经济植物湿地处理洱海流域低污染河水的性能

分类：作物生产科学论文发表 时间：2018-11-15 09:20 关注：(1)

　　王哲1，谢杰1，刘爱武2，吴德意h，孔海南1

　　1.上海交通大学环境科学与工程学院，上海2002402.大理市农业局，云南大理671003

　　摘要：为研究水生经济植物湿地对洱海流域低污染河水的处理效果，在洱海北部罗时江入湖河口建设了面积为2hm2水生经济植物湿地，其中水生经济植物包括4种水生蔬菜——空心菜(IpomoeaaquaticaForsk)、薄荷(MenthahaplocalyxBriq.)、水芹菜[Oenanthejavanica(Blume)DC]、茭白[Zizanialat洳lia(Griseb.)Stapf)]，3种药用植物——香茶菜[Rabdosiaamethystoides(Benth.)]、灯心草(Juncusalbesens)、水菖蒲(AcoruscalamusL.)和1种观赏植物——美人蕉(CannaindicaL.).结果表明：湿地对TN、TP、NH，一N、NO，一一N均具良好去除效果，近3个月运行期间，平均去除率分别为66.4%、60.3%、60.4%和73.2%;但该湿地对COD。。的平均去除率仅为5.O%.不同湿地水生经济植物表现出了不同的水质净化能力，其中TN平均去除效率表现为水芹菜>香茶菜>美人蕉>茭白>空心菜>薄荷，TP平均去除效率表现为水芹菜>薄荷>美人蕉>香茶菜>空心菜>茭白.研究表明，水生经济植物湿地对低污染河水具有良好的净化效果，在洱海流域具有推广意义.

　　关键词：水生经济植物;湿地;河口;低污染河水;净化

　　中图分类号：X522文章编号：1001—6929(2016)08.1230.06

　　文献标志码：ADOI：10.13198/j.issn.1001—6929.2016.08.18

　　水、旅游、养殖、调节气候等多种任务，是整个流域社会经济可持续发展的基础，被誉为大理人民的“母亲湖”.近年来，随着社会经济的发展，洱海生态和水质出现了警示性下降.1996年和2003年，洱海曾经两次大规模暴发蓝藻，使洱海的环境与生态功能受到严重威胁;2003年，洱海局部区域水质降至Ⅳ类(GB3838--2002(地表水环境质量标准》)，部分水域首次出现了V类水质….2004年以来，通过一系列综合治理工程的实施，洱海水质虽总体保持在Ⅲ类，但从1992--2011年的水质监测值变化趋势来看，洱海水质正处于由中营养向富营养转变的过渡阶段旧4j.洱海主要污染指标为P(TN)和P(TN)，而在人湖污染源中，特别是流域内农业非点源污染问题仍较为严重，氮磷负荷的70%以上来自于以人湖河流形式进入洱海的农村面源污染，成为制约洱海水质达标的主要障碍p。8J.

　　根据《大理白族自治州洱海环境管理条例》，洱海水质目标为地表水Ⅱ类标准.而北部主要的人湖河流(占洱海年来水量的76%)弥苴河、永安江、罗时江的水质基本上全年为Ⅳ或V类水，如不加以治理，洱海水环境将难以改善。6’“.

　　河流人湖河口是人湖河流污染物进入湖泊前的最后一道屏障.在河口地带，河流流速放慢，水深较浅.河口地带较为宽广，具有适合于水生植物生长和建设较大面积河口湿地的良好条件∽J0|.湿地技术净化水体的研究在国内外已有广泛开展011-133.研究‘14’15。表明，湿地对农业面源的净化效果尤为出色.

　　此外，大型水生植物去除水中氮磷负荷及其相应的湿地工艺在国内外也已有大量研究¨””。.但我国人多地少，特别是富营养化初期湖泊地区尤其如此.以洱海上游农田区域为例，人均耕地仅200m2.因此，如何建设在农村地区具有推广价值，既具有水质净化和湖泊保护功能，又能产生经济效益并促进就业的水生经济植物湿地非常重要.为此，该研究在洱海北部罗时江人湖河口建设了2hm2以水生经济植物为中心的规模化示范工程，并采用无肥料少农药的生态农业管理模式，开展了科学研究，对该经济植物湿地总体水质净化能力进行分析，对当地环境条件下不同经济植物湿地的水处理效果进行了比较，以期为洱海流域水生经济植物人工湿地技术的推广应用提供参考.

　　1材料及方法

　　1.1工程概况

　　工程选址于洱海北部罗时江河口生态公园的西北部，工程实施前为杂草覆盖.工程设计中充分利用河口地带的地势低貌，结合自然坡度，采用重力流形式，使低污染河水在湿地内实现自流.建设的水生经济植物湿地规模为2hm

　　2.主要工程内容：①土方工程.按照工程设计，在2hm2区域范围内进行挖填方、土地平整、修建与重建田埂等作业.②导水工程.为湿地实施引水与配水工程、集水与排水工程.③水生经济植物种植工程.根据规划与设计安排，在湿地内种植8种水生高等经济植物.湿地项目自2011年4月18Et施工，土方工程和导水工程的基建历经1个月，而湿地作物种植工作从5月18日开始，至7月底全面完成.种植的湿地作物均具有经济价值，是通过当地市场调查、社会调查、农业生产实践调查、气候与水环境调查，并比照经济植物生理特性筛选确定的，包括水生蔬菜4种[空心菜(1pomoeaaquaticaForsk)、薄荷(MenthahaplocalyxBriq.)、水芹菜(Oenanthejavanica(Blume)DC)、茭白(Zizanialatifolia(Griseb.)Stapf)];药用植物3种[香茶菜(Rabdosiaamethystoides(Benth.)Hara)、灯心草(Juncusalbesens)、水菖蒲(AcoruscalamusL.)];观赏植物1种[美人蕉(CannaindicaL.)].各区域的种植规划主要从地形、对低营养条件的耐性及美观等方面考虑，平面布置见图12结果与讨论

　　2.1TN处理效果

　　由图2可见，处理前P(TN)为0.90～8.40mg/L，变幅很大，并且有冬季变高的趋势.究其原因：①冬季降水少，河流水量小，稀释效果小;②洱海北部农田的主要冬季作物之一为大蒜，其施肥量大，属于高投入高污染高产出作物M1.研究期间TN去除率为44.9%～86.6%，平均值为66.4%，总体去除效果良好.出水P(TN)为0.12～2.40mg/L，平均值为1.22mg/L.但12月开始(运行78d后)经济植物逐步枯萎，湿地对TN净化能力逐步下降.2.2TP处理效果由图3可见，进水P(TP)为0.044～0.091mg/L，出水p(TP)为0.012～0.039mg/L;TP去除率为58.3%～80.O%，平均值为60.3%.可见经济植物湿地对TP的处理效果总体很好.但运行第89天(12月12日)之后的去除率明显偏低，这显然与此时温度降低，植物开始枯萎有关.一方面，经济植物本身对污染物的吸收作用会在此时丧失，另一方面，枯萎的植物组织也会向水体中释放大量的营养物质，使出水中P(TP)升高旧卜22|;同时，植物对污染物的物理促沉淀作用也对TP的去除有所贡献，植物枯萎后这一作用也会消失¨“”o.

　　3结论

　　a)河口经济植物湿地对低污染河水中的TN、TP、NH，.N和NO，一-N具有良好净化效果，去除率分别达到66.4%、60.3%、60.4%、73.2%.但因进水中P(COD。。)低，COD。。的去除率很低.b)不同湿地水生植物表现出不同的净化能力，TN的去除效率表现为水芹菜>香茶菜>美人蕉>茭白>空心菜>薄荷.TP的去除效率表现为水芹菜>薄荷>美人蕉>香茶菜>空心菜>茭白.c)水生经济植物在水质净化中起重要作用，故进入12月后，因植物开始枯萎，水质净化效果变差.但水生经济植物的水质净化作用不限于植物对营养盐的吸收.

　　致谢：罗时江河口经济植物湿地示范工程(2hm2)由上海交通大学设计与建设，由大理洱海管理局和大理学院共建.大理洱海管理局在湿地基建工作中提供了大力合作与协助;大理学院负责了经济植物种植工程中香茶菜、美人蕉、灯芯草和水菖蒲的种植.特此说明并致谢!

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