湿地保护与水污染防治
2004年12月
第26卷 第4期 地下水Dec. 2004
湿地保护与水污染防治
吴翠萍
(山西省长治市水文水资源勘测分局, 山西长治046011)
[摘 要] 分析了目前水资源的严峻形势, 提出了利用和保护湿地及综合防治水污染的措施, 缓解水资源矛盾, 促进经济持续发展。
[关键词] 水污染防治; 湿地利用; 保护; 持续发展
[中图分类号] T V 213. 4 [文献标识码] B [文章编号] 1004-1184(2004) 04-0245-04
1 目前水资源形势
我国是一个严重缺水的国家, 人均水资源量2200m 3, 只相当世界人均的1/4。水环境恶化、水资源不足已经成为制约国民经济和社会发展的重要因素。随着经济社会的快速发展、人们生活水平的不断提高, 水资源需求不断增加, 而我国降雨时空分布不均, 造成许多地区水资源供需矛盾日益尖锐, 按目前的正常需要和不超采地下水, 全国年缺水总量约为300亿～400亿m 。全国有400多个城市供水不足, 其中比较严重缺水的有110多个, 日缺水1600万t, 每年因缺水造成的直接经济损失达2000亿元, 全国每年因缺水少产粮食700～800亿kg; 许多地区由于缺水, 造成工农业生产争水、城乡争水、地区间争水、超采地下水和挤占生态用水, 给工农业生产和人民生活造成很大影响。1. 1 水环境危机
水环境恶化日趋严重。近年来, 水污染、水土流失、沙尘暴、地下水超采和湿地退化等问题引起全社会的极大关注。我国水体水质总体上呈恶化趋势, 2001年全国污水排放量为626亿m , 其中工业废水占62%, 生活污水占38%, 有80%未经处理直接排入江河湖库水域。全国水土流失面积367万km 2, 占国土面积的38%。全国地下水年超采量达92以上亿m 3, 已形成164个地下水超采区, 部分地区出现地面沉降, 海水入侵。水环境恶化, 严重影响了我国经济社会的可持续发展。
1. 1. 1水质危机重于水量危机
水资源是量与质的高度统一, 21世纪我国面临着
[收稿日期] 2004-10-21
3
3
水量的危机, 同时水质危机更加严重, 甚至因水质问题所导致的水资源危机大于水量危机。
目前, 无论是地表水还是地下水, 我国的水质污染非常严重。根据2001年对全国12. 1万km 河流进行的评价, 符合《地面水环境质量标准》的Ⅰ、Ⅱ类标准的只占32. 6%(河段统计) , 符合Ⅲ类标准的占28. 8%, 属于Ⅳ、Ⅴ类标准的占22. 0%, 超Ⅴ类标准的占16. 6%, 如果将Ⅲ类标准也作为污染统计, 则我国河流长度有67. 4%被污染, 约占监测河流长度的2/3; 在评价的24个湖泊中, 2个湖泊部分水体受到污染, 12个湖泊水污染严重。国家重点治理的“三湖”情况为:太湖16. 5%的面积为Ⅲ类水, 75. 3%的湖面为Ⅳ类水, 8. 2%的湖面为Ⅴ类水, 可见我国地表水资源污染非常严重。
我国地表水资源污染严重, 地下水资源污染也不容乐观。“八五”期间据《中国水资源质量评价》:我国北方五省区和海河流域地下水资源, 无论是农村还是城市, 浅层水或深层水均遭到不同程度的污染, 局部地区(主要是城市周围、排污河两侧及污水灌区) 和部分城市的地下水污染比较严重, 污染呈上升趋势; 根据北方五省区1995眼地下水监测井点的水质资料, 在69个城市中, Ⅰ类水质的城市不存在, Ⅱ类水质的城市只有10个, 占14. 5%, Ⅲ类水质城市有22个, 占31. 9%, Ⅳ、Ⅵ类水质的城市有37个, 占评价城市总数的53. 6%, 即1/2以上城市的地下水污染严重。
日趋严重的水污染不仅降低了水体的使用功能, 进一步加剧了水资源短缺的矛盾, 对我国正在实施的可持续发展战略带来了严重的负面影响, 而且还严重
[作者简介] 吴翠萍(1956-) , 女, 山西长治人, 工程师, 主要从事水资源规划及管理工作。
地威胁到城乡居民的饮水安全和人民群众的平衡。随着用水量的增加, 废污水排放量将相应增加。虽然随着我国环境治理力度加大, 水质恶化的势头有所控制, 但从总体上来判断, 水质恶化的趋势不可避免, 从空间上, 将由大陆向海洋, 从城市到农村扩展。按照现在的治污水平, 到2030年, 海河流域有河皆干、有水皆污的局面可能遍及北方地区, 资源和环境受到严重破坏, 经济社会的可持续发展也将难以实现。如果不采取有效的措施, 一些城市、地区或流域甚至全国可能发生水质危机, 可以说, 水质危机危害远远超过水量危机, 必须引起高度重视。1. 1. 2水资源潜在危机
21世纪我国水资源供需矛盾将进一步加剧, 据预测, 2010年, 全国总供水量为6200～6500亿m , 相应的总需水量将达7300亿m , 供需缺口近1000亿m 3, 2030年全国总需水量将达10000亿m 3, 全国将缺水4000～4500亿m 3, 到2050年全国将缺水6000～7000亿m 3。如果在今后30余年水资源供水量增加4000～4500亿m 3(或者50多年增加6000～7000亿
3
m , ) 完成这项任务非常艰巨。
3
3
分别高达100%、74%、93%。过度开采地下水会引起地面沉降、海水入侵、海水倒灌等一系列环境问题。在目前水地下水资源开发条件下, 全国已经出现区域性地下漏斗56个总面积大于8. 2万km 2, 地层沉陷的城市达50余个, 其中北京的沉降面积达800km 2, 环渤海平原区由于海水倒灌影响面积已达186万亩。2 水资源的可持续利用思考
实现人口、资源、环境协调发展关系中华民族发展的长远大计。水资源既不能进口, 也没有替代品, 是最重要的战略资源。水是人类生存的生命线, 是经济发展和社会进步的生命线, 是实现可持续发展的重要物质基础。但从我国水资源供求形势分析, 随着人口的增长, 到2030年左右, 我国人口将达到16亿, 人均占有水资源量将降至1700m 3左右, 接近国际公认的警戒线。按照现有的水资源开发利用方式难以支撑经济社会的可持续发展。
据世行统计, 淡水抽取量我国和美国为最高。虽然水资源开发量占水资源总量的比重没有超过20%, 但由于经济发展与水资源的不平衡, 北方黄淮海流域水资源开发利用率超过50%, 海河流域已近90%, 超过了国际公认的40%合理限度。扩大水资源开发规模的潜力很小, 为实现水资源的可持续利用, 支撑国民经济的发展, 在开源、节流之外必须加大水污染防治, 开展污水回用, 对水污染防治采取综合、经济、更有效的方法。
新的治水思路:根据我国水资源状况和人口、经济增长速度, 到本世纪中叶, 国内生产总值将增长10倍以上, 城市化率可能达到70%, 城市生活和工业用水将大幅度增加。如果按照现有的工业用水增长速度, 2030年工业用水量比现状增加1300亿m 3, 生活用水将增加一倍以上。将来要解决16亿人吃饭问题, 粮食产量要从现在的5000亿kg 增加到7000亿kg , 如果农业用水的效率不变, 农业用水量要增加1500亿m 3。我国的水资源状况, 很难满足如此巨大的水需求, 仅仅依靠扩大水资源的开发利用量难以满足经济和社会发展用水需求。湿地作为生态系统中的一个很重要成员对水质净化作用不可低估, 应大力开发应用并加以保护。3 湿地概述
湿地既包括海岸带地区的珊瑚滩、海草床、滩涂、红树林, 也包括河口、河流、淡水沼泽、湖泊、盐沼
由此可见, 我国水资源供需面临非常严峻形势, 如果在水资源开发利用上没有大的突破, 在管理上不能适应这种残酷的现实, 水资源很难支持国民经济迅速发展的需求, 水资源危机将成为所有资源问题中最为严重的问题。
1. 1. 3水资源开发引起的生态环境问题
为了满足日益增长的水资源需求, 必将加大水资源开采力度, 水资源过度开发, 无疑会导致生态环境的进一步恶化。通常认为, 当径流量利用率超过20%时就会对水环境产生很大影响, 超过50%时则会产生严重影响, 目前, 我国水资源开发利用率已达19%, 接近世界平均水平的三倍, 个别地区更高, 松海黄淮等片开发利用率已达50%以上, 海河流域已近90%, 超过了国际公认的40%合理限度。据预测, 到2050年全国地表水资源利用率为27%, 特别是海滦河、淮河、黄河地表水资源利用率将超过50%, 分别为62%、60%和56%。
地下水的开发利用也将达到相当程度。2050年, 全国地下水利用率平均为64%, 除内陆河较低外(27%) , 其他流域(不含西南诸河) 地下水利用率均大于56%, 特别是海滦河、淮河、黄河地下利用率将
及盐湖, 同时将稻田、污水处理用地等人工湿地也包括在内。
最近, 亚洲湿地局、国际水禽和湿地研究局及美洲湿地局将湿地分为三大类:即咸水、淡水和人工湿地, 每类湿地又进行了细分。近年来, 许多学者将湿地亲切地称为“自然之肾”, 形象、生动地强调了湿地的重要性。湿地何以被称为“自然之肾”? 是因为湿地具有净化污染物的生态功能。3. 1 湿地的净化作用
科学实验已经证明, 湿地中有相当一些水生植物包括挺水、浮水和沉水类型的植物, 它们具有很强的清除毒物的能力, 是毒物的克星。据测定, 在湿地植物组织内富集的重金属浓度比周围水中的浓度高出10万倍以上, 正因为如此, 人们常常利用一些湿地植物净化污染物中的毒物, 有效地清除污水中“毒素”, 达到净化水质的目的。例:水葫莲、香蒲和芦苇等被广泛地用来处理污水, 用来吸收污水中高浓度重金属镉、铜、锌等; 在美国的佛罗里达州, 有人作了如下实验, 将废水排入河流之前, 先让它流经一片柏树沼泽地(湿地中的一种) , 经过测定发现, 大约有98%的氮和97%的磷被净化排除了, 湿地具有惊人的清除污染物的能力。
人们利用湿地这种功能, 建立了许多人工湿地来净化水源。印度卡尔库塔市, 没有一座污水处理场, 该城市的所有生活污水都排入东郊的人工湿地, 其处理费用相当低, 而且从废水中同时获得大量的食物, 成为世界性的典范。在该湿地中, 污水被用来养鱼, 鱼产量可达2. 4t /hm 2・a , 同时用来灌溉稻田, 水稻产量达到2t/hm ・a, 此外, 还在倾倒固体垃圾上种植蔬菜, 并采用这些污水进行浇灌, 通过这些措施, 大量的营养物质以食物的形式被排除掉; 日前, 科研人员利用深圳市区内洪湖公园的一块人工湿地, 成功探索出一条低成本治理水污染的新途径, 被国家环保总局列为今年12项国家重点环境保护实用技术示范工程之一, 在这块占地2300m 2的人工湿地上, 栽有芦苇、美人蕉等五六种热带和亚热带植物, 花树成荫, 下面铺有沙子、细石等填料。只见城市浑浊的城市污水流经人工湿地后, 明显变得清澈起来。科研人员说, 其水质已达到国家地面水标准, 优于景观水标准, 每日可处理污水1000t 。与同等规模污水厂相比, 人工湿地的建设费、运行费只需1/2和1/5, 成本大为降低。
2
通过上面的实例可以看出, 湿地能够有效地将水中的污染物质去除, 相当于一个天然的过滤器, 人们形象地将其称为“自然之肾”。有效地利用湿地来作为天然的污水处理厂, 既经济又高效, 对于缓解我国水资源危机有非同小可的重要意义。3. 2 湿地价值及其保护
湿地的作用和效益主要在以下几方面:
a . 提供资源, 包括食物、药物, 原材料和能源、燃料, 也包括水; b . 调节水气, 主要是调节水的数量、分布和存在、运动的状态, 调节大气中和土壤中的水分, 也从而调节水和水气所挟带的物质和能量, 又因此调节了气候。在污染条件下, 湿地经常通过自然的物理储存, 物理防护和化学分解、生物变化而改变水质, 改变自身和周围环境的状态; c. 维护生态。湿地是野生生物繁殖和栖息的场所, 它具有适宜多样生物生息的各种条件, 这些生物大多为人类所必需。
由于上述几点基本效益, 湿地对人类社会的可持续发展具有重要的支撑作用。3. 2. 1湿地——超级生态系统
地球上的生态系统类型种类繁多, 丰富多彩。湿地生态系统的初级生产力最高, 例:纸莎草、香蒲、浮游植物及沉水植物是湿地生态系统常见的植物, 在不需要任何物质投入情况下, 纸莎草年初级生产量估计为100t/hm , 香蒲为30～70t/hm , 浮游植物为40t/hm 2, 相对上述植物, 沉水植物产量较低, 即便如此, 其产量也较高(如眼子属的种类可达40t/hm 2) 。与此相对比, 我们需要投入大量的人力、物力及水、化肥和农药等, 甘蔗产量为63t/hm 2, 玉米为60t/hm 2。
湿地生态系统具有如此高的生产能力, 是一件非常令人瞩目的事, 在能源危机的呼声遍及世界的今天, 其潜在的价值是不言而喻的。此外, 随着人口的激增, 土地面积的减少和质量的不断恶化, 粮食短缺已经成为威胁人类生存的世界性问题, 而湿地在初级生产能力上所表现出的惊人高大, 极有可能成为人类的潜在的另一个“粮仓”, 其战略地位不容忽视。3. 2. 2湿地——人类生存的摇篮
城门失火, 殃及池鱼。这句成语很适合湿地与社会经济发展的关系。也充分地说明了湿地是我们人类生存的摇篮。如下事实可以说明这一切。
我国幅员辽阔, 复杂的地理环境与多样的气候条件, 使她成为亚洲湿地类型最齐全、数量最多、面积
2
2
最大的国家, 在全球范围内也享有举足轻重的地位。中国经济和社会的发展对湿地有着不可忽视的依赖关系, 尤其是东部沿海地区、河口三角洲地区、主要江河沿岸、冲洪积平原及大型湖泊周边地区, 由于具备发展经济的有利条件, 特别是交通、水利、土地和生物资源等优势, 早已成为我国经济发展的速度最快、最富有活力的热点地区。可以说, 湿地具有的各种生态功能对维持中国的生态环境发挥了巨大的作用, 同时它也渐渐成为影响国家经济快速平衡协调发展和社会稳定的重要自然因素之一。然而, 我国湿地正在遭受重大破坏和严重威胁。围垦和城市开发使湿地面积锐减, 尤其是人口密集的东部地区, 致使局部地区生态恶化; 大量工农业废水、生活污水的排放和油气资源的开发严重污染和破坏了湿地生态系统, 降低了湿地的各种价值; 泥沙淤积使湿地面积日益缩小; 酷渔滥捕严重破坏了湿地生态系统平衡, 都大大降低了湿地对国民经济的支持能力, 引发了一系列生态环境问题, 导致危害程度和频率不断增大。如1991年长江流域洪水不及1954年洪水流量大, 造成的损失却远远大于1954年, 湖泊天然调蓄能力的减少不能不说是一个重要原因。对三江平原的大规模开垦, 是我国沼泽湿地减少的典型例子。三江平原的开垦始于50年代末, 经过几十年的垦殖, 大部分沼泽均被开荒利用, 仅三江平原的东北部还剩少量湿地。沼泽湿地被大量开垦后, 湿地所具有的调蓄洪水、调节气候的能力丧失, 使该区洪涝灾害加剧、降雨量减少、区域气候变干, 同时由于地表植被破坏, 风蚀日益加剧, 致使土壤肥力下降, 局部地区出现沙化和盐碱化现象, 已垦土地的生产力普遍呈下降趋势。因此, 如何保护与合理开发利用湿地资源, 有效的防治水污染是我国实现可持续发展中不可缺少的战略组成部分。
湿地的减少和破坏, 严重地影响经济的发展, 威胁了人类的生存。3. 2. 3保护湿地
全世界的湿地面积约占陆地总面积的1. 4%.我国大约有湿地2500多万hm 2其中包括1100万hm 2沼泽, 1200万hm 湖泊以及210万hm 的滩涂、盐沼地, 约占国土面积的2. 6%, 占全世界湿地总面积的13%左右. 还有以潜育化和沼泽化水稻田为主的人工湿地, 加上水库池塘等, 总面积约50万km . 我国有192块湿地被列入亚洲湿地名录. 2
2
2
由于湿地的脆弱性, “湿地保护”问题常由于外界环境条件变化而妨害了湿地功能的行为。湿地的不确定性和脆弱性, 因此湿地的开发利用必须从整个国土, 甚至全球的利弊影响进行考虑和规划, 近数年, 主要在美国, 出现了一种新的企业经营形式, 姑译为“湿地保存信贷服务”(w etlands). 当湿地因社会公共工程而不可避免地蒙受损失而在本地区无法得到恢复补偿时, 提出一种保护湿地的经济行为。
自从我国1992年加入《湿地公约》以后, 对湿地保护和合理利用极为重视。《中国21世纪议程》第14章“自然资源保护与可持续利用”中强调:“对现有的湿地资源进行依法管理, 提高管理的科学性, 保护好一批在世界上最重要的湿地保护区……全面制止随意破坏湿地资源和湿地生境”, 将湿地保护作为国家实现可持续发展战略的一项重要任务内容。
尽管我国政府对保护湿地极为重视, 但由于历史的、现实的原因, 我国湿地资源开发出现了各种生态环境问题, 并且正在日益恶化, 严重地威胁了湿地资源可持续利用, 引起了环境学界乃至世界有关组织的关注。
湿地是一种十分独特、颇具神秘感、同时又孕育了宝贵自然资源、对维持生态平衡具有重要作用的生态系统。但一直以来人们未停止过改造湿地、开发湿地, 正当人们战天斗地“变废为宝”时, 1998年长江洪水震憾了世界, “厄尔呢诺”难逃其责! 这是“天灾”又是“人祸”。“天灾人祸”是造成这次洪灾的根本, 这是专家给我们的回答。“人祸”是多方面的, 其中湖泊等湿地大面积减少是不可忽视的重要原因。
认识湿地, 开发湿地, 保护湿地, 让湿地造福于人类, 特别在水污染防治方面, 湿地有其独特的利用价值。
参考文献
[1]姜文来, 袁军. 湿地. 气象出版社, 2000.
[2]姜文来. 21世纪水资源安全对策研究. 北京科学出版社, 1998.
[3]敬正书. 关于水资源可持续利用战略思考. 中国水利, 2002(1).
[4]2001年水资源公报-综述、海河、黄河、长江流域水资源公报. 2001.
[5]左东启. 论湿地研究与中国水利. 水利水电科技进展, 1999. 19(1) .