亚热带丘陵区植物组合人工湿地磷去除特征与机理研究

来源 :湖南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ruoxich
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人工湿地技术是农业面源污染治理的重要手段,而磷的去除是面源污染治理的主要难点。本试验以亚热带丘陵区为研究区,以养殖废水、农村生活污水及农田排水混合形成的农村污水为治理对象,选用浮水植物绿狐尾藻(Myriop Hyllum elatinoides)与挺水植物黄菖蒲(Iris pseudacorus)、水生美人蕉(Canna glauca)、梭鱼草(Pontederia cordata)构建成不同组合模式人工湿地,通过为期一年的野外小区试验,研究湿地对农村污水中不同形态磷素的去除特征、磷的去向及其与水环境因子变化的关系。以期实现农村污水磷素资源的高效利用,并为亚热带丘陵区农村污水的生态治理工程提供重要参数依据。试验结果表明:1.人工湿地对农村污水中的磷素均具有良好的处理效果,TP平均去除率均达到80%左右,全年除磷总量在52.12~61.35 g/m~2之间。人工湿地出水磷浓度随时间呈下降趋势,各植物组合湿地出水TP年均浓度0.39~0.45 mg/L,均显著低于对照组的0.83 mg/L(p<0.05),其中以梭鱼草组合的处理效果最好,其全年除磷总量达61.35 g/m~2,年均出水浓度为0.39 mg/L,年平均去除效率为81.39%。2.植物组合湿地进出水中磷素构成有显著变化(p<0.05),其中进水TP的主要构成为:溶解态无机磷(DIP,48.72%)、颗粒态磷(PP,39.89%)、溶解态有机磷(DOP,11.82%),而对照组进出水磷素构成无显著差异,但是植物组合湿地出水磷素则主要以PP为主(65.47%),其次为DIP(28.42%),DOP含量相对较低,仅为6.09%。3.人工湿地磷素的主要去向以底泥吸附为主,年吸附量在42.14~45.78 g/m~2之间,占湿地除磷总量的比例为70.04%~87.93%,而植物年吸收量在12.25~14.30 g/m~2之间,占总量的比例为20.38%~23.32%。水生植物组合可提高湿地除磷总量(9 g/m~2左右),且能显著降低湿地底泥的除磷贡献比例(15%左右),可在一定程度上延缓湿地磷吸附饱和时间。4.人工湿地底泥磷组分中无机磷占比为60%左右,其中以闭蓄态磷(O-P)在无机磷中占比最高,为47.81%,其次为铁磷(Fe-P),比例为29.46%,十钙磷(Ca10-P)占比为13.87%,铝磷(Al-P)和二钙磷(Ca2-P)分别为6.41%和3.68%。试验前后,人工湿地中Ca10-P的比例有显著降低,降低幅度在9%左右。5.人工湿地的除磷效果与水环境因子的关系不尽一致,其中TP、DIP、DOP的去除效率与p H呈极显著负相关关系(P<0.01),而与Eh呈极显著正相关(P<0.01),表明过碱性环境会影响人工湿地的除磷效果,而好气条件则有利于湿地对磷素的去除。
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