黄河某湿地退化机制及废水生态修复技术研究

思 毅，李 宁

(志丹县水务局，陕西 志丹 717500)

0 引言

黄河三角洲位于我国山东省东北部，包括滨州市、东营市及其管辖区县，海洋资源丰富，是我国第二大河口三角洲。《黄河三角洲高效生态经济区发展规划》于2009年12月由国务院批准通过，使黄河三角洲地区成为我国实施国家战略开发建设的区域之一和新世纪开发建设的重点区域[1-3]。随着人口的急剧增长和社会经济的快速发展，生产总值增长迅速，大力开发资源，导致环境和生态问题日益严重。以黄河三角洲地区为例，由于人口密度大和资源分布不平衡，加剧了产业结构重工化、沿海化，导致生态系统不堪重负[4-6]。纵观国家发展的历程，这种依靠攫取资源的粗放型经济增长方式不利于经济的可持续性发展，违背自然规律的发展模式终将会遭到淘汰。高质量的发展模式应为尊重自然、顺应自然、保护自然的绿色发展模式，坚持可持续发展。党的十八大首次提出的生态文明建设的理念要求我们辨证地看待环境与经济的关系。环境就是财富，良好的环境可以给经济的发展创造良好的条件。

1 黄河三角洲滨海湿地生态变化

黄河三角洲位于山东省，是我国第二大河口三角洲，呈扇形三角状。行政区划包括滨州市的滨城区、开发区和无棣、阳信、惠民、沾化、博兴、邹平县，以及东营市的东营区、河口区和垦利、利津、广饶县，见图1。总面积17368 km2，其中，滨州市9445 km2，东营市7923 km2。黄河三角洲地区滩涂面积广阔，具有丰富的渔业和油气资源，地理优势显著。但是，随着近年来人口的增长和社会经济的发展，人类行为产生的影响作用于湿地生态环境，使得湿地生态特征不断的发生改变。其中变化的主要类型为：湿地退化、盐碱化加剧、湿地生产力下降等。

图1 黄河三角洲地理位置

2 造纸废水灌溉生态修复对湿地土壤环境安全的影响研究

2.1 进、出水水质状况

利用现有长势均匀的原生芦苇盐碱化湿地，构筑芦苇人工湿地，用造纸厂生物塘出水浇灌。用内径D=6 cm，高30 cm的金属采样器在每块样地的10 m、30 m、45 m距离处采集土壤原状土，过2 mm筛等量混合。土样经过氢氟酸-高氯酸-硝酸消煮，再由原子吸收分光光度计测定。为防止玻璃器皿对样品干扰，采用聚四氟乙烯坩埚消解。对用于灌溉的造纸废水进行监测，金属离子和部分重金属进水、出水含量见表1，其中，镉(Cd)在废水中没有检测到。系统出水浓度均比进水浓度低，表明经过芦苇湿地系统，可以处理一部分重金属，减少废水中的重金属浓度，对水环境安全有利。

表1 实验芦苇生长区造纸废水重金属离子分析 单位：μg/mL

2.2 对土壤Na离子的影响

从监测数据可以看出，在本研究区域内，相对于对照样地，经废水灌溉过的土壤，Na+有所下降(图2)，灌溉后的土壤平均Na+降低了32.35%。土壤中Na+离子随着气温的升高而增加，随着气温的降低而降低，这种趋势在实验样地和对照样地均有明显表现。可能是因为随着气温的升高，土壤表层蒸发量增大，土壤均有返盐现象出现。

图2 土壤中Na+的含量变化图

2.3 对土壤中重金属的影响

鉴于造纸废水的特点，主要研究Zn、Cu、Fe、Mn、Cr、Cd、Ca七种金属的动态。铬(Cr)和镉(Cd)是两种重要的环境污染物，在土壤环境中具有稳定、累计和不易消除的特点。本次对这两种重金属进行监测，结果显示仅有10月份经废水灌溉的土壤中铬(Cr)含量略高于对照样地外，其余3个月的运行监测中均低于对照样地，平均Cr的含量也低于对照样地。在11月份的监测数据中，废水灌溉的土壤铬(Cr)较7月份的初始值低，表明利用造纸废水灌溉修复盐碱化湿地能够降低土壤中Cr含量。连续监测土壤中的镉(Cd)，均未检出，表明在研究范围内，没有受到镉(Cd)污染。

2.4 对芦苇生物量分配相关变量的影响

芦苇对各器官生物量分配格局均为根>茎>叶>穗，但是经过废水灌溉的芦苇对茎的生物量分配比未灌溉过的芦苇有所增加，说明芦苇在造纸废水灌溉的情况下，增加地上部分生物量的分配，以增加整个植株的产量(图3)。

图3 不同条件下芦苇根冠比的变化

如图4所示，在叶重分数(LMF)中，7月～9月期间，叶干物质占植株总生物量的比重变化不明显，可能由于叶生物量所占植株总生物量的比重不大所致。但10月～11月，经废水灌溉的芦苇叶重分数明显高于对照样地，表明经废水灌溉后，芦苇的生长期有所延长。另外，10月、11月时，部分芦苇的叶片开始凋零，穗中成熟的种子也开始随风飘落，可能也是10月、11月中叶和穗所占芦苇总生物量的比重有所下降的原因之一。

图4 不同条件下芦苇叶生物量比的变化

3 黄河三角洲区域生态环境承载力提升对策

3.1 社会经济发展方面对策

黄河三角洲地区资源是有限的，一旦开采过度、资源枯竭，将直接影响区域的可持续发展。对此为推进区域高质量的发展，应转变发展方式，从依靠资源能源转变为依靠科学技术和创新，提高区域的产业综合竞争力。

(1)对标国际先进行业，提高技术标准，促进新兴行业的发展，例如海洋工程、海洋油气、海洋能、海洋生物制药等。

(2)优化经济结构，加大科研力度，引进先进技术和方法，加强国际科学创新合作交流，提升科技研发能力，做好科研支撑与人才培养；将科学技术深入产业，与产业融合，实现供给侧改革，做好生产、服务和品质。

3.2 生态环境治理方面对策

良好的生态环境可以提高经济收入，保护环境具有不可估量的经济效益和价值。保护生态环境，需要划定生态红线，推动绿色发展。

(1)促进环保产业发展。进一步推进传统能源的清洁化利用，打造绿色建筑，实现设计上的科学合理规划。同时大力发展绿色经济，一方面扶植生态金融服务业，打造绿色银行；一方面培育专业环保骨干企业，把绿色变成经济发展的资源。

(2)加快生态修复。发展保护国家公园的生态系统保护工作，推动生态红线区域的生态环境的保护，加强了生态系统的自我修复能力：

(3)建设集监测与预警功能为一体的环境质量监测体系，完善生态环境灾害监控预警和应急机制。科学设计规划，优化排污口布局；运用先进科技设备与方法对水质情况、排污口污染物排放量、海洋生物情况等进行实时监测，动态了解生态环境质量及其生物多样性。

(4)完善监管体制。成立监管小组，严格监督管理海洋禁止区和限制区的污染排放；对海洋近海岸、海洋相关河流，实行联合整治，严格实施污染物浓度控制与排放总量控制，加强入海污染物的防治工作。

(5)加大执法力度，加强生态环境的法治管理，严厉打击危害生态系统的违法行为；联动各相关地区政府部门，协同进行环境监督执法，实现区域资料、数据、信息的共享，跨区域解决环境污染问题。

(6)建立信息共享平台，及时发布年度环境公报，鼓励群众参与监督监管，加大环境保护的宣传力度，依靠人民群众共治共建、群策群力，树立人人有责的观念，打赢污染防治攻坚战。

(7)加强科学技术的发展，引导专研生态环境修复技术，助力恢复生态系统健康；科学制定渔业发展规模，开展“放鱼养水”，实施渔业资源修复手段，延长产业链，促进产业融合发展，形成科学、绿色的发展状态。

5 结论

利用造纸废水灌溉生态修复盐碱化湿地过程中，能够降低土壤重金属含量。试验结果表明，造纸废水灌溉芦苇湿地的废水处理模式是可行的，既能有效处理造纸废水，同时避免了土壤盐碱化程度加剧，提高了芦苇湿地系统的完整性和稳定性。环境承载力涉及到多个学科，如环境科学、生态学、管理学、经济学等，急需学科之间的交叉融合，需要大量扎实的理论基础，以实现区域环境承载力的评价分析，应灵活应用多种模型进行动态模拟，并预警可能出现的安全风险问题。