植物吸收在人工濕地脫氮除磷中的貢獻(xiàn)

1、環(huán)境科學(xué)研究Researchof Environmental Sciences第22卷第3期2009年3月Vol. 22 ,No. 3Mar. ,2009植物吸收在人工濕地脫氮除磷中的貢獻(xiàn)李林鋒1 ,年躍剛J蔣高明31. 廣東海洋大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣東湛江 5240882. 中國環(huán)境科學(xué)研究院水污染控制創(chuàng)新基地，北京1000123中國科學(xué)院 植物研究所，植被與環(huán)境變化國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100093摘要：通過研究人工濕地植物對(duì)氮、磷的吸收能力，評(píng)價(jià)植物吸收在人工濕地脫氮除磷方面的貢獻(xiàn).結(jié)果表明，不同濕地植物其組織中w(TN)和w(TP)差異極顯著，濕地植物對(duì) TN和TP的吸收量分別為6119410和

2、015910gHm2?a).按全年衡算，濕 地植物對(duì)TN和TP的吸收量分別占人工濕地TN和TP去除量的016%1713%和114 %4112 % .但由于濕地植物吸收的 TN和TP中有相當(dāng)一部分是儲(chǔ)存在濕地植物的地下部，通過收獲植物地上部的TN和TP吸收量?jī)H占人工濕地TN和TP去除量的013%1411 %和018%1916%.由此可見，濕地植物的直接吸收在人工濕地系統(tǒng)氮、磷去除中不占重要地位，人工濕地植物的選擇和利用應(yīng)該更注重其間接生態(tài)效應(yīng)的發(fā)揮.關(guān)鍵詞：濕地植物；人工濕地；氮磷去除中圖分類號(hào)：X703文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1001 - 6929(2009)03 - 0337 - 06Con

3、tributionof Macrophyte s Assimilation in ConstructedWetlands to Nitrogen andPho sphorous Removal123LI Lin2feng , NIAN Yuegan& , JIANG Ga(2ming1. College of Agricultural , Guangdong Ocean University , Zhanjiang 524088 , China2. Research Center for Water Pollution Control ,Chinese ResearchAcademy

4、of Environmental Sciences, Beijing 100012 , ChinaState Key Laboratory of Vegetation and Environmental Change, Institute of Botany , ChineseAcademy of Sciences, Beijing 100093 , China Abstract : Macrophyte nitrogen and phosphorous assimilation and its contribution in constructed wetlands ( CWs) to ni

5、trogen and phosphorous removal were assessedn this paper. The results showed that the contentsof total nitrogen (TN) and total phosphorous (TP) were significantly different among the macrophytes. TN and TP absorption of macrophytesvaries from 611 to 9410 gn(m2 ?a) and from 015 to 910 gl(m2?a), respe

6、ctively. Based on nutrient balance in an entire year, only 016 %21713 % of TN and 114 %24112 % TP were uptaken by macrophytes compared with TN and TP removal by CWs. However, due to a considerable portion of TN and TP which macrophytesabsorbed was storedin the biomassof underground, only 013 %21411

7、% of TN and 018 %21916 % TP were removed by harvesting the macrophytes (abovegground biomass compared with TN and TP removal by CWs. This shows that the macrophyte nitrogen and phosphorous assimilation could not play an important role for nutrient removal in CWs. More attention should be paid to the

8、 selection and utilization of macrophytesand their other ecological effects. Key words : macrophyte; constructed wetland ; nitrogen and phosphorus removal© 1994-20I0 China Acadianic Jcumal Electronic Publishing lloue. A rights reserved, http:環(huán)境科學(xué)研究Researchof Environmental Sciences第22卷第3期2009年3月

9、Vol. 22 ,No. 3Mar. ,2009© 1994-20I0 China Acadianic Jcumal Electronic Publishing lloue. A rights reserved, http:環(huán)境科學(xué)研究Researchof Environmental Sciences第22卷第3期2009年3月Vol. 22 ,No. 3Mar. ,2009人工濕地是由天然濕地發(fā)展而來的，是由特定的基質(zhì)(按一定比例設(shè)計(jì)的填料如土壤、砂或礫石等)，特定的植物(去污性能好、成活率高、耐水漬性 強(qiáng)、生長(zhǎng)期長(zhǎng)、美觀且有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的水生或濕生植 物)所組成的復(fù)雜、獨(dú)特的生態(tài)系統(tǒng)

10、1.人工濕地改 變了濕地的傳統(tǒng)形態(tài)，通過科學(xué)的設(shè)計(jì)和改造，用自收稿日期：2008 - 05- 28修訂日期：2008 - 07- 24基金項(xiàng)目：國家“十五”重大科技專項(xiàng)(2002AA601013)作者簡(jiǎn)介：李林鋒(1972 -),男,甘肅鎮(zhèn)原人，講師,博士，主要從事植物生態(tài)學(xué)方面的研究，llf801 126. com.然生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學(xué)和生物的三重協(xié)同作用 來實(shí)現(xiàn)對(duì)水體的凈化2.氮、磷通常以多種形態(tài)存在于污水中，會(huì)引起水體的富營養(yǎng)化,以至于降低水體水質(zhì)和影響水體功 能，所以長(zhǎng)期以來污水脫氮除磷一直是人工濕地處 理系統(tǒng)的一項(xiàng)重要任務(wù).濕地植物是人工濕地處理 系統(tǒng)中不可缺少的一部分3,它不但

11、直接吸收利用 污水中的營養(yǎng)物質(zhì)，而且還能輸送氧氣到根區(qū)，滿足根區(qū)微生物對(duì)氧的需求，同時(shí)也能維持和加強(qiáng)人工 濕地系統(tǒng)內(nèi)的水力傳導(dǎo).關(guān)于植物吸收在人工濕地 脫氮除磷中的貢獻(xiàn)，研究者們的報(bào)道很不統(tǒng)一.© 1994-20I0 China Acadianic Jcumal Electronic Publishing lloue. A rights reserved, http:第3期李林鋒等：植物吸收在人工濕地脫氮除磷中的貢獻(xiàn)339BRIX® 和HABERL等6 認(rèn)為在人工濕地處理污水的 整個(gè)過程中，植物的吸收并不重要 G圧LER7對(duì)運(yùn)行4年的蘆葦人工濕地的物質(zhì)衡算結(jié)果表明，濕地植物

12、的TN和TP吸收量分別占人工濕地TN和TP去除量的4 %和2 %.尹煒等8研究發(fā)現(xiàn)，蘆葦?shù)腡N 和TP吸收量分別占濕地年TN和TP去除量的8%和10%靖元孝等9認(rèn)為，人工濕地栽培的水翁(Cleistocalyx operculatu)對(duì) TN 和 TP 的吸收量分別占 濕地年 TN和TP去除量的1614 %和1216 %.而 BREEN阿則認(rèn)為，濕地植物(Typhasp.)對(duì)氮的吸收 量占濕地氮去除量的50%. ROGERS等11認(rèn)為,濕地植物(Scirpusvalidus)直接吸收的氮達(dá)到濕地氮去 除量的90%.造成以上研究結(jié)果有差異的主要原因 是研究條件的不同，而污水性質(zhì)、進(jìn)水負(fù)荷、濕地基

13、 質(zhì)、氣候條件、植物種類及其生長(zhǎng)特性等都對(duì)植物的 氮、磷吸收有著重要的影響4.為此，筆者通過構(gòu)建 人工濕地，研究相似環(huán)境條件下人工濕地系統(tǒng)對(duì)富 營養(yǎng)化水體的凈化處理效果及不同濕地植物的氮、磷吸收能力，并測(cè)算其在人工濕地脫氮除磷中的貢 獻(xiàn),以期為人工濕地植物的選擇和合理利用提供科 學(xué)依據(jù).1材料與方法1. 1試驗(yàn)地概況及人工濕地工藝流程人工濕地位于無錫市東五里湖湖岸(東經(jīng) 120°5'，北緯31°30') ,2004年4月開始建造,6月底 建成.該區(qū)屬北亞熱帶南部向中亞熱帶北部過渡的 季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，無霜期長(zhǎng)，熱量充裕，降水豐 沛，年均氣溫15.6 &#

14、176;C ,7月最高(平均31.5 C) ,1月 最低(平均-0.83 C)；年均降水量1 112.3 mm!12.共設(shè)6個(gè)(16號(hào))平行的人工濕地處理單元，每個(gè)單元長(zhǎng)20 m ,寬115 m深018 m.處理單元兩兩 之間用1 m寬的土埂隔開，單元底部及土埂先用黏 土夯實(shí) 后鋪015 cm防水布防止?jié)B漏.每個(gè)處理單 元分3層，依次填充基質(zhì)，其中下層填充粒徑為 25 35 mm礫石 厚度為0125 m;中層填充粒徑為1625 mm礫石，厚度為0125m;上層填充粒徑為 510 mm 礫石，厚度為0130 m.各處理單元均設(shè)有布水區(qū)和 集水區(qū)，集水區(qū)底部安裝多孔集水管并與外部一個(gè) 出水高度可調(diào)

15、的豎管相連接.2004年6月底人工濕地基建完工后，按8株(叢)im2的密度將香蒲 (Typha latifolia )、蘆葦 (Phragmites communis)、茭白 (Zizania caduciflora)分別定植在13號(hào)處理單兀中；水蔥(Scirpus validus.)和千屈菜(Lythrumsalicaria)定植在4號(hào)處理單元中(按進(jìn)水方向水蔥 栽前1 n單元，千屈菜栽后1 n單元)；鳶尾(Irispseudacorub禾口菖蒲(Acorus calamus)定植在 5號(hào)處理 單元中(鳶尾栽前1n單元，菖蒲栽后1n單元)；6 號(hào)為空白，不栽植物.濕地植物栽植后經(jīng)過1個(gè)月的適

16、應(yīng)期，于 2004年8月開始試驗(yàn)，2005年7月結(jié) 束，歷時(shí)12個(gè)月.五里湖富營養(yǎng)化水經(jīng)潛水泵(水面下40 cm處)抽提后通過PVC管流入各處理單元， 人工調(diào)節(jié)各控制閥門，使受污染水體平均以0183 m Iti的流速連續(xù)均勻流入各處理單元，水力負(fù)荷為0164 mid.1.2水質(zhì)指標(biāo)分析從2004年8月 2005年7月約每15 d取樣1 次，水樣采集后30 min內(nèi)帶回實(shí)驗(yàn)室用 Skalar連續(xù) 流動(dòng)分析儀(荷蘭)測(cè)定p (TN) , p (NH4 +2N), P (NQ - 2N) ,p(NO2-2N)和p (TP).以上所有測(cè)定方 法均按照水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法13 嚴(yán)格進(jìn)行. 1.3濕地植物

17、生長(zhǎng)、生物量及組織養(yǎng)分含量的測(cè)定2005年3月底至7月約每7 d測(cè)量1次濕地植 物的株高.2004年11月生長(zhǎng)季末收獲上述各處理 單元濕地植物的地上部分,2005年8月通過樣方法對(duì)各處理單元濕地植物進(jìn)行全株收獲，每種濕地植物在各自所生長(zhǎng)處理單元中隨機(jī)選擇3個(gè)樣方，每個(gè)樣方面積為 0125 m2.濕地植物的地下部(根莖、根系)先用自來水沖洗，再用蒸餾水沖洗以除去附著 其上的營養(yǎng)物質(zhì).所有濕地植物分地下部和地上部 分別取樣.所有樣品在70 C下烘干至恒重，計(jì)算生 物量；然后粉碎，過100目(0115 mm)篩，用凱氏定氮 法測(cè)w(TN),用鉬藍(lán)比色法測(cè)w(TF) 14.1.4數(shù)據(jù)分析用 SPSS軟

18、件包(SPSS 1010 for Windows, Chicag) , USA)對(duì)觀察數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，求出方差、 平均值及標(biāo)準(zhǔn)誤差，并對(duì)同一測(cè)定項(xiàng)目在不同植物 種間的差異進(jìn)行方差分析比較 .用SigmaPlot910 (SPSS Inc. USA)繪制圖形.2結(jié)果與分析2. 1植物生長(zhǎng)狀況分析2004年6月底采自人工濕地試驗(yàn)地點(diǎn)附近自 然水域岸邊的香蒲、蘆葦和茭白以及從上海某花卉 公司購買并預(yù)先在試驗(yàn)地點(diǎn)附近自然水域水培養(yǎng)護(hù) 的水蔥、千屈菜、鳶尾和菖蒲被成功移栽到各處理單 元.由于香蒲、蘆葦、茭白和水蔥移栽時(shí)高度在1 m以上且水蔥自然彎折比較嚴(yán)重，為減少蒸騰和提高成活率，上述4種濕地植物移栽

19、后在距地面40 cm處人工修剪，千屈菜、鳶尾和菖蒲保持原來自然高度 （約40 cm）.觀察發(fā)現(xiàn)，香蒲適應(yīng)人工濕地環(huán)境的能 力較強(qiáng)，至2004年11月其植株生長(zhǎng)高度達(dá)150 cm,其余植物雖然成活率都很高，但增高生長(zhǎng)情況一般 7種濕地植物于 2005年3月底開始萌芽和分蘗生 長(zhǎng).圖1為2005年3月底（濕地植物萌芽）至7月 （試驗(yàn)結(jié)束）各濕地植物的生長(zhǎng)趨勢(shì)由圖1可見，在4 5月7種濕地植物的株高增長(zhǎng)都比較快，隨后其生長(zhǎng)趨于緩慢并各自穩(wěn)定在某一高度整個(gè)觀測(cè)期間濕地植物的日平均生長(zhǎng)速率依次為蘆葦（2149cmn） > 香蒲（2123 cmn） > 水蔥（2120 cmld） > 千

20、 屈菜（2108cmn）> 茭白（1162cmn）> 鳶尾（1149 cmn） >菖蒲（0189 cmld）.試驗(yàn)結(jié)束時(shí)各植物的最 大株高：香蒲為22314 cm蘆葦為24815 cm，茭白為 16117 cm，水蔥為22010 cm，千屈菜為20715 cm，鳶尾 為14817 cm，菖蒲為7113 cm.與旱地栽培的鳶尾相時(shí)間(月-日)o 0 価208D4D- Is313圖1濕地植物2005年生長(zhǎng)狀況比較Fig. 1 Comparison on growth statusof plants in theconstructed wetland in the year of

21、2005比，人工濕地栽培的鳶尾生長(zhǎng)非常繁茂 ，其高度是旱 地栽培植株高度（4050 cm）的3倍但菖蒲自6月 開花之后，大部分植株葉尖干枯，并出現(xiàn)衰敗跡象 2. 2濕地植物生物量7種濕地植物的生物量差異極顯著（P<0101），平均生物量（以干質(zhì)量計(jì)）為01266165 kgn2 （見圖 2），其中菖蒲的生物量最低，香蒲的生物量最高香蒲、蘆葦、茭白、鳶尾、水蔥的地上部和地下部的生物 量也有明顯的差異，蘆葦?shù)牡厣喜可锪孔畲笾?9kgim）約為菖蒲生物量（0114 kgim）的22179 倍不同濕地植物的根n冠 （即地下部和地上部生物 量的比值）也不盡相同，香蒲根I冠比最大，達(dá)2111， 蘆

22、葦根I冠比最小，僅為0134.圖2濕地植物生物量比較Fig. 2 Comparison on dry biomassweight of plantsin the constructed wetland2. 3人工濕地氮、磷的去除效果運(yùn)行1年的人工濕地各處理單元水質(zhì)檢測(cè)統(tǒng)計(jì) 結(jié)果見表1.由表1可以看出，污水流經(jīng)各處理單元 后其污染物含量均有所降低，且有濕地植物的處理 單元對(duì)TN和TP的去除效果顯著高于無濕地植物 處理單元，但不同濕地植物處理單元間對(duì)TN和TP表1不同類型人工濕地氮、磷處理效果Table 1 Nitrogen and phosphorous removal rate of diff

23、erent constructed wetland物質(zhì)參數(shù)進(jìn)水出水1號(hào)2號(hào)3號(hào)4號(hào)5號(hào)6號(hào)pr(mgn)1 63 ±0600 97 ±0 11122 ±011085 ±0 110 93 ±1111 07 ±0 131 17 ±0 15NH4 2N去除率n%44 6a ± 2326a ±4 1473a ±57423a ±63376a ±5539 2a ±5 4pr(mgn)1 41 ±0900 56 ±0 13041 ±011029 &#

24、177;0 080 33 ±0 090 33 ±0 090 66 ±0 14NO3 2N去除率n%62 2b ±5 9695b ±5 7749b ±56704b ±66722b ±66412a ±9 1NO2 - 2Npl(mgU)0 27 ±0100 045 ±0 0200047 ±00100 064 ±0 0200 062 ±1 0100 039 ±0 01001057 ± 010去除率n%75 2a ±4 6752a &

25、#177;4 5746a ±5069 8a ±7 1746a ±6372 9a ±4 2TNprfmgH)4 82 ±0902 35 ±0 23249 ±020203 ±0 222 24 ±0 272 60 ±0 283 03 ±0 24去除率n%52 5b ±2 9512b ±2 959 1b ±4 0553b ±4548 5b ±4 439 9a ±3 2TPpUmgH)0152 ±003001059 ±

26、;0 01001052 ±00100 063 ±0 0100 071 ±1 0100 070 ±0 0100 077 ±0010去除率n%61 1b ± 2628b ±4 6573b ±55546b ±5356 6b ± 5 244 3a ± 4 4注:數(shù)據(jù)為n次取樣的平均值土標(biāo)準(zhǔn)差（n = 24）;同行不同字母表示處理單元在0105水平差異顯著的去除效果雖有變化但差異不顯著© 19942010 China Acadanic Jcunial Electronic Publis

27、hAl lights reserved, http:第3期李林鋒等：植物吸收在人工濕地脫氮除磷中的貢獻(xiàn)#2. 4濕地植物對(duì)TN的吸收與去除不同濕地植物地上部組織中w (TN)差異極顯著(P<0l01) , w(TN)為 13127 24173 mgtg ,鳶尾葉片 w(TN)最高，香蒲最低；地下部組織中w(TN)差異也 極顯著(P< 0101)，其 w(TN)為 1116525126 mgn， 菖蒲地下部w(TN)最高，香蒲最低(見圖3).不同濕圖3濕地植物組織w( TN)比較Fig. 3 Comparison on tissue total nitrogen concentrat

28、ionof plants in the constructed wetland地植物地上部和地下部組織中w(TN)也有差異，除菖蒲和水蔥地上部組織中w(TN)與地下部組織中w(TN)的比值小于1外，其余濕地植物該比值都大 于1 ,說明香蒲、蘆葦、茭白、千屈菜和鳶尾吸收的氮 向地上部遷移和積累得較多.在人工濕地系統(tǒng)中，濕地植物對(duì)氮、磷直接吸收所起的貢獻(xiàn)一般用濕地 植物對(duì)TN和TP的吸收量占濕地 TN和TP去除量 的比例來表示，即Mpn( On - Cout) Qt.式中，Mp 為濕地植物對(duì)TN和TP的吸收量；Oin和Cout分別為 濕地進(jìn)、出水p (TN)或P (TF) ; Q為進(jìn)水流量；t為在

29、 該流量下的運(yùn)行時(shí)間 .各濕地植物對(duì) TN和TP的吸收量以及其在各 自的人工濕地處理單元TN和TP去除量中的比例見表2.由表2可以看出，濕地植物對(duì) TN的吸收量 為6119410gn(m 5濕地植物對(duì)TP的吸收與去除不同濕地植物地上部組織中w (TP)差異極顯著(P<0101)，w(Tp 為 11432145 mglg，鳶尾地上部 組織w(TF)最高，蘆葦最低；地下部組織中 w(TF)差 異也 極顯著(P < 0101)，其w(TF)為11022165 mgn，千屈菜地下部組織 w(TP)最高，蘆葦最低(見 圖4).除千屈菜地下部組織 w(TF)顯著大于地上部 外，其余植物的w(T

30、P)都是地上部高于地下部，但差異不顯著(P > 0105).濕地植物對(duì) TP的吸收量為 015910gD(m?a)，香蒲TP吸收量最高，菖蒲最低. 濕地植物對(duì)TP的吸收量占人工濕地 TP去除量的比 例為113 %4112 %，香蒲最高，菖蒲最低(見表2).?a)，其中蘆葦最高，其次為香蒲， 菖蒲最低.濕地植物對(duì)TN的吸收量在人工濕地TN去除量中的比例為016 %1713%，蘆葦最高，菖蒲最低.由于濕地植物在對(duì) TN的吸收量中有相當(dāng)一 部分氮是儲(chǔ)存在濕地植物的地下部，通過收獲植物地上部的TN去除量?jī)H占人工濕地 TN去除量的 013 %1411 %，其中蘆葦最高，菖蒲最低.© 19

31、94-2010 Chum Acadeiiuc Juumal LLlectiotiic Publish ihgA rights reserved,.c tiki .net第3期李林鋒等：植物吸收在人工濕地脫氮除磷中的貢獻(xiàn)#OK表2濕地植物TN和TP的吸收量及其在人工濕地TN和TP去除量中的比例地上部地下部地上部地下部TNTPTNTPTNTP853.51 489.694. 5173.917 309.8651.713.541.24.914.52 305. 5513.2137.133. 716 328.6700.817.324.414. 119.6218.961. 017.47. 319 552.36

32、23.71. 44. 01.12. 8239.4496.635. 062. 718 080.6567.74. 117.21.36. 2461.8277.447. 550.218 080.6567.74. 117.22.68. 4175.6101.817.49. 915 557.8574.71. 84. 81.13. 044. 546. 74.43.415 557.8574.70. 61. 30.30. 8Table 2 The proportion of plants TN and TP assimilation to the total amount of TN and TP reducti

33、on in constructed wetland濕地 植物香蒲蘆葦 茭白水蔥千屈菜 鳶尾 菖蒲植物tn吸收量n 植物tp吸收量n濕地TN和TP植物吸收量在濕地去除植物地上部吸收量在濕去除量n量中的比例n%地去除量中的比例n%12 544. 3525.6© 1994-2010 Chum Acadeiiuc Juumal LLlectiotiic Publish ihgA rights reserved,.c tiki .net第3期李林鋒等：植物吸收在人工濕地脫氮除磷中的貢獻(xiàn)#© 1994-2010 Chum Acadeiiuc Juumal LLlectiotiic Pu

34、blish ihgA rights reserved,.c tiki .net第3期李林鋒等：植物吸收在人工濕地脫氮除磷中的貢獻(xiàn)343同TN的去除情況類似，由于濕地植物在對(duì)TP的吸收量中也有相當(dāng)一部分磷是儲(chǔ)存在濕地植物的地下 部，通過收獲濕地植物地上部的TP去除量?jī)H占人工濕地TP去除量的018 %1916%，其中蘆葦最高， 菖蒲最低.3討論濕地植物是人工濕地系統(tǒng)的重要組成部分，它直接或者間接地影響人工濕地系統(tǒng)對(duì)污水的凈化效 果，因此在人工濕地污水處理工程中扮演著重要角 色.COOPER!15 研究發(fā)現(xiàn)，種植水燭(Typha angustifolia)禾口燈心草 (Juncus effuse?

35、的人工濕地基 質(zhì)中氮、磷含量分別比無濕地植物的對(duì)照基質(zhì)中的圖4濕地植物組織w（ TP）比較Fig. 4 Comparison on tissue total phosphorous concentration of plants in the constructed wetland低18 %28 %和20 %31 %,可見水燭和燈心草吸 收利用了污水中部分的氮和磷物質(zhì)在海涂，蘆葦床濕地系統(tǒng)是削減進(jìn)入海洋過量營養(yǎng)物質(zhì)的強(qiáng)有力 手段之一何.袁東海等17通過對(duì)照試驗(yàn)研究了潛 流人工濕地系統(tǒng)對(duì)污水氮的凈化效果，發(fā)現(xiàn)石菖蒲（Acorus gramineus）、燈心草和蝴蝶花（Iris japonica）

36、 3個(gè)有濕地植物系統(tǒng)的TN平均去除率為 7717%,7112 %和6614 %，而無濕地植物系統(tǒng)的去除率僅為 55.8 %.吳振斌等18采用復(fù)合垂直流人工濕地系統(tǒng) 研究對(duì)污水磷的凈化效果，發(fā)現(xiàn)有濕地植物的人工 濕地系統(tǒng)TP去除率為59 %65% ,而無濕地植物 系統(tǒng)的TP去除率僅為28%.由此可見，濕地植物存 在與否對(duì)人工濕地系統(tǒng)氮、磷去除具有很大的影響， 有濕地植物的人工濕地系統(tǒng)去除率要明顯好于無濕 地植物系統(tǒng)，而且濕地植物的生長(zhǎng)狀況也直接影響 到系統(tǒng)的去除效果，濕地植物的良好長(zhǎng)勢(shì)是對(duì)氮、磷 去除的重要保證.試驗(yàn)期間，濕地植物2005年的日 平均生長(zhǎng)速率相對(duì)較高，蘆葦、香蒲、水蔥和千屈菜 的

37、日平均生長(zhǎng)速率都在2 cm以上，正是濕地植物的良好生長(zhǎng)狀態(tài)，保證了人工濕地較好的處理效果，有濕地植物的處理單元對(duì)TN和TP的去除率分別為4815 %5911 %和5416 %6218 % ,而無濕地植物 的處理單元的去除率僅為3919 %和4413 %.有濕地植物的處理單元對(duì)TN和TP的處理效果顯著優(yōu)于無濕地植物的處理單元，這與袁東海等17初的研究 結(jié)果相似.徐德福等19研究認(rèn)為，濕地植物氮、磷吸收量 與其生物量呈極顯著正相關(guān).研究發(fā)現(xiàn)，不同濕地 植物的生物量大小差異極顯著，平均生物量（以干質(zhì) 量計(jì)）為01266165 kgim2住物量的巨大差異主要 緣于物種種間的差異.除香蒲和水蔥的地下部生

38、物 量顯著大于地上部外，其余植物都是地上部生物量 大于地下部.從人工濕地氮、磷去除機(jī)理的角度分析，地下部生物量越大，越利于微生物的附著，越有 利于提高人工濕地的處理效果，但從濕地植物收獲的可操作性分析，地上部生物量在總生物量中的比 例越高，越有利于濕地生態(tài)工程中通過收獲植物地 上部生物量來達(dá)到去除氮、磷污染目的.研究發(fā)現(xiàn)， 蘆葦、香蒲、水蔥和千屈菜的生物量較大，吸收的TN也較多，而菖蒲和鳶尾盡管植株組織w（TN）較高，但由于其生物量相對(duì)較低，故吸收的TN較少.與此相 似，濕地植物對(duì) TP的吸收量為015910 gnm2?a）, 香蒲對(duì)TP的吸收量最高，菖蒲最低.濕地植物對(duì) TP吸收的巨大差異，

39、除與濕地植物自身組織w（磷）和生物量有關(guān)外，還可能與濕地植物根表鐵氧化膠 膜形成有關(guān).有報(bào)道認(rèn)為，根表鐵氧化膠膜的形成 影響了水稻對(duì)磷的吸收20221.濕地植物與水稻有相 似的生活習(xí)性，根表鐵氧化膠膜對(duì)人工濕地植物磷 吸收的影響及程度大小還有待進(jìn)一步研究濕地植物是通過自身的生長(zhǎng)代謝來吸收水體中 的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)的，正常情況下植物組織中w（氮）為013 %1 % , w（磷）為0013 %22.有研 究表明，濕地植物對(duì)氮的吸收量為01030130 gnnf?d），且在衰老和死亡期植物沒有除氮效果，通過收獲植物對(duì)污水中氮的去除率小于20 %23226;植物能夠通過根系吸收可溶性無機(jī)磷，大型濕地植

40、物的磷吸收量為1181810 gKm2?a），大部分（41種） 沼生植物的干物質(zhì)生物量中w（磷）為0115% 1105 %27，通常濕地植物對(duì)磷的吸收量小于城市污 水負(fù)荷的5%28,所以，氮、磷的植物吸收只是在低 污染負(fù)荷系統(tǒng)中才具有數(shù)量上的重要性29，這和徐治國等30的研究結(jié)果相一致，即在高外源氮、磷施用量的情況下，濕地植物對(duì)氮、磷的吸收量反而變 小.研究發(fā)現(xiàn)，人工濕地進(jìn)水氮、磷的污染負(fù)荷遠(yuǎn)小 于城市生活污水的污染負(fù)荷，濕地植物TN吸收量為 611 9410 gnm2?a） ,TP 吸收量為 015 910 gHm2?a）.這與種云霄等23和McJANNET等27報(bào)道 的濕地植物對(duì)TN和TP

41、吸收量的研究結(jié)論相似，即 人工濕地對(duì)氮的去除主要依靠微生物的氨化 、硝化 和反硝化作用；磷的去除主要通過沉淀、植物吸收、 介質(zhì)吸附以及有機(jī)物質(zhì)積累等作用來實(shí)現(xiàn)，且磷容易被富含F(xiàn)e,AI及Ca等的礦物質(zhì)所吸附，植物吸收 對(duì)氮、磷的去除率影響不大31232.通過年度進(jìn)出水 污染物濃度計(jì)算，濕地植物TN的吸收量占人工濕 地TN去除量的016 %1713 % ,TP的吸收量占人工 濕地TP去除量的113 %4112%.香蒲和蘆葦?shù)腡N和TP吸收量在人工濕地單元 TN和TP去除量中 的比例較大，但香蒲TN和TP吸收量中約65 %是儲(chǔ) 存在地下部生物量中，不利于通過收獲植物而移除，最終會(huì)通過根系的衰老死亡

42、營養(yǎng)重新返回到濕地系 統(tǒng)中；蘆葦雖然有80%的TN和TP儲(chǔ)存在地上部生 物量中，然而通過收獲蘆葦（地上部）對(duì)污水中TN和TP的去除量?jī)H占人工濕地TN和TP去除量的1411 %和1916 %.與蘆葦、香蒲相比，其余濕地植物 的去除量更小.由此可見，濕地植物的選擇和利用 在更大程度上應(yīng)注重其間接生態(tài)效應(yīng)的發(fā)揮，不應(yīng)僅局限于其營養(yǎng)物質(zhì)的直接吸收，植物吸收在人工濕地氮、磷去除中并不占重要地位.4結(jié)論a. 各濕地植物都能適應(yīng)人工濕地環(huán)境，且生長(zhǎng)良好.正是濕地植物的良好生長(zhǎng)狀態(tài)，保證了人工濕地較好的處理效果，有濕地植物的人工濕地處理1單元對(duì)TN的去除率為 4815 %5911 %，對(duì)TP的去 除率為541

43、6 %6218%，顯著優(yōu)于無濕地植物的處 理單元.b. 濕地植物對(duì)TN的吸收量為6119410gO（m2?a）蘆葦最高，菖蒲最低.濕地植物對(duì) TN的 吸收量占人工濕地 TN去除量的016 %1713%，蘆 葦最高，菖蒲最低，通過收獲濕地植物（地上部生物 量）對(duì)人工濕地TN去除量的貢獻(xiàn) < 15 % ;濕地植物 對(duì)TP的吸收量為015910 gHm2?a），香蒲最高，菖 蒲最低，濕地植物對(duì)TP的吸收量占人工濕地TP去除量的113 %4112 %，香蒲最高，菖蒲最低，通過收 獲濕地植物（地上部生物量）對(duì)人工濕地TP去除量 的貢獻(xiàn)<20%.由此可見，濕地植物的直接吸收作用在人工濕地氮、磷

44、去除中不占重要地位.參考文獻(xiàn)(References):1 徐麗華，周琪.人工濕地控制暴雨徑流污染的實(shí)驗(yàn)研究J.上 海環(huán)境科學(xué)，2002,21 (5):2742277.2 白曉慧，王寶貞，余敏,等.人工濕地污水處理技術(shù)及其發(fā)展應(yīng) 用J .哈爾濱建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，1999 ,32(6) :88292.3 BRIX H. Treatment of wastewater in the rhizosphere of wetland pla nts:the roo2zo ne method J . Water Sci Tech no1,1987,19:1072 118.4 金衛(wèi)紅，付融冰,顧國維.人工濕地中植

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