人工湿地功能及其生态系统价值研究

杨贤群

（江苏永威环境科技股份有限公司 江苏南京 210029）

引言

在“七五”期间，我国开始研究人工湿地技术在污水处理领域的应用，首例采用人工湿地处理污水的研究工作始于1987年，为天津市环境保护研究所建成的芦苇湿地工程，占地6 公顷，日处理水量为1400m3/d。此后，我国科研院所相继开展了大量人工湿地污水处理技术研究，自上世纪九十年代开始，人工湿地作为工程手段在我国逐步开始实践应用。本文通过总结人工湿地的各种功能及其生态系统的价值，为未来进一步了解人工湿地和应用应用人工湿地提供参考。

1 研究概况

随着我国污水处理能力的提高，人工湿地的应用更加广泛，人们对人工湿地的关注也随之增加。在之前的研究中，人们多关注于人工湿地的水质净化能力及其景观效果，更多的关注其污水处理能力及其外在的景观效应[1][2]。随着人们对人工湿地认识的逐渐加深和了解，人们开始逐步意识到人工湿地的调蓄功能、经济功能、宣传教育功能及生态系统功能[3][4]。人工湿地的功能是其各组成部分内部及之间多种物理的、化学的、生物的和生态的过程及作用的综合外在表现，其生态系统的价值不同的学者给出了不同的分类。在《生物多样性国情研究指南》中，联合国环境规划署将生物多样性价值分为有或无明显实物性的直接用途、间接用途、存在价值和选择用途。有学者则将生物多样性价值分为包括直接使用价值、间接使用价值和选择价值的使用价值，和包括保留价值和存在价值的非使用价值两大类[5]。还有学者根据生态系统对人类生活不同方面的影响，将生态系统价值粗略分为生态价值、社会文化价值和狭义的经济价值[6]。

2 人工湿地功能研究

2.1 调蓄功能

人工湿地在构建完成后，通常可以保有一定的水量，尤其是塘式湿地，具有更强的水量保有功能。在汛期来临之前，可以通过水利措施，降低湿地水位，腾空容量，待汛期来临时期，可以进行蓄水。如果汛情严重，人工湿地还可以作为局部小区域的泄洪区，以局部牺牲人工湿地的方式保护周边安全，在2020 年汛情期间，安徽南部地区已有工程实例。另外，有的人工湿地作为污水处理厂尾水深度净化单元，其出水可以作为中水回用，尤其在旱季，可以为局部区域提供优质的中水回用水源。

2.2 经济功能

人工湿地的经济功能主要包括产品输出功能，比如经济性作物、水生动物等，以及间接经济效益，比如引流等间接带动经济产出。在人工湿地顺利竣工验收进入运营阶段后，可大量产出水生动植物，如人工湿地产出的挺水植物、沉水植物可以作为其他项目的种苗供应源；茭白、水芹等在通过食品安全评价后可以作为蔬菜售卖；鱼类、虾等水生动物同样可以进去水产品市场。人工湿地由于具有自然属性与生态属性，尤其是大型人工湿地，往往成为游玩场所，人流的增大在一定程度上会带动小区域的经济产出。但是，应当注意的是，人工湿地的经济功能与被开发利用价值有关[7]，其为人工湿地的附属功能，不应当为了追求经济效益而影响到湿地的正常运行。

2.3 宣传教育功能

人工湿地亲近自然的属性以及丰富的水体空间，包含的多种水生植物、水生动物，使人心旷神怡，其所含的大量景观要素及其物种多样性等，是环保宣传及公众教育的优质场所[8]。

在人工湿地建设的可研及设计阶段即可将宣传教育、科学普及等要求及因素纳入建设方案之中，通过宣传牌、展板、展示厅、模拟基地等多种形式，将环保宣传教育、科学技术普及等功能进行体现。

2.4 生态系统功能

人工湿地生态系统同时具有陆地生态系统和水体生态系统的特点，相比于单独的陆地生态系统或者水体生态系统，其具有更长和更复杂的食物链，生物多样性也更高[9][10]。这表明，人工湿地具有生物多样性保持功能。另外，由于人工湿地增加了局部地区水面面积及植物覆盖率，其生态系统所具有的蒸发、吸收等过程，可有效吸收热量，降低小区域温度并调节空气湿度，对周围小气候产生有利影响。人工湿地水分通过蒸发成为水蒸气，然后又以降水的形式降落到周围区域，在保持局部地区空气湿度和降水量方面具有重要作用。

2.5 水质净化功能

湿地被誉为“地球之肾”，其对污染物的降解、水质的净化具有重要作用，其水质净化功能是一系列物理作用、化学作用、生物作用及生态作用的综合体现。在人工湿地中，其水质净化功能同样是其多种功能中非常重要的一种，尤其在当下，多地政府在人工湿地建设项目中，关注最多的均为水质净化功能。

人工湿地，尤其是以功能型为目标的人工湿地，其根本的功能即在于水质净化与提升。污水通过人工湿地，污染物及营养盐通过吸附、沉淀、吸收等多种作用的净化，使污水水质得到提升，达标后排入临近自然水体。在近些年各地新建的人工湿地中，多以水质深度净化或水质生态保育为主要目的，工程项目也多以水质净化达标为验收考核目标。通常，是以达到我国地表水环境水质标准为目标，比如达到地表水Ⅲ类或者达到地表水Ⅳ类等。在以水质净化为主要目标的基础上，往往再附加植物覆盖率、景观要求等目标。

2.6 景观功能

近年来，人工湿地的景观功能逐渐受到人们的重视，当在钢筋混凝土的城市里待久了的人们深处湿地中时，面对生机盎然的湿地景观或广阔的水面时，人工会从感官、心理、精神上都感受到轻松与愉悦。越来越多的人工湿地在构建的同时，会加入生态、景观、文化、历史等元素，以公园、体验区、科教馆等形式进入人们的生活。人工湿地的景观构建，在重视景观形式的同时，还需要同时注重其生态属性。人工湿地生态系统，与其他生态系统一样，由生物群落和无机环境组成。要构建一个具有自我调节、自我维持以及自我设计能力的人工湿地生态系统，就必须遵守自然规律、尊重生态过程。另外，人工湿地景观构建同样具有一般景观构建中所具有的构成要素，景观构建的一般原理对人工湿地景观构建依然适用。但是，人工湿地的景观构建必须与生态相结合、相协调。人工湿地的景观功能不可忽视，不论哪种类型的人工湿地，都具有一定的景观效果，不同目的的人工湿地其景观侧重和投入有所不同。以水质净化为主要目的的人工湿地，其为兼具景观功能，以恢复生态系统为目的的人工湿地，其体现的是生态景观，而以景观型人工湿地则以景观构建为主要目的。不可否认的是，构建完善的人工湿地是非常美丽的，对于人们的吸引力也是非常强大的。试想，游玩、休憩于水草丰茂、鱼翔浅底的人工湿地中，可以体验湿地生态之美、享受湿地自然之美、感悟湿地意境之美并倾听湿地音韵之美。

3 生态系统价值研究

人工湿地生态系统的直接使用价值，通常可分为物质性的和非物质性的，物质性的价值主要包括水生植物及水生动物等；非物质价值主要包括宣传教育、游玩休憩等。人工湿地系统的间接使用价值，通常可分为可利用的和不可利用的，可利用价值主要包括减缓温室效应、保水固土、水质净化等；不可利用价值主要包括生态美学、精神满足等[11]。而选择、遗传及存在价值均为非使用价值，选择价值是指生态系统的生物潜在价值；遗传价值是指当代人为生态系统构建付出，从而使子孙后代可持续获得某种价值；存在价值是指当代人为了保持生态系统而付出的费用[5]。人工湿地生态系统价值的计量方法有物质量评价法、能值分析法和价值量评价法，在实际应用中，价值量评价法应用最多[12]。

结语

为了进一步加强人们对人工湿地的认识和了解，本文对人工湿地的功能及其生态系统价值进行了研究，人工湿地功能主要包括：调蓄功能、经济功能、宣传教育功能、生态系统功能、水质净化功能及景观功能。人工湿地生态系统价值按照可分为直接使用价值、间接使用价值及非使用价值等。但是目前对于人工湿地功能的分类及其生态系统价值的评价，尚处于完善和进一步发掘阶段，并未形成成熟的体系和系统，而且，对于部分功能和价值的认识还处于概念和感性阶段。对于人工湿地的功能及其生态系统价值的研究还需进一步加强，为更加正确的认知人工湿地提供支撑。