芦苇湿地对氮磷污染物质的净化效应及其价值初步估算——以苏北盐城海岸带芦苇湿地为例

期欧维新等：芦苇湿地对氮磷污染物质的净化效应及其价值初步估算5 91
管理运作方式采取三灌三排的人工灌溉方式，
灌溉期和排水期分别有～左右。

三次
1520 d 灌水排水时间分别在月月、月月和
/ 2 / 4 5 / 6 月月。

黄沙港芦苇生态工程基地：芦苇
7 / 9 灌溉水源为江苏双灯集团造纸厂尾水，在芦苇
生长期间，不定期的进行污水排灌。

在调查期间，两处芦苇湿地中的芦苇群
落，长势良好，植株高度在～之
60200 cm 间，盖度在以上。

地上生物量在 80 % 0.975
～1.53 kg/m 2干重之间，地下部分生物量与(
) 地上部分生物量之比在～之间。

1.5
2.5 研究方法
1.2 采集灌渠上距泵站 0, 500, 1 000, 2 000 m
处各点水样和苇田田面、地下～处潜
4060 cm 水水样。

年月和月的两次观测采样
2003 7 9 分析。

同时观测和收集有关影响灌溉水量的野
外资料，如泵站抽水量、渗漏量、出口排出量、同期降水量与蒸发量等资料数据。

调查采集
的水样指标主要有总氮，总磷 ( TN ) ( TP
，)NO 3，-N PO 4。

其中采取过硫酸氧化还原法，然后对氧化后的产物-P TN, TP NO 3-N, PO 4进
-P 行测定，NO 3采用酚二磺酸比色法测定，-N PO
4采用磷钼蓝比色法测定。

-P 本文主要采用模糊数学法[12]，通过计算水资源价值来确定湿地的净化功能价值。

不同水
质的水资源具有不同的价格，污水在进行净化前后的价值变化之差，就是芦苇湿地净化功能的价值。

净化效果分析
2 芦苇湿地对污染物的截留效用
2.1 新2.1.1 洋港芦苇湿地灌渠子系统对污染物的截留效应从引淡河进入芦苇湿地过程中， 其携带的营养元素和有机污染浓度均有所下降，表显示了灌溉水在从地表经过长 1 2 000 m 的支渠流向苇田的，浓度的变化，其削减率分别为，。

在此过程中，
TN TP 23.3 %18.3 %各形态营养元素被截留的量也各不相同，NO 3-N, PO 4的截留率明显高于，分-P
TN, TP 别有 ，。

45.6 %29.6 %在个月的时间内月中旬第三次灌溉至月下旬的最后一次排水，苇田地表水各 2 ( 7 9 )营养元素和有机物浓度变化差异较大图，各物质的浓度均为下降，体现了苇田对污染 ( 2 )的净化功效，其中， TN PO 4降幅最大，均超过了，其次是。

-P 82 % TP 对苇田芦苇群落土壤剖面的观察和分析发现，从地表到地下之间是芦苇根茎和须 50 cm 根集中分布的地层，由于芦苇群落的生物量大、生产力高，根区的微生物活动旺盛，生物体对营养物质的吸收较多，水流经苇田地表下以内的土壤时，营养物质的截留作用最 60 cm 大。

表是苇田地下～潜流水体与灌水时苇田地表水各营养物质和有机物浓度的比
2 40
60 cm 图芦苇湿地人工灌溉灌渠系统示意图
1 Fig.1 The canal system of reed fields irrigation
海洋通报卷92 25 较，磷酸盐的截留最大，达。

95.652 %黄沙港芦苇湿地苇田子系统对污染物的截留效应与新洋港芦苇湿地相比，黄沙港2.1.2 的芦苇湿地是处于一种高污染负荷、超强度的灌排系统。

灌溉水在芦苇湿地地表流动过程中，水体在渠道系统中的截留率为～，在苇田的截留率为～ TN, TP 6.5 %8.7 % 61.3 %86.初始值为进入苇田的各物质的浓度，总体的截留率为～。

但由于灌溉水2 % ( ) 64.7 %87.4 %体中污染物含量高，不定期排灌方式使污水在芦苇湿地中滞留时间较短等原因，污水经过湿
地过滤，各污染物的浓度依然超标，的浓度分别高达和TN, TP 14.154 mg/L 1.125
，分mg/L 别是新洋港湿地灌溉泵站处的倍和倍。

2.2
3.6 海岸芦苇湿地对污染物的净化量估算
2.2 本文主要是从芦苇群落分布面积与湿地中灌溉水量与水质的变化来估算芦苇湿地对污染物质净化通量。

因此，估算湿地对污染物的净化通量，灌入和排出的水量平衡是关键。

养分去除总量也是根据灌入和排出水体中的浓度值估算的：
R ＝Q in ×C in －Q out ×C out ( 1 )
式中：R 为系统养分去除总量； Q in 为泵站输入水量； C in 为泵站输入水养分浓度； Q out 为排
出水量，Q out = Q in ＋Q rain －Q ep －Q ，soil 其中 Q rain 为同期降水量， Q ep 为同期蒸发量， Q
soil 为被苇 田土壤所吸收的水量，这里 Q
out 又可以看成是地下潜流入海部分与地表排出部分之和； C out 为苇田排出水养分浓度。

本研究的芦苇湿地调查是在夏季最后一次灌排期进行的，故估算主要以调查期的数据为主，并根据降雨量、灌溉水量等外推另外两次排灌对污染物质的净化效果。

根据泵站抽水能
力与抽水时间以及当地气象台站同期观测数据，夏季灌溉水量约× 2.67106 ，同期降水量
t 为，虽然在盐城海岸带一年的蒸发量比降雨量要高出以上，但在气温高、414 mm 500 mm 降雨多、空气湿度较大的夏季，同期蒸发量与降水量相差不大，为。

苇田由于植物 441 mm 蒸腾过程的影响，损失水量难以估算，可以认为蒸腾水量包括在蒸发量中，因为灌溉期整个苇田面上都有水。

根据研究区土壤特性和地下潜水位深度，可以假设土壤部分吸收的水量为。

此外，因灌溉沟渠宽度在～之间，而且在灌溉期间沟渠两侧的芦苇长势良 45 mm 1 3 m 好，盖度在以上，因此可将这部分的湿地当成苇田同等看待。

50 % 根据以上条件，新洋港夏季灌排月日—月日，抽水量约为× ( 7 15 9 22 ) 2.67106m 3，
苇田地表排水量为× 0.67106m 3，地下渗漏潜流入海的量为×1.04106m 3。

第一次灌排月 ( 2
日—月日抽水量×15 4 10 )
1.33106m 3，降雨、蒸发，苇田地表排水量为 110 mm 125 mm ，地下渗漏潜水入海量为×0 0.53106m 3；第二次灌排月日～月日抽水量为 ( 5 15 6 20 )
2.67
×106m 3，降雨、蒸发，苇田地表排水为× 89 mm 122 mm 0.67106 m 3，地下渗漏潜流入海量
期欧维新等：芦苇湿地对氮磷污染物质的净化效应及其价值初步估算5 93
为 0.×96106 m 3。

黄沙港芦苇湿地，年全
2003 年降雨量为，据双灯集团提供的观 1 274 mm 测资料，1 867 hm 2芦苇地可蒸发× 20106 m 3，年排放污水× 6.5601106m 3，地下渗漏潜流入海量为，则 0.54 mm/d 1 867 hm 2苇田经潜流 入海的量为× 3.682106 m 3。

根据灌排水各污染物质浓度及上述条件
和参数，可以估算出新洋港芦苇湿地1 333 hm 2芦苇第三次灌排期间截留， TN 15.84 t ，假定灌溉水源地水质稳定不变，
TP 0.75 t 则可以估算出 1 333 hm 2芦苇全年截留，
TN 分别达和，截留率分别为
TP 39.9 t 1.9 t 和。

而黄沙港湿地的估算结果则是：95.1 % 90.1 % 1 867 hm 2芦苇湿地一年可截留， TN TP
的量分别为和，平均可净化 177.1 t 49.1 t TN 0.095 t/hm 2·，a TP 0.026 t/hm 2·，分别是新
a 洋港三灌三排方式下净化效果 ( TN 0.03 t/hm 2·，a TP 0.0014 t/hm 2·的，倍。

a ) 3.218.5 上述水量平衡运算过程中，主要存在以下误差：蒸发量。

在水量平衡表中使用当地( 1 ) 气象站观测值，而非蒸腾量，因此会偏高。

但如果使用当地的潜在蒸腾量来计算，则又会比实际值低的多，因为灌排期间苇田地表是布满水的。

相对而言，蒸发量比较接近实际又容易得到。

苇田土壤吸收的水分。

盐城海岸带的苇田土壤以粘性的盐化沼泽土和盐土为主，( 2 ) 本次调查假设不管初始田间水量大小如何，假定土壤部分吸收的水分为，应当说土 45 mm 壤的吸水量有待进一步研究。

苇田地表水排出量。

排水期地表面的排水量是根据实测和( 3 ) 调查的结果，前提是不考虑地势高低问题，假设地表水全部排尽。

芦苇湿地净化功能价值估算
3 估算方法3.1 目前苏北盐城海岸带的芦苇湿地，其营养成分的供给并不都是来自污水灌溉，故本文对芦苇湿地净化价值的估算以新洋港芦苇湿地为标准更具有普遍性。

水资源价值法首先将水中各污染物含量，根据《地表水环境质量标准》 GHZB 1-1999评价，分别得到污水中各污染物的因子隶属度所组成的矩阵 r ( r 水质1：污水灌溉前；r 水质2：污水灌溉后，并将水质各因子等标污染负荷 )h 与r 进行复合，并进行归一化处理，得到水质的单要素模糊评价关系 R 水质，为：
R 水质1= r 水质1×h 水质1={0,0,0.06035,0.02465,0.951}
R 水质2= r 水质2×h 水质2={0.212295,0.280295,0.50201,0,0}
水资源价值的主要相关要素R 水质，水资源量，人口密度，国民收入，根据江苏={ 13 个主要城市的人口密度，人均国民收入和人均城市供水量，可以得到盐城地区的 R 国民收入,
R 人口密度和 R
水资源量分别为： R 国民收入，，，，={00.2291020.77089800}
R 人口密度，，，，={00.346930.6350700}
R 水资源量，，，，={0.5093030.4907000}
海洋通报卷
94 25 通过专家咨询法，可以确定上述水资源价值综合评价各要素的权重
æ，æ，，，={0.30.40.150.15}
将上述模糊评价矩阵与
æ进行复合运算得到： }143.0004.0508.0269.0076.0{00095.000002.00
64.077.006.049.035.023.0051.000015.015.0,4.03.0(11，，，，），，=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡•=•=R V ζ }00,502.0280.00212.0{00000000064.077.002.049.035.023.007.051.00091.015.015.0,4.03.0(22，，，），，=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣
⎡•=•=R V ζ 由于水资源价值综合评价V 是个无量纲的向量，因此必须通过与水资源价格向量 S
进行 复合运算才能转化为水资源价格，S 采用社会承受能力方法确定，社会承受能力指人们在某
种给定的刺激下仍能保持常态的能力，即
×－S=A E/C D ，其中， A 为水费承受指数通常 ( 以作为标准； 0.03 )E 为实际收入； C 为用水量； D 为供水成本及正常利润。

根据盐城市水价、年均收入、用水量等相关指标计算，得到盐城市资源水价的上限为
元。

将其进行等差间隔，得到水资源向量 1.74 /t S 为：｛，，，｝
1.3050.870.4350通过 V
与水资源价格向量 S 进行复合运算得到净化前后的水资源价格分别为：元0.928/t 和元。

净化前和净化后的差，就是净化能力的价值，即元。

1.172/t 0.244/t 估算结果
3.2 由前面的分析可知，新洋港 1 333 hm 2芦苇每年灌溉污水万，截留，
667 t TN 39.9 t ，TP 1.9 t 1 333 hm 2芦苇每年湿地对灌溉污水净化所产生的价值为万元。

149.408 则芦苇的净化价值为元 1 120 /hm 2，每净化氮所产生的水资源价值为万元，每
1 t 37.58 净化磷所产生的水资源价值为万元。

据此计算，黄沙港 1 t 78.63 1 867 hm 2芦苇湿地一年净
化，的价值分别高达万元和万元。

TN TP 6 655 3 860 结论与讨论
4 在新洋港芦苇湿地，氮磷污染物在长的芦苇湿地灌渠中的自净率为a ) 2 000 m 18.3 %
～；苇田净化率在～之间；45.6 % 87.08 %95.65 % 1 333 hm 2芦苇全年截留、达
TN TP 、，截留率为、。

在黄沙港芦苇湿地，芦苇湿地可净化39.9 t 1.9 t 95.1 %90.1 %
TN 0.095 t/hm 2·，a TP 0.026 t/hm 2·，分别是新洋港三灌三排方式下净化效果，
a ( TN 0.03 t 的，倍，截留的效果差异很大。

虽然黄沙港芦苇湿地灌溉水体中污染TP 0.0014 t ) 3.218.5 物过高，不定期排灌方式使污水在芦苇湿地中滞留时间较短等原因，造成污水经过湿地过滤，各污染物的浓度依然超标，但在一定程度上反映了对海岸带芦苇湿地净化污染物功能的利用可能还存在较大的潜力和空间。

芦苇湿地对营养物质或其他污染物质的截留和净化能力的估算，与区域的空间差异、气
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候上的降雨量蒸发量、土壤质地、地下潜水位深度、人工灌溉的管理形式、灌溉水源水质的状况等有着密切的联系。

而野外采样和实验工作，尤其是采样点的密度、采样时间的连续性、周期性更是影响净化能力估算的关键因子。

本研究只是粗略地估算了盐城海岸带芦苇湿地的净化污水能力，要进行精确估算还有待进一步的调查和研究。

新洋港b ) 1 333 hm 2芦苇湿地对灌溉污水净化所产生的价值为万元，单位面
149.408 /a 积的芦苇净化价值为元 1 120 /hm 2·。

这比
等a Costanza [13]估算的净化价值 1 659 $/hm 2要低 得多，其原因主要是他们的研究考虑了湿地净化的潜在功能。

在本估算中，选取污染物指标时，只考虑了氮磷两个营养指标。

对海岸湿地这种处于生态过渡带的湿地类型中营养物质及其他污染物质的净化研究还有待于进一步深入，也具有现实的重要性和必要性。

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( 1974 )Primary Valuation on the Purification Function of Reed Wetland
—— for N, P A Case Study in the Coastal Yancheng
OU Weixin 1, GAO Jianhua 2, YANG Guishan 3
，( 1. International Centre of Resources,Enviroment and Development Study Nanjing Agriculture University, Nanjing 210095, Jiangsu, China; 2. Ministry of Education Key Laboratory for Coast and Island Development, Nanjing University,Nanjing210093, Jiangsu, China; 3. Nanjing Institute of Geography and Limnology, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, Jiangsu,
China )Abstract ：The purification function of two patches of reed wetland, which was managed by effluent irrigation with different intensity in the coastal Yancheng, was surveye. The results show that , under general irrigation by river water (at Xinyanggang), the purification rates for N and P
96 25
海洋通报卷are 18.3 %45.6 % in a 2 km long channel and 87.08%~95.65% in the reed field. Under effluent i rri ～
gation with sewage from paper mill ( at Huangshagang ), the purification rates for N and P are 6.
5 %8.7 % in the channels and 61.3%86.2% in the reed field. At Huangshagang, about 0.095t
～～
of TN, 0.026t of TP can be removed from reed wetland per hectare per year, which are 3.2,18.5 times the purification efficiency of reed wetland by general irrigation with river water, respectively. The gap of the purification efficiency between the general irrigation reed wetland and the effluent irrigation reed wetland, shows that there are great potential and space for utilizing the purification functions for nutrients of the reed wetlands in the coastal Yancheng.
The reed purification value, 1 120per hectare per year, is lower than the international estimated
￥
resultly. That indicates, further experiments and researches of the purification function of reed wetland for nutrients and other pollutants are needed in the coastal Yancheng, and such researches are also of practical importance and necessity.
Keywords：nutrients; purification function; valuation; reed wetland ...............................................................................................................................................................
( 89 )
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Contents of and Assessment on Heavy Metals in Aquatic Organisms
in the Yuansdang Lake of Xiamen
RUAN Jinshan
( Fishery Research Institute of Fujian, Xiamen 361012, Fujian, China )
Abstract：Based on the data of environmental survey obtained from the Yuandang Lake of Xiamen, Fujian Province in July 2001, the concentrations and distributions of heavy metals in fishes and shrimp and crab are analyzed. The results may be summarized as follows: The contents of Cu, Pb, Cd and Zn in crap from the Yuandang Lake were much higher than those in fishes and shrimp. In addition, according to the values of Standard for Tolerance Limit of Copper Lead Cadmium and Zinc in Foods of the People's Republic of China, the pollution level of the fifteen species of aquatic organisms by heavy metals have been assessed. The results show that the concentrations of heavy metals in fishes and shrimp from the Yuandang Lake of Xiamen were below the standards, except the contents of Pb, Cd in vrab.
Keywords：aquatic organisms ; heavy metals; Yuandang Lake。