人工湿地生态污水处理系统，其特征在于，所述排水管横向安装在所述人工湿地装置底部的一段上均匀的设有排水孔。 7.如权利要求1所述的一种人工湿地生态污水处理系统，其特征在于，所述排气管均匀水平的分布在所述人工湿地装置，所述排气管上设有排气孔。 8.如权利要求1所述的一种人工湿地生态污水处理系统，其特征在于，所述过滤板安装在所述污水过滤装置正中间位置，所述排水管管口位于所述过滤板上方。 2
厦门市滨海湿地生态系统服务功能评述 陈志鸿陈鹏 湿地的定义，国际公认的是《关于专门是作为水禽栖息地的国际重要湿地公约》（简称拉姆萨湿地公约）中的广义定义：“不咨询其为天然或人工、长久或临时性的沼泽地、泥炭地或水域地带，静止或流淌，淡水、半咸水或咸水体，包括低潮时水深不超过6米的海域。” 滨海湿地是湿地的重要类型，也是海岸带重要的地理单元，在海洋资源与环境中占有突出的地位，具有专门高的综合价值，开发前景宽敞。第一，滨海湿地是海岸带高生产力生态系统之一；其次，滨海湿地作为一种空间区域，可供海水养殖、围垦造地、盐业生产等多种用途的利用；再者，滨海湿地以专门的景观和美学价值，而成为旅行观光和娱乐活动的场所，滨海湿地对经济、社会进展有其庞大而长远的意义。 厦门滨海湿地类型 厦门地处我国东南沿海地区，海岸线长达234km。作为典型的海湾型都市，其自然环境特性发育有良好的湿地类型与丰富的湿地生物多样性。厦门湿地的要紧类型及其分类的依据如下表。 表厦门湿地类型分类 湿地分类Wetland types 界定标准 自然湿地浅海水域Shallow sea 低潮线至水深6m 滩涂Silt beach 潮间带 河口水域Estuary 淡、咸水交汇，潮流界至河口口门河流River 潮流界以上淡水水域 沙滩Sand beach 滨海沙滩 基岩海岸Rock coast 岩石海岸 人工湿地 红树林*Mangrove 残存和人工种植的红树林群落养殖区Breed 多分布于滨海滩涂 水库坑塘Pond & Reservoir 人工水工设施或坑塘盐田Brine pan 多分布于滨海滩涂
*注：将红树林列入人工湿地的范畴，是因为厦门原生的红树林差不多无存 厦门滨海湿地生态服务功能分析 生态系统服务功能是指自然生态系统及其物种所提供的能够满足和坚持人类生活需要的条件和过程。生态系统所提供的服务，不仅包括物质的，而且还包括功能性的。1997年美国生态学家Costanza等将生态系统服务划分为17项：大气调剂、气候调剂、干扰调剂、水调剂、水供给、腐蚀操纵和沉积物保持、土壤发育、营养循环、废物处理、授粉、生物操纵、庇护所、食物生产、原材料、基因资源、娱乐、文化，并就这17项服务，对地球上要紧生态系统类型进行了价值评估，初步得出全球生态系统的服务价值为33.2万亿$/a，其中海洋为20.9万亿$/a，占总价值的63％，而这部分价值要紧来自海岸带生态系统；陆地为12.3万亿$/a；湿地为4.879万亿$/a，占总价值的14.7％。 厦门滨海湿地的生态服务功能要紧包括重要物种栖息地、污染净化、湿地产品、消浪促淤护岸以及旅行、教育科研等方面。 1、重要物种栖息地与生物多样性 栖息地功能是指生态系统为野生动物提供栖息、繁育、迁徙、越冬场所的功能。厦门市大面积的滩涂、河口水域和浅海水域为野生动物的生存提供了良好的生态环境。 厦门滨海湿地是多种野生动物栖息、繁育、迁徙和越冬的场所，生物多样性极为丰富，其中有许多珍稀、濒危物种等。据厦门环保科研所和厦门大学1999-2000年对厦门滨海湿地12个样区的鸟类种类和数量调查的结果，厦门滨海湿地鸟类共有19科52种，其中白鹭、环颈鸻、苍鹭、一般鸬鹚和红嘴鸥为数量优势种，反映出厦门滨海湿地要紧作为水鸟的越冬栖息场所，鸟类群落多样性指数以杏林湾水库和筼筜湖两个样区较高。2000年4月经国务院批准建立的厦门市珍稀海洋物种国家级自然爱护区，由中华白海豚爱护区、大屿－鸡屿白鹭自然爱护区和文昌鱼自然爱护区组成。
生态系统服务功能分类与价值评估探讨* 王 伟1 陆健健 2** (1上海大学生命科学学院,上海200444; 2 华东师范大学河口海岸国家重点实验室,上海200062) 摘 要 生态系统服务功能及其价值评估研究是当前生态学研究的热点,对于促进生态系统可持续管理具有重要作用。目前,在生态系统服务功能分类及价值评估方面,还没有形成比较系统的理论;在服务价值的评估方面,国内相关研究多数套用现有的一般化计算公式对生态服务功能进行计算,缺少针对性和探索性。总结近年来笔者在这方面的研究得失,并综合前人的研究,将生态系统服务功能进行新的分类,提出 核心 服务功能、 理论 服务价值与 现实 服务价值的概念,并以温州三湿地生态系统服务功能及其价值评估研究作为实例,论证所提出的新概念。生态系统服务功能及价值评估研究的最终目的是为生态系统管理决策者提供信息,因此服务价值评估的意义不在于对每一项服务功能价值的精确估算,甚至不需要计算一个生态系统所有的服务功能价值,而应抓住一个或几个有计算依据的核心服务功能。提出理论服务价值概念的主要目的在于同现实服务价值的比较,量化某服务功能的退化程度,明确后续生态恢复和重建的主要目标,并可在一定程度上作为生态恢复的重要指标。关键词 生态系统服务,分类,价值评估 中图分类号 Q148 文献标识码 A 文章编号 1000-4890(2005)11-1314-03 An approach on ecosystem services classification and valuation.WA NG Wei 1 ,L U Jianjian 2 (1School of L if e Science,Shanghai Univ ersity ,Shanghai 200444,China;2State Key Labor atory of Estuar ine and Coas tal Resear ch,East China N or mal University ,Shanghai 200062,China).Chinese Jour nal of Ecology ,2005,24(11):1314~1316. T he study of ecosystem serv ices and their valuation i s a ho t pot issue in eco logy,which plays an important role in boosting sustainable ecosystem management.At pr esent,there are no systemic theories in ecosystem services classification and valuat ion,and most domestic studies are focused on the repeated estimation o f some prevalent ser vices by using established methods,w ithout any pertinence and exploration.Based on our previous studies and related liter atures,this paper put fo rward a new classification system of ecosystem services,and named t hree new concepts,i.e .,top dr aw er ecosystem serv ices,theor etical value,and actual value.A case study o n t he Sangyang wetland of Wenzhou further illustr ated these classification system and new concepts.It is sug gested t hat if t he main purpose of ecosystem serv ices study is to serve decision making,it is no need to evaluate all the ecosystem services of a regio n accurately and roundly,w hile the v aluation of several top dr aw er ecosys tem services is sufficient.T he co mparison of theoretical and actual values could help to analyze the degree of e cosystem degeneration and ev aluate the process of ecolog ical r esto ration.Key words ecosystem ser vices,classification,valuation. *国家重点基础研究发展规划项目(2002CB412406)和国家自然科学基金重点资助项目(40131020)。**通讯作者 收稿日期:2005-01-17 改回日期:2005-04-20 1 引 言 生态系统服务功能是指生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用,包括对人类生存及生活质量有贡献的生态系统产品和生态系统功能[19] 。生态系统服务功能及其 价值评估研究对于促进生态系统可持续管理具有重 要作用[9,15,17,20,24]。 在生态系统服务功能的分类方面,Daily [19]、Costanza [18]、Norberg [23]、欧阳志云等[10,11]、童春富等[16]和de Groot 等[21]都曾对服务功能的分类提出各自的观点,但各种分类框架不尽相同,国内外在生 态系统服务功能的价值评估方面存在很大争议,尚未形成让公众和学术界普遍接受的评估体系。目前,国内相关研究多数是对某区域的生态系统服务功能的概述式评估,基本上是套用现成公式计算服 务功能[2~8,12~14],缺乏针对性和探索性。本文总结笔者前期经验和教训研究,将生态系统服务功能进行新的分类,提出 核心 服务功能、 理论 服务价值与 现实 服务价值的概念,并以温州三湿地生态系统服务功能分类和价值评估研究作为实例阐述所 生态学杂志Chinese Journal of Ecology 2005,24(11):1314~1316
ISSN100922722 Marine Geology Letters 海洋地质动态 2006,22(11)∶7—12文章编号:100922722(2006)1120007206 湿地生态系统的地球化学研究 王红晋1,2,叶思源2,杜远生1 (1中国地质大学(武汉)地球科学学院,武汉430074;2青岛海洋地质研究所,青岛266071) 摘 要:湿地作为一个特殊的生态系统,在维持生物多样性、调蓄洪水、降解污染物、调节气候等方面发挥着重要作用。总结概括了当前湿地生态系统中有关地球化学研究的现状,包括湿地生态系统中的持久性有机污染物(POPs)和重金属研究及人为影响,生命元素碳、氮、磷的研究及环境意义,湿地系统的稳定同位素研究3个方面。 关键词:湿地;POPs;重金属;碳;氮;磷;稳定同位素;环境意义 中图分类号:P941.78 文献标识码:A 根据Ramsar公约对湿地的定义,湿地系天然或人工,长久或暂时之沼泽地、泥炭地或水域地带,带有或静止或流动,或为淡水、半咸水或咸水水体者,包括低潮时水深不超过6m的水域。 湿地作为水陆过渡带,在维持生物多样性、调蓄洪水、降解污染物、调节气候等方面发挥着重要作用,因此湿地成为当前研究的一大热点。本文将从湿地系统中的持久性有机污染物(PO Ps)和重金属研究及人为影响,生命元素碳、氮、磷和硫的研究及环境意义,湿地系统的稳定同位素研究3个方面,总结概括当前湿地生态系统中有关地球化学研究的现状。 1 湿地系统中的持久性有机污染物(PO Ps)与重金属研究 1.1 持久性有机污染物(POPs) 持久性有机污染物(PO Ps)是指对于生物代谢、光解、化学分解等具有很强的抵抗能力的天然或人工合成的有机污染物。PO Ps具有半 收稿日期:2006208204 作者简介:王红晋(1979—),女,在读研究生,从事生态地球化学研究.Email:whongj228@https://www.doczj.com/doc/308396605.html, 挥发性,能够在大气环境中长距离迁移和沉积,从而在那些从来没有使用过PO Ps的地区也能找到其存在,并很难分辨来源。因此,国际组织已经呼吁开展全球性的行动以减少和消除这些物质。目前,国内对湿地系统的POPs研究还比较少。 目前,对POPs的测量分析主要是采用气相色谱-质谱法。利用此方法可以研究湿地各介质PO Ps的污染状况、污染来源[123]及生物富集效应[4]。POPs的污染来源主要是由人类活动造成的,如垃圾、木材、煤和石油等的燃烧,还有城市污水的排放;大气沉降也是污染物的一个重要来源。 面对POPs的污染日益加重,很多学者将目光投注在利用建立人工湿地来吸收降解污染物,但对天然湿地中POPs污染物处理的研究几乎没有。湿地作为一个特殊的生态系统,其环境意义不容忽视,一旦被破坏,后果同样很严重。因此,我们应加强对天然湿地的环境治理与保护。 1.2 重金属 重金属是一类典型的累积性污染物,可通过食物链逐渐传递富集,在某些条件下可以转化为毒性更大的金属有机化合物,过高的重金属浓度对植物及鱼类等影响显著。湿地重金属
人工湿地处理技术简介 人工湿地处理技术是利用生态工程的方法，在一定的填料上种植特定的湿地植物，建立起一个人工湿地生态系统，当水通过系统时，其中的污染物质和营养物质被系统吸收或分解，使水质得到净化。该技术具有建造成本较低、运行成本很低、出水水质非常好、操作简单等优点，同时如果选择合适的湿地植物还具有美化环境的作用。适用范围经过人工湿地系统处理后的出水水质可以达到地面水水质标准，因此它实际上是一种深度处理的方法。 一、人工湿地系统的构造 人工湿地是由填料、水生植物共同组成的独特的动植物生态系统 ①湿地填料的选择填料的选择对人工湿地的处理效果有很大的影响。填料在人工湿地中为植物提供物理支持，为各种化合物和复杂离子提供反应界面及对微生物提供附着。常用到的填料有土壤、砾石、砂、沸石、碎瓦片、灰渣等。根据处理目的，污染物的特征不同而有不同的填料选择。一般来说，以处理SS、COD和BOD为主要特征污染物时可选用土壤、细沙、粗砂、砾石、碎瓦片或灰渣中的一种或几种为填料。对脱N 除P要求高的，可以选择对这两者有较强去除能力的填料进行优化组合。如采用沸石和石灰石的结合既考虑了沸石对NH4+-N的吸附、活化土壤中难溶性P及进行生物再生作用又利用了石灰石对P的高吸附特性，达到同时脱N除P的目的。现在填料的选择多偏向于较大颗粒的粒径，原因是水流在粒径较大的填料床内的短路最小，能够形成渠流，并且堵塞现象发生少，不易分散。 ②水生植物的选择植物是人工湿地的重要组成部分。水生植物在人工湿地的作用有：将景观水中的部分污染物作为自身生长的养料而被吸收；能够将某些有毒物质的重金属富集、转化、分解成无毒物质；根系生长有利于景观水均匀地分布在湿地植物床过水断面上，向根区输送氧气创造有利于微生物降解有机污染物的良好根区环境；增加或稳定土壤的透水性。可用于组合式湿地的植物有：芦苇、香蒲、灯心草、风车草、水葱、香根草、浮萍等，其中应用最广的是芦苇。植物的选择最好是取当地的或本地区天然湿地中存在的植物，以保证对当地气候环境的适应性，并尽可能地增加湿地系统的生物多样性以提高湿地系统的综合处理能力。植物的栽种方式有播种法和移栽插种法。移栽插种比较经济快捷。 二、人工湿地系统的类型 人工湿地系统根据湿地中主要植物类型可分为浮生植物系统、挺水植物系统和沉水
湿地生态系统管理：人与湿地和谐共处 湿地管理经历了以资源利用为目的的湿地管理和维护生态系统健康的湿地生态系统管理阶段。从世界范围来看，20世纪中叶之前，除部分湿地被加以保护，用于狩猎、捕鱼和水禽保护外，湿地管理主要是以农业生产为目的，排水、疏干湿地，还有对泥炭资源、生物资源的利用等。以资源利用为目的的湿地管理，以追求系统的最大产出为目标。由于对湿地资源的不合理利用，使维持湿地生态系统至关重要的生物、化学和物理过程普遍受到严重干扰，湿地生态系统退化，生物多样性丧失，环境服务功能下降，对可持续发展造成危害。湿地生态系统管理是一种新的管理理念，强调以生态系统健康为目标，推动社会发展与生态相互协调，实现资源可持续利用。 湿地生态系统管理:保障湿地生态系统的生态完整性和功能的可持续性 生态系统管理主要是通过调整生态系统物理、化学和生物过程， 保障生态系统的生态完整性和功能的可持续性。生态系统管理一方面针对生态系统本身功能和过程，另一方面，也包括引起生态系统过程变化的自然、人为因素。由于调整 人类活动要比调节影响生态系统构和功能的自然因素更加实际，因此，对人类活动的管理是生态系统管理的重要内容。人类的活动可能在程度或格局上改变那些过程。生态系统管理的理论框架应包括生态系统功能、人类利用及二者之间的互相作用，系统地、科学地研究人类对生态系统的利用以及对其造成的影响，使二者达到均衡。 湿地中的水文、生物、化学和物理等自然发生过程构成了生态系统的功能，如洪水调控、营养物质迁移转化、生产力和生境的发育或维持。这些过程的相互作用使生态系统各组分得以维持，如动植物种群、营养库、土壤及沉积物特性等。湿地生态系统直接或间接地为人类提供利益。现有的科学基础仍不足以解释不同湿地生态系统如何运转，不同的环境因子及它们之间的相互作用又是如何调节其功能的。同时，经济学家也仅仅是刚开始考虑赋予湿地功能、产品和属性以价值的可能性及其含义。 湿地功能评价在生态学和湿地管理实践之间发挥着桥梁作用。由于湿地生态系统极其复杂多样，其功能和作用程度不完全相同，因此有必要建立一套方法，
湿地生态系统恢复技术 湿地是分布于陆地生态系统和水域生态系统之间具有独特水文、土壤、植被与生物特征的生态系统。按拉姆萨尔(Ramsar)公约，湿地的定义为：“天然或人工、长久或暂时性的沼泽地、泥炭地、水域地带，静止或流动的淡水、半咸水、咸水体，包括低潮时水深不超过6m的水域。”湿地为人类生产生活提供了水资源、生物资源、能源(泥炭、海盐等)、交通和旅游等资源，是地球上最具生产力的生态系统之一。湿地的物理、化学和生物组成部分交互作用，在调节气候、涵养水源、蓄洪防旱、净化水质、保护生物多样性等方面具有其他系统不可替代的环境功能和生态效益，被称为“地球之肾”。 我国湿地面积约2．5×107平方米，仅次于加拿大和俄罗斯，居世界第三位。但是，由于人口膨胀以及工业化、城市化、农业现代化的发展，湿地生态系统遭受了来自人类社会的巨大压力。主要表现为城市污染物的排放(废水、垃圾)、农业面源污染、湿地盲目开垦、滥捕滥捞、水资源不合理利用等，其结果造成河流断流、泥沙淤积、湖泊萎缩、污染严重、生物多样性减少。湿地己经成为全球最受威胁的生态系统之一，对湿地进行生态修复迫在眉睫。 湿地生态系统属于水域生态系统。其生物群落由水生和陆生种类组成，物质循环、能量流动和物种迁移与演变活跃，具有较高的生态多样性、物种多样性和生物生产力。湿地生态系统的生态过程研究是揭示湿地功能机理的关键。当前,国内外湿地生态过程研究主要集中在以下方面:①化学过程侧重研究各类湿地C、N、S、P等大量元素、微量元素和Hg等重金属循环,沉积物、枯落物的积累和降解及微生物在养分循环中的作用。②生物过程研究更加注意长期定位和模拟实验研究。同时开展了物种迁移与基因流动过程对区域生态环境影响的研究。 ③物理过程仍是侧重湿地生态系统能量流动过程,将系统热力学、信息论及控制论等新兴理论应用于湿地能量流动研究。通过对湿地区域生态环境的影响与相应研究,揭示湿地生态系统的功能过程。 湿地生态系统特点：一是脆弱性。水是建立和维持湿地及其过程特有类型的最重要决定因子，水文流动是营养物质进入湿地的主要渠道，是湿地初级生产力的决定因素，因此，湿地对水资源具有很强的依赖性。由于水文状况易受自然及人为活动干扰，所以湿地生态系统也极易受到破坏，且受破坏后难以恢复，表现出很强的脆弱性。二是过渡性。湿地同时具有陆生和水生生态系统的地带性分布特点，表现出水陆相兼的过渡性分布规律。三是结构和功能的独特性。湿地一般由湿生、沼生和水生植物、动物、微生物等生物因子以及与其紧密相关的阳光、水分、土壤等非生物因子构成。湿地水陆交界的边缘效应使湿地具有独特的资源优势和生态环境特征，为多样的动、植物群落提供了适宜的生境，具有较高的生产力和丰富多样的生物多样性。四是较强的自净和自我恢复能力。湿地通过水生植物和微生物的作用以及化学、生物过程，吸收、固定、转化土壤和水中的营养物质的含量，降解有毒和污染的物质，净化水体。因此，湿地具有较强的自净和自我恢复能力。 湿地恢复 ,一方面指受损湿地生态系统通过保护使之自然恢复的过程 ,另一方面指通过生态技术或生态工程对退化或消失的湿地进行修复或重建 ,再现干扰前的结构和功能 ,以及相关的物理、化学和生物学过程 ,使其发挥应有的作用。具体包括提高地下水位来养护沼泽 ,改善水由栖息地 ;增加湖泊的深度和广度以扩大湖容 ,增强调蓄功能; 迁移湖泊、河流中的富营养沉积物以及有毒物质以净化水质 ; 恢复泛溢平原的结构和功能以利于蓄纳洪水 ,提供野生生物栖息
湿地生态系统的服务价值评价 1 湿地的概述 湿地指天然或人工、长久或暂时的沼泽地、泥炭地或水域地带,带有或静止或流动或为淡水、半咸水或咸水的水体,包括低潮时水深不超过6 m的水域。湿地生态系统是地球表面三大生态系统之一,位于陆地与水体之间,兼有水、陆两者的生态功能。 湿地生态系统服务价值上主要表现为直接使用价值、间接使用价值、选择价值、存在价值。湿地生态系统服务的内涵大致可分为：提供产品、防洪减灾、调节作用、保护生物多样性、社会文化载体等。 2 湿地生态系统服务价值评估原理及内容 运用环境经济学、资源经济学、恢复生态学等原理，在概括湿地自然资源和社会经济条件的基础上，根据湿地开发利用与生态建设的实际状况，辨识湿地生态类型及其服务功能。根据评价目的和评价原则，建立符合区域特征的湿地评价指标体系，在当地相关部门进行收集相关资料和数据。通过开展实地调研，收集湿地资源和环境以及社会经济的资料和数据，明确湿地生态系统服务功能，细化评价指标，确定计算参数，重点进行湿地生态系统服务功能及其经济价值评估研究。 3 湿地生态系统服务价值评估方法 湿地功能及其价值的多样性决定了其评价方法的多样性。针对不同的生态服务功能，有不同的评价方法。这些评估方法各有优缺点，使用的范围也有所不同。
4 结论 湿地生态系统服务价值评估的难点在于如何准确描述和评价系统的结构和功能、以及不同人群从中获得的收益以及价值之间的关系。 1997年英国《自然》杂志的公开评估中，认为全球生态系统的价值是33万亿美元，其中全球的湿地生态系统又占45%，估计为14.9万亿美元。2002年瑞士的拉姆沙研究会的一项研究也认为，全球每年的湿地价值总计约为15万亿美元。其中，全球的港湾是22382美元/每年每公顷，共计4.1万亿美元；海滩、海床、海藻、海草等是19004美元/每年每公顷，总计为3.8万亿美元；珊瑚是6075美元/每年每公顷，总计为0.37万亿美元；潮汐湿地和红树类植物是9990美元/每年每公顷，总计为1.64万亿美元；沼泽、涝原（漫滩）是19580美元/每年每公顷，总计为3.23万亿美元；湖泊、河流为8498美元/每年每公顷，总计为1.7万亿美元。 然而历史上，湿地一度被当做废弃地处理，盲目开发利用造成了大量湿地资源的退化和丧失。20世纪90年代中期，中国已有50%的滨海滩涂不复存在，消失了近1000个天然湖泊。联合国2000年所作的一项估计曾显示，伊拉克90%的自然湿地已经消失，而排灌工程和水坝阻止河流
人工湿地生态系统在废水处理中的功能与应用 随着社会经济的发展，人口数量的剧增，各种污染也相应增加。其中水污染（工业废水、生活污水、农业面源污水）最为严重，据有关资料显示，我国已有85%的江河湖泊受到不同程度的污染，仅1994年全国城市废水排放量高达360亿吨，其中80%废水未经处理直接排入江河湖泊。进入21世纪以来，人们更注重生活质量的提高，无论是政府还是个人都认识到水污染问题的严重性，这就需要找到一条解决该问题的有效途径。 一、人工湿地在废水处理中的应用 人工湿地是近三十年来发展起来的一种废水处理新技术。1974年，自前西德首先建造人工湿地以来，该技术在美国、加拿大及欧洲一些发达国家得到迅速发展。我国人工湿地的研究起步较晚，于1990年7月在深圳建起我国第一个人工湿地污水处理工程白泥坑人工湿地污水处理系统。 目前，可以利用人工湿地处理各种类型的废水(Moshiri, 1993; Kadlec and Knight, 1996; V ymazal et al., 1998)，例如日常生活污水(Cooper et al.,1997; Schreijer et al.,1997)、采矿废水(Kleinmann and Girts,1987; Brodie et al.,1989; Howard et al.,1989; Wenerick et al.,1989) 、农业污水(Dubowry and Reaves,1994; Rivera et al.,1997)、垃圾渗出液(Dombush,1989; Trantman et al.,1989) 、富营养水体(DAngelo and Reddy,1994)。而人工湿地之所以被广泛地应用于废水处理，主要有三个原因： (1)它能够利用基质-微生物一植物这个复合生态系统的物理、化学和生物的三重协调作用，通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、微生物同化分解和植物吸收等途径去除废水中的悬浮物、有机物、氮、磷和重金属等，来实现对污水的高效净化，同时通过营养物质和水分的生物地球化学循环，促进绿色植物生长并使其增产，实现废水的资源化与无害化。 (2)它具有投资低(150～800元/吨)、耗能少、操作简单、运行成本低廉(0.1～0.2元/吨)的特点，因此有较高的经济效益(其基建和运行费用仅为传统二级处理的1/l0～1／2，胡康萍等，1991)。 (3)它作为一个生态系统，能维持生物多样性及构成景观的一部分，在去除污染物的同时，具有美化环境的功能，因此有较高的生态效益。 二、湿地的定义与人工湿地的构建 由于湿地种类繁多、分布广泛，而且不同湿地之间差异也较大，因此很难给湿地下一个明确的定义。1994年的《中国湿地生态环境保护规划》会议上对湿地的解释是：处于陆地与水域的交汇处，水位接近或处于地表面，或有浅层积水，一般以低水位时水深2米处为界，并具有以下特征：(1)至少周期性的以水生、湿生植物为植物优势种；(2)低层土主要是湿生土壤；(3)在每年的生长季节底层土被水淹没4个月以上。 人工湿地是把选定的填料(如沙砾) 按一定的坡度填在一定长宽比及底面坡降的浅池内或低洼地中，在填料表层土壤中种植一些处理性能好、成活率高、生长周期长、根系发达、美观及具有经济价值的水生植物(如水葫芦、菹草、芦苇等)，构成一个湿地生态系统。 三、人工湿地的类型 在废水处理中，主要应用两种类型，即表层流人工湿地（废水水平流动，通过湿地而沉淀）和渗漏人工湿地（废水垂直流入，经渗透沉积后排水去除），它们具有不同的作用，可以根据需要选择。 目前，美国、澳大利亚、日本、英国、荷兰、德国等国家已广泛应用表层流人工湿地来处理废水。废水从它表面流过，一般有一个或几个填料床组成，床底填有基质，并有防漏层来阻止废水渗入地下而污染地下水，在系统中种植一些水生植物如水葫芦、芦苇、菹草等，废水经常同表层水流相混合，在湿地内流动，持续时间一般为10天左右。这种类型的湿地，
湿地生态系统服务功能分析 ——以鄱阳湖为例 摘要：湿地是地球上一种重要的生态系统，具有多种生态服务功能。本文以鄱阳湖为例对其生态系统的服务功能进行分析，。作为一种特殊的湿地生态系统类型, 鄱阳湖湿地效益类型丰富多样。研究结果表明,鄱阳湖主要的生态功能有涵养水源、调蓄洪水, 调节气候, 降解污染, 固定C 释放O2 , 控制侵蚀、保护土壤, 参与营养循环。因此,只有合理开发洞庭湖湿地资源,保护好洞庭湖区湿地生态环境,才能实现鄱阳湖区湿地资源的可持续利用,保证湖区经济的可持续发展。关键字：湿地；鄱阳湖；生态系统；服务功能 湿地(Wetlands)是地球上水陆相互作用形成的独特生态系统，是地球自然生态系统的重要组成部分，是自然界最丰富生物多样性的生态景观和人类最重要的生存环境之一。在抵御洪水、调节径流、改善气候、控制污染、美化环境和维护区域生态平衡等方面有其它生态系统所不能替代的作用。湿地生态系统每年提供的服务功能价值相当于419万亿美元，占全部生态系统的14．7 ，占全球自然资源总价值的45％。被誉为“地球之肾”、“生命的摇篮”、“文明的发源地”和“物种的基因库”。但湿地生态系统具有其脆弱性的一面，随着社会和经济的发展，全球约8O %的湿地资源丧失、退化或破碎化，严重影响了湿地区域生态、经济和社会的可持续发展。本文将对湿地生态服务功能进行分析，对湿地资源可持续利用和湿地恢复与重建具有重要意义。 鄱阳湖是我国第一大淡水湖,鄱阳湖区丰富且优良的生态服务功能, 对湖区及周边地区有着十分重要的意义, 它作为候鸟的栖息地对珍贵鸟类保护及其对长江洪峰的调控功能, 对整个长江下游都具有十分重要的意义。有鉴于此, 本文对鄱阳湖区近几年的各类数据及相关研究结果进行分析, 重点对鄱阳湖区生态服务功能进行了探讨。 1 鄱阳湖湿地的特点 1. 1 鄱阳湖湿地生态系统特征 鄱阳湖湿地是永久性淡水湖泊, 它季节性涨水, 具有高水是湖, 低水似河的独特的自然地理景观。鄱阳湖湿地枯水期面积129 000 hm2, 平水期面积279 700 hm2, 丰水期面积390 000 hm2 。 鄱阳湖是在赣江、抚河、信江、饶河、修水五河来水与下泄长江的水量吞吐平衡中积水成湖、水落滩出。5大河汇入鄱阳湖, 经调蓄后, 由湖口入长江。因此, 鄱阳湖被称为是吞吐型河成湖, 它上承五水, 下通长江,湖区水位主要受控于五河及长江的双重影响。鄱阳湖还是一个季节性的湖泊, 高水湖相, 低水河相, 有丰水一片, 枯水一线的独特景观。 鄱阳湖区属亚热带湿润季风性气候。气候温暖, 光照充足, 无霜期长。多年平均水温18. 3 ! , 年平均降雨量为1 474. 2 mm, 多年平均蒸发量为1 003. 7mm。鄱阳湖的植物群落可分为4 个带: 湿生植物带、挺水植物带、浮叶植物带、沉水植物带。鄱阳湖有鱼类138 种, 贝类87 种, 虾蟹类24 种; 鸟类310 种, 隶属17 目55 科; 兽类47 种; 两栖类30 种。 1. 2 鄱阳湖湿地生态断面结构 鄱阳湖湿地周期性地被水淹没或显露, 淹没或显露的日期、范围和持续时间, 主要取决于水位变幅、地面高程。这种周期性的水位变化和地面的干湿交替, 直接影响到植被的演替以及土壤的发育, 进而影响其栖息的动物, 那么整个生态系统的结构和功能就相应地有变化, 因此根据湿地的高程可以划分鄱阳湖湿地的生态断面。 朱海虹根据鄱阳湖的水位高程和相应的生态系统结构做了鄱阳湖湿地的生态断面划分, 具体如下:18~ 16 m,地貌类型为天然堤或高河漫滩的中部和上部。土壤类型为草甸土。这一断面淹没时间短, 退水早, 连续显露时间长, 光照充足, 植物生长茂密；16~ 14. 2 m,地貌类型为天然堤高漫滩的中下部。土壤类型为草甸沼泽土。这一断面淹没时间稍长。主要的植物群落为苔草。由于苔草生长茂密, 生物量很高, 可以达到1 716g/ m2；14. 2~ 13. 8m,地貌类型为天然堤侧缘坡的低漫滩部位。土壤类型为沼泽土, 地表面时常被薄层积水所覆盖。这一断面在枯水期是水位波动带。优势植物种是苦草和马来眼子菜沉水植物带；13. 8 m 以下, 13. 6 m 以下高程全年被水淹没。地貌类型为河道。土壤保持原始沉积物的特点。植被类型为典型的沉水植物。 2 鄱阳湖湿地的生态服务功能分析 生态系统服务功能是指在生态系统及其生态过程中所形成并维持人类赖以生存的环境条件和效用,是通过生态系统功能直接或间接得到的产品和服务。这种由自然资本的能流、物流、信息流构成的生态系统服务功能和非自然资本结合在一起产生了人类福利。 湿地生态系统不仅具有丰富的资源，还有巨大的环境调节功能和生态效益，各种类型的湿地生态系统在保护生物多样性、维持淡水资源平衡、均化洪水、调节区域小气候、降解污染物和为人类提供生产、生活资源方面发挥了重要功能，主要表现在以下几个方面。 2.1 鄱阳湖湿地的生态功能分析 2.1.1 涵养水源、调蓄洪水功能 湿地生态系统涵养水分功能主要为: 截流降水、增加土壤下渗、抑制蒸发、缓和地表径流和增加降水等。 鄱阳湖是长江中游最大的天然水流量调节器, 据研究, 鄱阳湖对五河洪水具有明显的调蓄作用: 1953~1993 年,