湖滨带是湖泊河流水生生态系统和陆生生态系统的过渡带,具有拦截、沉降、净化污染物的功能,但在外界因素的作用下,大量污染物的进入使其净化效率大大降低。因此,如何提高湖滨带对污染物的去除能力成为当前的研究热点。本文以白洋淀区域湖滨带强化水质净化效能为研究对象,从水质净化效能和机制两个方面进行了研究。在湖滨带基质中添加生物炭和干芦苇秆进行调理,在水质净化效能方面,通过设置生物炭含量、干芦苇秆含量和植物配置三个实验组,在不同污染负荷、水力停留时间和温度的条件下进行水质净化效能的比较和研究。由于在不同的条件下对水生植物的生长和活性也会造成一定的影响,因此,通过测定植物的株高和酶活性来进一步表征对植物的影响。在水质净化机制方面,从净氮转化和微生物群落变化两个方面进行分析研究。结果表明,在基质中添加3%生物炭1%干芦苇秆能够承受高污染负荷下总氮和总磷的去除,高污染负荷下总氮浓度为10.0-12.0 mg/L,总磷浓度为0.2-0.3 mg/L。并且能够耐受1-3℃的低温条件下的总氮和总磷的去除,总氮进水浓度为5.5 mg/L,总磷进水浓度为0.13 mg/L。水力停留时间对总氮和总磷的影响较大,水力停留时间为24h时,对总氮和总磷的去除效果最好,总氮进水浓度为2.7 mg/L,出水为0.4 mg/L,总磷进水浓度为0.20-0.25mg/L,出水浓度为0.03 mg/L。对于植物配置来说,基质中种植植物的出水明显低于未种植植物的出水,但种植的植物种类对水质净化效果影响较小。在净化机制方面,添加的生物炭和干芦苇秆能增加细菌的硝化速率,促进氮素的转化与去除。并且,能增加微生物群落中功能菌的数量。添加的生物炭能增加基质中硝化螺旋菌门(Nitrospirae)的数量,从而加快对氮素的转化与去除,添加的干芦苇秆能增加绿弯菌门(Chloroflexi)和拟杆菌门(Bacteroidetes)的数量,能加快对磷的摄取与吸附。对比种植植物与未种植植物发现,变形菌门(Proteobacteria)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)有所增加。说明添加的生物炭和干芦苇秆能强化微生物对总氮和总磷的去除。基于以上实验的研究,在白洋淀区域马棚淀进行工程方案的实施,在马棚淀土壤中添加生物炭和干芦苇秆,按生物炭、干芦苇秆和土壤的质量百分比为1-5:0.5-2:93-98.5原位混合均匀后,置于原位土壤表层,厚度为20-50 cm,然后将挺水植物以扦插的方式种植在混合基质层上。为以后马棚淀恢复水生植物生长和水质净化提供技术支撑。