臨沂市人工濕地凈化效能評價

王生福 冀保程 王士滿 霍憲起 安寶明

（1 臨沂農(nóng)業(yè)科技職業(yè)學(xué)院，山東 臨沂 276000；2 臨沂市生態(tài)環(huán)境局，山東 臨沂 276000 ；3 山東君信環(huán)保技術(shù)有限公司，山東 臨沂 276000；4 臨沂大學(xué)，山東 臨沂 276000；5 臨沂君和環(huán)?？萍加邢薰荆綎| 臨沂 276000）

人工濕地是指為了人類的利用和利益，通過模擬自然濕地，人為設(shè)計與建造的由飽和填料、挺水與沉水植被、動物和水體組成的復(fù)合體（Hammer,1989）。相比于傳統(tǒng)的污水處理工藝，人工濕地具有處理效果好、抗沖擊負荷能力強、工程基建費用及運行成本低等優(yōu)勢，非常適合污水廠尾水的深度處理以及中小城市和鄉(xiāng)村等技術(shù)水平較低的地區(qū)（周麗, 2016）。

臨沂市濕地總數(shù)位居山東省第一位，國家級濕地公園已達10處，國家級城市濕地公園2處，省級濕地公園12處?，F(xiàn)有主要人工濕地類型為潛流+表流的復(fù)合型人工濕地，濕地應(yīng)用模式主要遵循“治、用、保”體系，以尾水深度凈化為主，很多工程采用了污染處理能力強、水力負荷大的潛流濕地。臨沂市人工濕地工程在淮河流域水質(zhì)凈化中起到了很大作用，特別是在污水處理廠下游修建的大量人工濕地，對污水處理廠的出水進一步處理，提高了河流水質(zhì)狀況，確保完成了水質(zhì)達標任務(wù)。

水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)和現(xiàn)場資料顯示，目前臨沂市人工濕地普遍存在冬季污染物去除率偏低，甚至某些人工濕地出現(xiàn)二次污染的現(xiàn)象。即使在夏季，部分人工濕地也存在凈化效能衰退的問題，這對臨沂市整體水環(huán)境的改善以及重要出省斷面水質(zhì)的穩(wěn)定達標帶來了隱患。

為貫徹《山東省人民政府關(guān)于印發(fā)山東省落實〈水污染防治行動計劃〉實施方案的通知》（魯政發(fā)〔2015〕31號），分析臨沂市人工濕地效能及衰退原因，提出相應(yīng)的管理改進措施，確保流域水質(zhì)的達標。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

臨沂市位于山東省東南部，地近黃海，南鄰蘇北，總面積1.72萬km2，是山東省人口最多、面積最大的城市。臨沂是生態(tài)水城，沂河水源地是淮河流域水質(zhì)最好的地區(qū)，沂河、沭河等形成“六河貫通、八水繞城”的水城景觀，2017年臨沂被確立為全國水生態(tài)文明城市。臨沂濕地面積 734.8 km2，有河流濕地和人工濕地2類，臨沂濕地生物多樣性豐富、生態(tài)類型復(fù)雜多樣，生物區(qū)系分布有一定的規(guī)律性，濕地資源性動植物和國家重點保護物種較多(李修嶺, 2015; 林登峰等,2017;溫四民等,2018)。

1.2 研究方法

2016年冬季和2017年春、夏兩季對臨沂市21處主要代表性人工濕地運行現(xiàn)狀開展調(diào)查。通過收集濕地環(huán)評、科研以及施工工程報告等資料，掌握了人工濕地位置、名稱、種類、設(shè)計規(guī)模、污水來源等基本情況。監(jiān)測現(xiàn)有濕地進出水水質(zhì)以及污染物去除效果，研究濕地污染物去除規(guī)律。

采用美國運籌學(xué)家薩蒂（Saaty,1986）在20世紀70年代初提出的層次分析法（Analytical Hierarchy Process，簡稱AHP），對濕地生態(tài)質(zhì)量作了定量分析評價。根據(jù)AHP的基本思想，設(shè)計綜合評分體系的目標層為“人工濕地運行、凈化效果綜合評價賦分”。其下的準則層按照調(diào)查內(nèi)容，分為凈化效能、管理現(xiàn)狀、設(shè)計水平、景觀效果、經(jīng)濟價值5個主要部分，每個部分又各自包含一些子準則。

在層次結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對各個層次的準則層按重要程度相對量度（1～9的賦分值）形成判斷矩陣。在判斷矩陣的基礎(chǔ)上，進行判斷矩陣一致性指標檢驗，通過檢驗后，即可求解各準則層要素的特征根。通過對特征根求解結(jié)果四舍五入，得到各個準則要素的原始賦分值。該原始賦分值的含義可理解為，某一人工濕地工程在所有待評價的人工濕地工程中某項指標最佳，可得到最高的賦分。在原始賦分的基礎(chǔ)上，對人工濕地各準則層要素進行了梳理，充分考慮不同的細則，同時結(jié)合評估方案分組和專家打分法，形成最終的賦分結(jié)果（表1）。

表1 臨沂市人工濕地綜合評分AHP判斷矩陣及各要素賦分Table 1 The AHP judgement matrix of comprehensive score and the score of each element of the constructed wetlands in Linyi City

2 結(jié)果與分析

在收集資料、現(xiàn)場調(diào)查、監(jiān)測評估、Subwet2.0濕地軟件模擬分析的基礎(chǔ)上，按照層次分析法步驟，利用判斷矩陣對人工濕地的工程現(xiàn)狀和凈化效能進行綜合評價賦分，評分結(jié)果如圖1。

根據(jù)臨沂市主要人工濕地綜合評價（表2），參與評估的21處人工濕地工程可分為5級：綜合評價為“良好”（得分＞80分）的僅1處，即繡針河人工濕地；綜合評價為“較好”（得分70～80分）的有郯城縣白馬河人工濕地等7處；綜合評價為“合格”（得分60～70分）的有張莊鎮(zhèn)東汶河修復(fù)工程濕地等5處；綜合評價為“較差”（得分50～60分）的有光華紙業(yè)人工濕地等4處；綜合評價為“差”（得分＜50分）的有牛腿溝人工濕地等4處（表2）。

圖1 臨沂市主要人工濕地綜合評分Fig.1 Evaluation of the main constructed wetlands in Linyi City

表2 臨沂市主要人工濕地評分結(jié)果Table 2 Evaluation results of the main constructed wetlands in Linyi

通過分類統(tǒng)計，將參評的21處人工濕地工程分為5類。①第1類人工濕地進水水質(zhì)較好、自維持能力較強，有4處濕地，由好到差分別為：繡針河濕地、郯城白馬河濕地、李公河濕地、三河口濕地；②第2類人工濕地：管理較為到位，但運行、凈化或景觀上存在一些問題，有5處人工濕地，由好到差分別為：平邑東城污水廠尾水濕地、武河濕地、莪莊河污水廠濕地、沂河濕地南區(qū)、張莊鎮(zhèn)東汶河修復(fù)工程濕地；③第3類人工濕地：尚有一定的自維持能力，但進水水質(zhì)較差，出水不理想，有3處濕地，由好到差分別為：蒼源河上游濕地、湯河濕地、龍王河濕地；④第4類人工濕地：濕地老化或負荷過重，有6處濕地，由好到差分別為：蒙陰東汶河濕地、光華紙業(yè)濕地、云蒙湖環(huán)湖生態(tài)帶修復(fù)工程濕地、莒南白馬河濕地、蒼源河污水廠濕地、蘭陵城區(qū)尾水深度處理濕地；⑤第5類人工濕地：缺乏必要管理，運行狀況極差，有3處濕地，由好到差分別為牛腿溝濕地、富翔污水廠濕地、柳青河濕地。

從總體情況來看，臨沂市人工濕地的運行維護水平較低，大部分濕地處于一種“亞健康”的運行狀態(tài)。

3 人工濕地管理中存在的問題

3.1 進水水質(zhì)、水量控制較差

部分濕地進水水量過大、水位過高，形成床底的厭氧區(qū)，而另一部分濕地長期不進水，或進水水量不能滿足濕地的正常生態(tài)需水量；進水水質(zhì)達不到設(shè)計要求，加大了濕地水質(zhì)凈化的負荷；進水水質(zhì)存在階段性的污染高峰，對濕地系統(tǒng)產(chǎn)生沖擊，影響凈化效果。

3.2 植物管理缺乏科學(xué)性

大部分人工濕地冬季植物不收割，或收割后不移除秸稈殘體，形成內(nèi)源釋放，影響了出水水質(zhì)；部分人工濕地植物密度過大，影響了系統(tǒng)正常的大氣復(fù)氧，降低了凈化效能；人工濕地植物入侵較為嚴重，不僅包括水花生等外來入侵種，還有本土的濕生雜草，甚至中生雜草的入侵。

3.3 老化濕地亟需復(fù)壯

武河濕地等表流人工濕地壩前淤積較為嚴重，影響水力停留時間；蒙陰縣東汶河等潛流濕地填料堵塞、表流化問題十分突出，改變了人工濕地的水動力特征；一些人工濕地的配套設(shè)施損毀后得不到修繕，不僅影響景觀效果，也影響了濕地的結(jié)構(gòu)和功能。

3.4 管理機制亟待理順

人工濕地多無專業(yè)的管理機構(gòu)，即便設(shè)有管理機構(gòu)，人員隊伍的素質(zhì)一般。人工濕地管理涉及林業(yè)、水利、建設(shè)、環(huán)保等諸多主管部門，多頭管理問題突出，且只重視前期建設(shè)，不重視后期管理，規(guī)范化的運營難以為繼。

3.5 經(jīng)費缺口較大

以臨沂市經(jīng)濟開發(fā)區(qū)三河口人工濕地為例，計算其運營費用每年缺口近80萬元。目前經(jīng)濟開發(fā)區(qū)三河口人工濕地的整體狀況較為良好，另一些退化嚴重、亟待復(fù)壯的人工濕地工程所需綜合整治經(jīng)費將更為龐大。

4 人工濕地管理建議

山東省水污染防治行動計劃實施方案提出：各級政府要建立完善的水污染防治資金保障機制，重點支持飲用水水源地保護、水生態(tài)修復(fù)等公益性領(lǐng)域，保證城鄉(xiāng)污水處理設(shè)施、中水截蓄導(dǎo)用、人工濕地等工程的正常運行，解決“人工濕地管理誰出錢”的問題。各地市應(yīng)積極探索適宜人工濕地的技術(shù)和管理機制，解決“人工濕地誰來管，怎么管”的問題。

4.1 微污染河水凈化人工濕地

配合河道綜合整治、生態(tài)護坡建設(shè)，使河流恢復(fù)一定的環(huán)境容量，減輕人工濕地的壓力。面積較大、生態(tài)系統(tǒng)多樣性較高的人工濕地，可申報建設(shè)國家級、省級濕地公園，爭取林業(yè)部門的經(jīng)費支持，建立專門的管理機構(gòu)并保持穩(wěn)定的資金投入。面積較小、不適宜建設(shè)濕地公園的，可采用依據(jù)生態(tài)效益實施生態(tài)補償?shù)姆绞?，給予一定的補助，由環(huán)保公益組織指導(dǎo)當?shù)鼐用襁M行管理。

4.2 污水廠尾水凈化人工濕地

一種模式是由市政部門主導(dǎo)，增加污水廠配套管理人員的編制和經(jīng)費；另一種模式是專款專用，以地市為單元，配套人工濕地管理運營經(jīng)費，委托第三方專業(yè)機構(gòu)統(tǒng)一管理人工濕地，設(shè)置在線監(jiān)測，由環(huán)保主管部門定期考核管理情況。

4.3 農(nóng)村污染治理人工濕地

主要責(zé)任部門為城鄉(xiāng)建設(shè)委員會，在與各區(qū)縣、鎮(zhèn)辦建立責(zé)任網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，保障人工濕地的運行經(jīng)費配套到位。

5 結(jié)語

濕地為“地球之腎”，是全球價值最高的生態(tài)系統(tǒng)。臨沂市現(xiàn)有人工濕地工程管理保障體制良莠不齊，某些人工濕地已部分喪失凈化功能。在山東省“水十條”提出建設(shè)人工濕地并建立管理機制的大背景下，臨沂市將按照《山東省人民政府辦公廳關(guān)于推進濕地保護修復(fù)的實施意見》（魯政辦發(fā)〔2017〕85號）的職責(zé)分工，借力河長制工作，科學(xué)合理地謀劃人工濕地在水生態(tài)空間中的整體布局，設(shè)計部分退化人工濕地復(fù)壯方案及全生命周期管理方案，使人工濕地技術(shù)成為臨沂市水環(huán)境保護和水生態(tài)文明建設(shè)的強勁動力。