人工湿地植物水质净化作用的数值模拟研究

研究区域永年洼湿地面临生态退化、水污染严重等问题,已通过人工种植湿地植物进行生态修复及水质改善。永年洼连续2年的水质监测结果表明,随着湿地植物的种植和生长,洼内水体的氨氮(NH3-N)、总氮(TN)、总磷(TP)等都有不同程度的下降。本文根据湿地植物对水质的作用机理,通过MIKE模型的EcoLab中水质过程自定义及编辑功能,基于湿地植物的泌氧、细菌活性增加和植物吸收作用下水化学反应过程,构建"WQ+Veg"水质模块,耦合MIKE21水动力结果,模拟永年洼人工湿地种植前后湖区流速及NH3-N、 TN、 TP等水质指标的变化。在有加密监测的断面上,模拟有植物的2017年情景相比无植物的2016年情景,NH3-N、TN和TP平均下降了14.9%、7.33%和14.3%,与监测结果较为一致。在永年洼出水口处2017年相比2016年,NH3-N、TN和TP的去除率提高了7.2%、5.3%和9.1%。模型描述的反应过程清晰,可考虑湿地植物类型、分布、面积等条件下水质氮磷的响应,为大尺度湿地修复的布局及设计提供研究工具,同时为湿地水质净化效果评估提供依据。     

永年洼湿地表层沉积物污染评价

2017年9月,对河北邯郸永年洼湿地表层沉积物取样调查,分析16个样点表层沉积物的碳、氮、磷、硫含量,并在此基础上评价永年洼湿地的污染水平。研究区域氧化还原电位较低,大部分样点的均低于0,pH值的范围为6.9～7.7,含水率为7.8%～64.0%。总碳含量范围为15.7～39.0 g/kg,平均值为25.0 g/kg,有机碳占比为13.8%～74.2%。总氮含量范围为0.4～1.8 g/kg,其中铵态氮占比为2.4%～5.6%,硝态氮占比为0.2%～2.4%。总磷含量范围为0.7～1.9 g/kg,有效磷占比为0.7%～2.3%。总硫含量范围为0.18～3.4 g/kg。通过综合分析各样点污染指数和有机指数,发现永年洼湿地1-2#、2-2#和3-5#样点的表层沉积物污染较为严重,且主要是有机污染。与同类型湿地比较发现,永年洼湿地沉积物综合污染水平较为严重,有必要降低湿地内源负荷,改善底质厌氧环境,有针对性地开展生态修复。     

历史视角下的湿地演变与恢复保护——以永年洼为例

湿地的恢复与保护是近年来环保领域的热点。用历史视角研究湿地及其周边的演化历程,能极大地丰富对湿地的认识,使湿地的恢复和保护更有针对性。本文以华北地区典型的受高强度人类活动长期影响的自然湿地永年洼为例,尝试从历史视角审视其演变,证明这一方法的有效性,并指出:(1)广府古城的历史长于永年洼的历史,永年洼始终受高强度人类活动影响;(2)永年洼在1949年以后的剧烈萎缩主要是因为水利工程控制来水量和围垦造田,永年洼仍具备成为湿地的条件;(3)永年洼以防洪功能为主、生态功能为次,永年洼的恢复保护应借建设湿地公园的契机,保障湿地来水的水量和水质。