人工湿地规划选址影响因素浅析

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摘要：当前，人工湿地选址主要是基于景观风貌等人文美学因素及水质地质等自然因素的考虑，这在一定程度上限制了人工湿地选址的广泛性与合理性，对于后续管理及运营产生一定影响。在系统梳理天津市现有人工湿地的情况下，深入分析区域经济条件、交通情况、空气质量、植被、水源等综合自然环境因素对人工湿地选址的影响，结合人工湿地在建造和运营过程中给周边环境带来的各方面效益，为人工湿地选址提供更全面、系统、科学的思路。

关键词：选址规划；人工湿地；综合环境因素

人工湿地属于借鉴天然湿地净化污水原理，人工建造且应用生物和水力等共同作用处理水污染的生态工程措施[1]。人工湿地的生态、经济效益越来越受到全社会的重视，因而有更多的人工湿地被开发和建造，人工湿地所在地的居住环境、自然环境、交通环境等因素对湿地系统影响较大。因此，在建设人工湿地时，应综合考虑地理、气候、降雨量、地表水、生物、土壤及社会经济环境等因素[2]。盲目建造人工湿地，不仅达不到改善周边环境的目的，而且会造成人工湿地资源的闲置与浪费，限制人工湿地的改进与推广。所以，全方位、多角度分析影响因素，提供科学合理的选址思路十分有必要。目前，对于人工湿地选址因素的分析，大多集中于生态美学、自然条件方面。例如，目前，提出关于影响人工湿地选址因素主要包括坡度、地形、年均温度、年降雨量、土壤及污水处理厂与河道的位置关系[3-6]；王军辉等[7]分析了地质因素对人工湿地规划选址的影响。当前对于人工湿地与周边地区发展，人居生活密切相关的社会因素研究较为缺乏。基于天津市现有人工湿地发展现状，包括周边空气质量、经济发展、交通现状等，创新性地提出区域经济条件、空气质量、交通条件、空气质量等影响因素，并深入剖析以上各因素对人工湿地规划选址的影响，为人工湿地规划选址提供新的角度与思路，提出更为全面、科学、合理的选址依据。

1区域经济

当前我国人工湿地选址大多基于生态、地质等要素，对经济因素考虑较少。天津市拥有丰富的湿地资源和优越的地理位置，如果能进行合理地开发利用，可以带动周边地区发展，产生巨大的经济效益。

1.1周围产业园区

天津市人工湿地、湿地公园周围大都分布着工业园区，例如，北大港湿地核心区域就承担着工业生产污染“过滤池”的作用，人工湿地能有效缓解经济生产过程中带来的空气、水质污染问题。在选址过程中，应实地考察周边地区，观察周围产业园区分布情况，在生态环境允许的大前提下，根据工业园区生产产品类型、产生污染源类型等，分析如何设置人工湿地，才能最大限度解决经济生产问题，为节约资源、保护环境和气候安全提供有效的防治和规范管理措施。

1.2地域特色的经济收益潜力

据美国相关科学家研究，1hm2湿地生态系统每年创造的价值高达4000～14000美元，这些分别是热带雨林和农田生态系统的2～7倍和45～160倍[8]。根据地域特色条件合理开发，除保障湿地资源可持续利用外，更能带动当地经济收入持续增长。因此，在选址过程中，可专业评估地区优势资源特色，预测其经济效益。例如，根据地域位置、基础生态环境等开发丰富的生态旅游产品，增加当地旅游业收入；参考地域水文条件，合理发展水产养殖业，通过深加工处理水产品，获取更多的经济效益；根据当地植物数量及种类整合自然资源，实现集约化经营。如对芦苇进行二次加工，开发高附加值产品，既可以凸显当地特色，打造文化品牌，又可以拓展多元化收入渠道，带动经济增收。

2区域交通

2.1公路建设影响

近年来，受道路选择及建设成本影响，越来越多的公路会穿越湿地等自然保护区，从而对保护区造成一定的损害，而湿地因其物种的多样性，成为动物最主要的栖息地[9]。在综合考虑环境、技术、经济等多方面因素的情况下，研究交通对人工湿地选址的影响，将公路建设对人工湿地的生态影响降到最低，达到双方综合效益叠加的最大值，实现公路建设与人工湿地相协调的可持续发展模式。天津市人工湿地选址，首先应结合当地交通建设政策，尽量采取避让措施，避开公路选线。其次与交通部门及时沟通，就湿地保护制定交通建设与湿地保护和谐发展的总体规划，防患于未然。

2.2交通便利性影响

人工湿地选址，除了对湿地本身的外观与质量要求越来越高，还要注重人们的体验感，即对城市居民的工作与生活能否带来便利与舒适[10]。交通的便利与可达性成为人工湿地选址不可或缺的影响因素，主要包括：湿地周边公交、地铁等公共交通方式布局建设是否合理，是否便于市民出行；湿地周边交通情况及管理机制是否完善；湿地周边是否有符合标准的停车点。

3区域空气质量

天津市湿地资源丰富，也在一定程度上影响着区域空气质量。对比分析天津市湿地资源较为丰富的滨海新区与湿地资源较少的河东区，收集2个区连续28d空气质量指标数据，通过matlab编程进行统计分析。空气质量指数AQI（AirQualityIndex）是定量描述空气清洁或污染程度的指标，可反映对健康的影响。计算AQI主要通过5个污染标准，即颗粒物污染（也称颗粒物）、地面臭氧、一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫。AQI指数越低，说明空气质量越好。由图1可知，湿地资源较为丰富的滨海新区，AQI指数明显低于缺乏湿地的河东区，能简要说明湿地资源越多，区域空气质量越好，对健康影响越小。PM10是指监测环境空气中，当量直径为10μm的尘埃或飘尘在环境空气中的浓度，PM2.5指直径≤2.5μm的尘埃或飘尘在环境空气中的浓度。由图2、图3可知，湿地资源较为丰富的滨海新区PM2.5与PM10浓度，均不同程度地低于湿地资源较为缺乏的河东区。说明湿地资源越丰富，区域空气质量越好。综上所述，天津市建设人工湿地时，在充分考虑必要条件的基础上，应结合区域当前空气质量，可优先选择空气质量较差的区域，以发挥人工湿地净化空气的作用，改善区域空气质量，减少对人体健康的不良影响。

4区域综合自然环境

人工湿地需要利用基质、植物及微生物之间的物理、化学、生物三重协同作用处理污水。

4.1水源

根据污水在湿地中的流动方式，可将人工湿地分为自由表面流人工湿地和潜流型人工湿地2种类型，其中，潜流型人工湿地可以细分为垂直潜流人工湿地和水平潜流人工湿地[11]。相比污水处理厂，人工湿地投资少、运行成本低，对于人口密度较小的地区，尤其是农村，人工湿地投资可节省1/3~1/2，且处理过程中几乎无能耗。另外，人工湿地效果更加。人工湿地对水质的净化是利用纯生物技术，而污水处理是利用化学方法，这也是人工湿地不会造成二次污染的原因。垂直流人工湿地硝化能力强，对于氨氮含量高的污水可采用垂直潜流湿地系统。水平潜流人工湿地在有效去除BOD5、CODCr、SS重金属的同时，还会减少臭味的产生和散发，其在现实中有着更为广泛的应用[12]。表面流人工湿地是污水在流动过程中，与植物、基质的接触，利用物理、化学、生物的协同作用实现净化污水的效果。其去污效果比潜流型人工湿地差，但高于自然湿地。因此，农村用户可因地制宜，利用房屋周围地形，简单进行建造或改造水塘，配合种植植物，以净化污水、美化环境。

4.2植被

湿地植物需要具有耐寒、耐热、抗病虫害及对周围环境较强的适应能力。湿地植物种类繁多，生长极易受到气候条件、介质等因素的干扰，植物吸收营养盐的能力会随生长和其生理活动状态的不同而发生变化。因此，湿地植物污水净化效果也不同[13]，例如，环境污染严重、土壤盐分含量过高的区域，应选择盐地碱蓬、碱蓬、獐毛等植物，耐盐性强，能适应上述生存环境[14]；盐分含量低区域的可选择芦苇[15]。同时，利用植物搭配，提高生物多样性，使系统内关系复杂化，从而提升对污染物的去除能力[16]。

4.3基质

人工湿地的基质可分为天然材料、工业副产品、人工产品、组合基质4类[17]。任何单一的基质无法对所有污染物都具有较高的去除率，例如，沸石对TN去除率可达88%，远高于砾石和无烟煤，而对TP的去除率只有15%以上，远低于无烟煤的60%[18]。同时，程丽芬[19]指出，河沙加湿地土壤的混合基质，对全氮、全磷的去除率高于河沙或湿地土壤的单基质，而对硫化物的去除率仅比湿地土壤低1%。因此，选择基质时建议混合多个基质。天然材料具有价格低廉、容易获得的特点，在选择人工湿地地址时，应优先选择建立在土壤或砂石上，再根据需要净化的水质选择合适的基质进行混合，从而获得人工湿地所需要的基质。

5结语

人工湿地规划选址是一项系统性工程，对各类影响因素的参考与分析十分重要。通过综合分析经济、交通、植被、基质、水源、空气质量等因素，能为人工选址提供新的角度与思路，不断完善选址方案。人工湿地规划选址需分析区域经济生产与收益潜力，道路建设与交通优势，综合自然环境优势与区域空气质量，优势组合各类影响因素，寻求“最大公约数”。同时，对于不利情况采取针对性措施，真正做到因地制宜，在保证人工湿地正常运行的情况下，减少资金和人力投入，最大限度发挥其生态及经济效益。

作者:徐立 贺瑶瑶 林芯如 蒋硕凡 宋骁爽 单位:天津商业大学理学院