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模拟人工湿地不同植物配植对富营养化水体修复能力研究
靳阳阳1，霍张丽2，郭晓宏2
【摘 要】[摘 要] 选用临汾本土的3种湿生植物薄荷、芦苇和藨草，按芦苇+藨草、芦苇+薄荷、藨草+薄荷、芦苇+藨草+薄荷4种组合方式配植，构建小型模拟人工湿地，通过测定其对TP(总磷)、TN(总氮)-N(氨氮)、COD(化学需氧量)的去除率来研究不同植物组合对不同浓度富营养化水体的修复能力。试验结果表明：轻度处理下，对-N去除效果最好的是芦苇+藨草组合，对COD去除效果最好的是芦苇+藨草+薄荷组合；中度处理下，对TP、TN、COD去除效果最好的是芦苇+藨草+薄荷组合，对-N去除效果最好的是芦苇+藨草组合；重度处理下，对-N去除效果最好的是芦苇+藨草组合，对TN、COD去除效果最好的是芦苇+藨草+薄荷组合。 【期刊名称】中国水土保持 【年(卷),期】2015(000)001 【总页数】3
【关键词】[关键词] 人工湿地；富营养化；湿生植物；去除率
随着我国现代工业的快速发展，受经济利益驱使，部分企业环保设施落后，工业废水未经处理就直接排入河流、湖泊等，严重污染了水体。大量排放的生活污水也是导致我国水体富营养化的主要因素，其中旅游业的发展更是加快了水体富营养化的进程。同时，农业生产中大量使用农药、化肥，其中的氮、磷通过农田径流流入湖泊中，也加剧了水体的富营养化。
植物修复技术是利用水生植物(主要是沉水植物和挺水植物)生长过程对氮、磷等营养物质的吸收而减少水体中这类污染物质，同时分解、净化水体中的其他
有毒有害物质的环境污染治理技术。这种方法低投资、高产出、环境效益好，尤其是治理费用要比传统技术低，已被证明是一项非常有应用前景的水污染处理新技术。但植物修复技术作为一门新兴的技术，还需进一步寻找或培育出具有良好遗传性状的植物新品种，来适应不同污染浓度、满足不同季节和地域需求、快速高效地同时修复多种污染[1]。
人工湿地生态技术是20世纪70年代发展起来的一种污水处理工程方法[2]，通过模拟自然湿地环境，人为设计与建造由基质、植物、微生物和水体组成的复合体，利用生态系统中水生植物、基质、微生物的物理、化学和生物的直接和协同作用来实现对污水的净化[3]。
本试验选用临汾本土的芦苇(Phragmites australis)、藨草(Scirpus triqueter)、薄荷(Mentha haplocalyx)3种湿生植物，通过构建不同植物组合的小型人工湿地，定期进行水质监测和分析，研究不同湿地植被对富营养化水体的修复能力，以筛选出净化效果好、适宜于山西临汾地区人工湿地生境的植物组合，充分发挥人工湿地在生态清洁型小流域建设中的重要作用，为水环境保护提供重要试验依据[4]。
1 试验材料与方法
1.1 试验材料 1.1.1 试验装置
小型模拟人工湿地系统构建于红色塑料桶内(桶的规格：上口直径33 cm、内径28.5 cm，下口直径24.5 cm、内径21 cm，高28 cm)[5]，在桶底设一个出水龙头用来排水。在距桶底15 cm的桶体上设一个出水龙头，并连接集水管用于采集水样。集水管均匀打孔，用100目的滤布包裹，防止细砂进入管中造成
堵塞。在桶内分层铺设不同粒径的河砂作为基质，下层为10 cm厚的粗砂(粒径1～3 mm)，上层为15 cm厚的细砂(粒径0.3～1 mm)，之间用100目的滤布隔开[6]。试验装置见图1。 1.1.2 富营养化水体设置
试验前加入KNO3、NH4NO3、NaH2PO4和葡萄糖来人工模拟富营养化水体[7]，总氮、总磷浓度参照GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中地表Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ类水标准扩大10倍进行配置，所配置的富营养化水初始浓度配比见表1。 1.2 试验方法
1.2.1 水样测试指标和测试方法
选取TP(总磷)、TN(总氮)-N(氨氮)、COD(化学需氧量)4个水样指标进行测定。测定方法：TP采用钼锑抗分光光度法，TN采用过硫酸钾氧化-紫外分光光度法，-N采用纳氏试剂光度法，COD采用重铬酸钾法[8]。 1.2.2 试验植物采集和处理
2013年6月，从临汾市汾河流域采集了芦苇、藨草、薄荷3种湿生植物。采集过程中，注意不要损伤到植物根系，采集后用报纸或牛皮纸包裹植物茎段，避免植物倒伏、弯折，然后放入盛有水的桶内[6]。
植物采回后，用自来水、蒸馏水冲洗根部泥土，洗净后放入10%的Hoagland营养液中进行培养，一周换水一次。两周后挑选大小一致、长势良好的植株，将其植入试验桶中，每桶种植8株。向桶中浇灌蒸馏水2次，每次将水排空后再进行第二次注水。最后，一次性向每个试验桶中注入5 L预先配好的富营养化水，并在桶外对液面划线标记。考虑到试验期间水分的蒸发和植物的蒸腾作用，适时向桶内添加蒸馏水以保持水位不变[6]。