《中国生态六讲》连载之二十四:河流的自我净化功能

《中国生态六讲》连载之二十三

河流,大地自我净化的血管

蒋高明

本文载《中国生态六讲》,中国科学技术出版社,北京,2016

 在经济发展高压下,中国境内的河流生态遭受重大破坏,河里的沙子被深挖盗卖,城市周围的河流陆续被“截弯取直”,自然河岸甚至河底也被水泥覆盖。从前欢唱的河流如今一片死寂,变成了一条条“排污沟”。河流破坏导致的后果不仅仅是生物多样性的丧失,更重要的是,河流湿地的自净能力严重下降了。

 中国流域面积在100平方公里以上的河流有50000多条,1000平方公里以上的约1500条,绝大多数分布在东部气候湿润多雨的季风区,也是中国经济发展最热的地区,这一地理格局注定了河流面临着严重的经济发展冲击。占全国河流58.2%,流入太平洋的河流所遭受的污染已不堪重负;占流域面积6.4%,流入印度洋的西南峡谷河流,如澜沧江、怒江、雅鲁藏布江等,正面临着水电开发带来的巨大破坏。

 自然河流其实是良好的污水处理厂,河流生态改变后,环境自净能力也将消失。人类自行修建污水处理厂的原理也来自天然河流、胡泊和湿地的净化原理。据粗略估计,河宽50米、沙滩宽1公里、长约10公里的健康天然河流,其具备的水净化能力相当于投资5000万元人民币建设的污水处理厂。河流对于有机污染物以及氮、磷等化学污染物的净化功能尤其突出,而这些污染物恰好是造成滇池、太湖等内陆湖泊蓝藻爆发,以及近海赤潮大发生的元凶。

  河流是怎样实现其对污染物的净化作用以及人工干预会怎样造成河流湿地净化功能丧失的呢?

  第一,奔腾的河流能增加空气中的氧气。弯曲、起伏、自然状况的河流,尤其激流,会使得河水处于剧烈运动状态,这个作用相当于污水处理厂的曝气过程;即使那些相对平缓的河段,也会因河床下沙子、鹅卵石的存在而呈现一些波纹,再加上风的作用,河水与空气也会发生自然气体交换,将空气中的氧气溶于水体,以供水生生物生长。如将急流变平湖,或者将河流取直,或者挖沙以增加河深,则水流会变得平缓,河流的聚氧功能就大大减弱。

  第二,河流中微生物和动物群落的净化功能。微生物是对污染物起吸收与降解作用的主要生物群体。甲烷菌能将碳酸盐转变成甲烷,真菌通过与水生植物根表结合后形成菌根吸收养分。

  除此之外,微生物还给水生动物提供食物,将捕获溶解的成分分解,并与其他动物、植物共生体利用。河流中的一些底栖动物也具有利用和降解污染物的功能。

  第三,水生植物的作用。植物根系直接从水体中吸收养分与元素,并对悬浮颗粒产生过滤与吸附作用。一公顷芦苇每年能吸收200-2500公斤纯氮,30-50公斤纯磷。藻类在生长过程中,将营养元素贮藏和转移在体内,对河流净化同样起着举足轻重的作用。植物还为微生物活动提供巨大的物理表面,菖蒲、芦苇、灯心草等根系分泌物还能杀死污水中的大肠杆菌和病原菌。

 第四,沙子和底泥的净化作用。底泥和沙子是河流湿地的基质与载体,其去污过程来自离子交换、专性与非专性吸附、螯合作用、沉降反应等,污染物最终被吸附或沉降下来,要么变成动植物的养分,要么变得无害。沙子和底泥还支撑动物与微生物的生命过程,植物更需要借助它们而扎根。元素与污染物在弯曲而长距离河水流动过程中也会发生降解、沉淀、固结、挥发等,从而降低污染物浓度,使污水得以净化。

 第五,两岸天然植被隔离农田,保障河流生态功能。在自然河流两岸,还存在着大量的天然植被,包括乔木、灌木和草本植物。一方面,这些植被可将河流搬运来的元素和污染物作为养分充分利用,强化了河流净化能力;另一方面,来自河流两岸人类活动排放的污染物,如农业施肥等释放的氮磷等元素被两岸植被吸收,减少了向河流排放。因此,河岸植被是河流的天然保护屏障。

 水电工程的修建,阻断了自然河流与湖沼等湿地之间的天然联系。新中国建立以来,仅长江流域就修建了近46000座水坝,7000多座涵闸。由于缺乏合理规划和预防措施,中下游大部分湖泊已与江河隔断,形成“孤湖”。江的鱼、蟹、鳗种苗不能迸入湖泊,湖区的鱼不能溯江产卵繁殖,水产资源大大下降。水电开发造成的潜在生态破坏根本估量

  中国境内的河流本身就是非常优良的湿地处理系统,天然河道与与之相连的湖泊有重要的防治洪灾功能。自古以来,人类排泄的废弃物在进入海洋之前,就是通过河流以及湖泊湿地得以自然净化的。如今,河流净化功能迅速消失,人类需花费大量金钱建造污水处理厂。地球上的河流,正如人类的血管,当血管出现问题的时候,人类就离各种疾病,至死亡不远了。中国河流类型多、数量大、分布广、区域差异显著、生物多样性丰富,河流湿地在生物多样性保护、净化水污染、生活饮水保障以及航运等方面发挥着巨大的用。恢复河流湿地就等于建造了数个大型污水处理厂。



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