复合治理模式对农田径流中氮磷的调控

　　复合治理模式是采用多种水生植物组合对水体净化,这样的效果要比单种水生植物好,这种植物的组合方式对非点源的氮磷吸收尤为突出,因为不同的水生植物的净化优势不同,有的可以高效地吸收氮,有的却能更好地富集磷;每种植物在不同的时期的生长速率及代谢功能各不相同,因此导致植物生长的不同时期对氮、磷的吸收也有变化。合理栽种具有不同空间结构的水生植物,可以增强和稳定河流污染的净化效果。
　　沉水植物主要有苦草、黑藻、狐尾藻、马来眼子菜、金鱼藻等;挺水植物可以选择芦苇、香蒲、鸢尾、石龙芮等,这些植物不但对河流中的氮磷有一定的吸收作用,而且具有一定的经济价值,可以降低污水处理成本。由于沉水植物根系的吸收以及在沉水植物根系周围形成的微生物生态系统作用,使间隙水中氮、磷的浓度在种植的时间内明显降低。沉水植物在春夏两季对总磷的去除效果最明显,其中以金鱼藻的去除效果最好,30 d以后在春夏两季的去除率分别达到91.75%和92.44%。而且金鱼藻是喜氮植物,可以耐受较高的无机氮,对水体中总氮的去除有较好的效果,还有较强的克藻作用,可以分泌出抑制藻类生长的物质,在非点源农田径流中种植金鱼藻是不错的选择,而在周围湿地中种植挺水植物如芦苇、香蒲等可以相辅相成,促进水体中氮、磷的去除[8]。挺水植物中的芦苇对氮的吸收能力最强,随着净化时间的延长,水体中氮的浓度下降最快;对磷的去除能力也较好。采取复合治理模式结合种植沉水植物和挺水植物,不但起到沉淀池的作用,还进一步对氮磷更好地吸收。另外,在生化塘中构建水生植物群落的同时,还要考虑到植物的生长季相、植物的水平空间配置、植物的垂直空间配置等3个方面。混合植物带的处理效果、各项指标的去除率都要比单一的植物带处理效果好,通过根部吸收氮源、磷源以及有机污染物用于其自身生长,且有助于降低非点源氮磷污染物的浓度,恢复污染河流的生态功能。
　　3.3人工湿地系统(面)
　　夏汉平认为,人工湿地是指通过模拟天然湿地的结构与功能,选择一定的地理位置与地形,根据人们的需要人为设计与建造的湿地。湿地植物是人工湿地的一个重要组成部分,植物不仅可以提高湿地系统对非点源氮磷的去除作用,同时还可以绿化土地,同时达到污水处理与生态建设的目的。不同种类植物对氮磷的去除效果存在区别,因此要根据人工湿地的地理位置、建造目的、气候状况选择适合的植物,保证水中氮磷的有效去除[9-13]。
　　在人工湿地的污水处理系统中,可利用的水生植物主要有3个基本方式,即挺水植物系统、漂浮植物系统和沉水植物系统。目前,在人工湿地植物选择时常使用的植物有芦苇、鸢尾、慈菇、美人蕉、水葱、香蒲、菖蒲等,要根据当地地形等原因适当选择水生植物种类。一般有以下选择:一是选择根系比较发达、抗冻、抗病虫能力较强的水生植物;二是选择生长量较小的植物,可以减少植物体后续处理上的许多麻烦;三是选择有美化景观的植物;四是选择的植物要有一定的经济效益;五是适应性强,生长季节长。而且种植的范围以及密度也会对制度和非点源河流氮磷元素的去除有一定的影响。
　　在人工湿地中,氮的去除大部分是通过硝化、反硝化反应,少部分是通过植物吸收,植物根系周围存在近根系的好氧区与远根系的厌氧区的交替环境,则有利于硝化、反硝化反应去除氮。对磷的去除主要是基质的固磷作用以及植物与微生物除磷,污水与人工湿地系统接触的时间越长,越有利于植物对磷的吸收和填料磷的有效吸附和沉淀,但是停留时间过长不利于磷细菌的代谢,使系统除磷效率受到影响。人工湿地系统对氮磷的去除能力是通过植物、微生物和填料的协同作用相互加强的。
　　菖蒲、香蒲在人工湿地中对非点源农田径流中氮磷的去除效果最为明显,可以较好地净化富营养化水体,抑制富营养化水体浮游植物生长,同时也能保持清洁水体水质。一方面是植物本身对氮磷的有效吸收,即通过植物根系微生态环境吸附,经过异化及同化作用得以去除;同时,植物根系对氧的传递释放,使污染物被微生物吸收,并且通过硝化、反硝化、积累、降解、络合、吸附等作用而显著增加去除率。另外,菖蒲作为一种观赏性较强的挺水植物,对藻类化感作用强,经济价值高,在富营养化水体修复及观赏水体水质保持中有较好的应用。
　　4结语
　　复合治理措施对农田径流非点源氮磷的治理充分发挥了沟渠系统、生化塘和人工湿地三者相结合的优势,提高了系统运行的稳定性和出水的水质,线-点-面的复合处理方式,沟渠的拦截能够初步净化,减少了生化塘对污染物的负担,而生化塘系统的储存净化功能可以降低人工湿地处理的污染物负荷率,有效地防止人工湿地的堵塞,提高除污能力;人工湿地的缓冲容量大,利用物种共生、物质循环再生原理,遵循结构与功能相关原则,可以有效促进废水中污染物良性循环,充分发挥资源的生产潜力,得到污水处理与资源优化的最佳效益。
　　目前,在点源污染得到有效控制的同时,改善非点源污染也应该加大力度,发展城乡河流污染控制,采用复合式的治理方法能够更加有效。因此,建立城乡非点源河流管理体制是对生态环境、生态系统可持续发展的一个重要保证。
　　5参考文献
　　[1] 徐晓辉,齐苑儒,陈会萍.城市非点源污染研究进展[J].电网与清洁能源,2009,25(9):49-53.
　　[2] 肖羽,邹敏,王赟峰.水环境的非点源污染模型及控制[J].长江工程技术学院学报,2009,26(3):1-4.
　　[3] 李贵宝,尹澄清,单宝庆.非点源污染控制与管理研究的概况与展望[J].农业环境保护,2001,20(3):190-191.
　　[4] 王为东,王大力,尹澄清,等.芦苇型湿地生态系统的潜水水质状态研究[J].生态学报,2001,6(24):919-925.
　　[5] 包先明,丁卓丽,祝朋飞,等.不同沉水植物在太湖污染底泥上适应性生长过程及水体氮磷的响应[J].土壤通报,2007,38(6):1191-1195.
　　[6] RATTRAYM R C,WILLIAMS H,BROWN J M A.Sediment and water resources of nitrogen and phosphorus for submerged rooted aquatic macrophytes [J].Aqua Bot,1991(40):225-237.
　　[7] 姜翠玲,范晓秋,章亦兵.农田沟渠挺水植物对N、P的吸收及二次污染防治[J].中国环境科学,2004,6(24):702-706.
　　[8] 高镜清,熊治廷,张维昊,等.常见沉水植物对东湖重度富营养化水体磷的去除效果[J].长江流域资源与环境,2007,16(6):796-800.
　　[9] 王孟,叶闽,尹炜,等.多水塘人工湿地耦合系统控制面源污染研究[J].人民长江,2008,23(39):91-94.
　　[10] 潘金峰.植物在人工湿地处理系统中的作用[J].山西建筑,2010,36(6):176-177.
　　[11] 郭杏妹,刘素娥,张秋云,等.三种人工湿地植物处理农村生活污水的净化效果[J].华南师范大学学报:自然科学版,2010(1):105-200.
　　[12] 夏汉平.人工湿地处理污水的机理与效率[J].生态学杂志,2002,21(4):52-59.
　　[13] 王晖文,韩会玲.人工湿地污水净化处理研究[J].安徽农业科学,2010,1(38):163-164.