Abstract：Regression equation ,First dynamic models and Ecosystem kinetic models of artificial wetlands are discussed in this paper ,their histories ,applications ,characteristic ,theories ,structures and building method are presented. Artificial wetlands are dynamic ecosystems for which is not yet completely understood and which we generally have poor predictive capabilities. Ecosystem kinetic models provide us with a useful tool for understanding wetland function and structure ,testing hypothsis and making prediction.
Key words：Artificial Wetland,,Mathematic Model,Dynamic Model
　　 人工濕地作為一種新型生態污水處理技術,具有投資和運行費用低(僅為傳統二級污水廠的1/10 至1/2) 、抗沖擊負荷、處理效果穩定、出水水質好,蘆葦可以利用(作為造紙原料) 等諸多優點,特別是其在脫氮、降磷方面的應用逐步為人們所重視,因此在我國經濟尚欠發達、地理條件相對寬裕的廣大中小城鎮、居民小區具有很廣闊的應用前景^〔1〕。特別是表面流人工濕地在外觀形式和功能結構上都十分類似于自然濕地系統,污水中的營養元素可以促進植物生長,有機污染物可以通過微生物的分解利用后,通過食物鏈的傳遞為各種動物提供食物,從而使其成為一個經過人工強化的、生物多樣性及其豐富的自然生態系統,可以為遷徙過冬的鳥類和各種濕地生物提供充足的食物和生活空間^〔2〕
　　而目前天然沼澤、河湖岸帶濕地退化嚴重,自然濕地面積大幅減少,而利用這些資源以及各種荒灘地重建、改建為人工濕地處理生活污水,既可為退化濕地提供穩定的水源和營養元素,又可為自然濕地的保護和退化濕地的恢復、重建提供一個新的方案,并能為城市居民提供一個良好的休閑娛樂場所。
1 　人工濕地綜合利用的自然與社會價值
　　人工濕地除具有滯留營養物質、保護河湖海洋岸帶免受自然力破壞、蓄洪調流等自然濕地的生態功能外,在經過人工的強化和精心的特殊設計改造,還能發揮更多的自然與社會價值。
　　首先,在各種生態系統中,濕地系統具有最高的初級生產力,其生產力甚至超過最集約的農業系統,例如在自然濕地中紙莎草的年產量可達100t/hm² ,香蒲為70t/hm² ,由于污水中含有豐富的營養元素,使得人工濕地中的生物量遠遠超過自然濕地系統。另外,人工濕地系統中還具有相當豐富的植物資源,在美國的濕地系統中有超過800 種的大型植物,693 種挺水草本植物,36 種水生漂浮植物,12種潛水植物,55 種喬木和18 種攀緣植物,而在用于污水處理的人工濕地中就生長有593 種,可見其植物多樣性是相當豐富的。而且在相當多不被污染的自然濕地中,由于營養元素不充足、土壤溶解氧低、水位變動頻繁等嚴酷的自然條件,往往也只是某一種或幾種植物能夠適應環境占主導地位,植物系統相當單位調^〔3〕。植物的多樣性必然會產生動物的多樣性, 美國的人工濕地系統中發現超過1400 種的野生動物,其中有824 中無脊椎動物,78
種魚類,21 種兩棲動物,31 種爬行動物,412 種鳥類和40 種哺乳動物^〔4〕。
　　由于具有強大的初級生產力和生物多樣性,濕地系統內往往有著豐富的泥炭、木材、水果、肉類(如魚類和鳥類) 、樹脂、藥材和建草屋、編席和造紙用的蘆葦等資源。據1982 年調查,已查明中國沼澤中的泥炭資源有3.3 億t 。我國蘆葦面積已由50 年代初的103.4 萬hm²減少到1979 年的33.7 萬hm² ,其中大面積的蘆葦基地有4.7 萬hm²,每年收割蘆葦量為170 萬t ,用于造紙業的160 萬t/a 。三江平原濕地小葉樟草場的產草量360萬t/ a ,載畜量可達119 萬頭(牛單位) 。沼澤中冷杉、落葉松、赤楊都是很好的木材,藥用植物有200 余種,含有各種葡萄糖、糖苷、鞣質、生物堿、乙醚油和其它生物活性物質^〔3〕。
　　此外,經過精心設計的人工濕地還可為人們提供一個良好的休閑場所,供人們進行散步、鍛煉、垂釣、狩獵、野餐、度假、科普科教基地等活動的場所,促進當地旅游業的發展^〔4〕。另外,人工濕地也為研究人員提供了一個進行濕地生態系統、生態過程與動態、濕地保護與管理、濕地環境發育演化、濕地生態系統健康、濕地評價、濕地生態工程模式與管理技術等研究的環境和對象^〔5〕
2 　人工濕地綜合利用時存在的一些問題^〔6〕
　　由于人工濕地主要是用于接納并凈化城市生活污水,污水中的有機污染物在人工濕地中凈化分解過程中會消耗水中大量的溶解氧,導致在入口處的濕地環境惡化,并散發出難聞的臭氣,孳生蚊蠅。而且污水中可能還含有有毒重金屬和難降解的有機化合物。完全去除這些物質的零排放想法是不現實的,既便是在不接納無污水的自然濕地中,由于干濕沉降也會接納一定量的有毒有害物質,因此有必要對進入人工濕地進行一定的預處理,使得污水中含有的有毒物質降低到生物可接受的水平。同時去除部分有機物和氨氮,以便能有效地控制致病菌和蚊蠅的生長,以及通過蚊蠅傳播的疾病。
　　另外,一些有毒的昆蟲、蛇類等動物可能會對人們造成潛在的傷害,在深水區還可能發生溺水事件,因此在設計時也應加以注意。
3 　人工濕地綜合利用中應當考慮的一些注意事項^〔6〕
　　鑒于人工濕地蘊藏著巨大的生態和社會價值,以及綜合利用時存在的一些問題,在設計時應當對以下一些建議加以重視。
　　在進水水質方面,應當在預處理中去除城市生活污水有毒重金屬和難降解有機物,以及過量的有機物和氨氮負荷,控制人工濕地有機物負荷,設計足夠的開闊水面以使表覆水能夠完成與大氣氧氣交換,保證人工濕地處于好氧狀態,以免散發臭氣,孳生蚊蠅,傳播疾病。實踐證明,設計開闊的水面、分散交錯的植物系統、生長魚類等捕食動物,能夠很好地控制孑孓在水中的生長。
　　同時設置靈活的水位控制系統,可以對人工濕地中植物的生長和出水水質進行調節。保持人工濕地系統中植物的多樣性,包括水平空間上的多樣性和垂直空間上的變化,在濕地中采用不斷變化的水深(避免在岸邊設計深水區,以免發生溺水事件) ,從而為不同的動物提供各自適宜的生活環境,達到生物多樣性的目的。構建水中小島,為鳥類和兩棲動物提供棲息場所。
　　修建步行棧道和休閑場所,以及必要的安全保護設施以滿足公眾在人工濕地中散步、觀光、垂釣、野營、野餐等的需要,而不應將公眾的介入視為對人工濕地運行的干擾。為了吸引公眾的參與,應加強對公眾宣傳,建設科教科普中心,定期招募志愿者活動或中小學生的科教活動,以加強公眾的參與意識,并征集公眾建議以改進人工濕地中的公共設施設計來滿足人們的休閑娛樂要求。同時為科學研究提供必要的場所和條件。
4 　結論
　　目前,對人工濕地的設計和應用還僅僅著眼于污水處理,對人工濕地系統的綜合利用尚處于起步階段,隨著人們對人工濕地系統潛在功能發現和認識的不斷深入和完善,經過精心設計,使得人工濕地系統發揮凈化污水、生態保護、休閑旅游、教育科研等多重功能,為人工濕地這一高效低耗的污水處理工藝得到更廣泛的應用。

參考文獻
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