濕地對水庫庫灣水體中氮磷去除效果的研究
——以新勝水庫為例

熊 鷹

（重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶 402160）

濕地對水庫庫灣水體中氮磷去除效果的研究
——以新勝水庫為例

熊 鷹

（重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶 402160）

濕地生態(tài)系統(tǒng)是地球上一種重要生態(tài)系統(tǒng)，通過土壤吸附、揮發(fā)、植物吸收、微生物分解等作用，可在一定程度上去除水中氮、磷等物質(zhì)的含量。通過在水庫庫灣岸邊濕地栽種適宜的不同種類的植物，研究濕地對氮、磷的去除效果。

濕地；氮磷；去除效果

隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，相伴的是與日俱增的環(huán)境惡化，水資源污染。對于作為飲用水水源地的湖泊、水庫，其主要的污染源來自農(nóng)業(yè)面源污染，尤其是農(nóng)業(yè)面源污染所帶來的氮磷可造成水體富營養(yǎng)化。而在水庫的庫灣，由于水體流速變小、水交換能力減弱，污染物擴(kuò)散與遷移速率減小，更容易出現(xiàn)氮磷超標(biāo)。本文以梁平新勝水庫為例，研究濕地對水庫庫灣水體中氮磷的去除效果。

1 新勝水庫概況

1.1 水庫自然地理狀況及污染現(xiàn)狀

梁平縣新勝水庫位于新盛鎮(zhèn)高陽村境內(nèi)，新盛鎮(zhèn)西北方向，距梁平縣城46km，是一座以農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼有防洪及農(nóng)村人畜飲水等綜合利用功能的小（一）型水庫。水庫庫區(qū)周邊存在的主要污染有生活污水污染、農(nóng)業(yè)面源污染、生活垃圾污染、禽畜養(yǎng)殖污染等。

在水庫周邊有蔣家院子、新廟梁梁、四季棋和羅家院子4個(gè)居民點(diǎn)，約20戶住戶，且多數(shù)居民住房緊鄰水庫，居民生活污水直接入庫，對水庫有機(jī)物、總氮、總磷指標(biāo)的影響較為突出，特別是造成水庫的高錳酸鹽指數(shù)達(dá)到6.8mg/L，使水庫水質(zhì)無法滿足Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

在水庫匯水面積內(nèi)，存在著面積較廣的農(nóng)田，水庫收集到的雨水中化肥的成分較多。研究表明，目前使用化肥對農(nóng)業(yè)面源污染主要表現(xiàn)是氮磷鉀比例不協(xié)調(diào)，而且氮肥稍多，造成肥料當(dāng)季利用率不高，會對水庫總氮指標(biāo)帶來沖擊。

庫區(qū)周邊水庫尤其是左側(cè)的庫尾段，居民養(yǎng)殖了大量的禽畜。由于疏于管理，禽畜隨意放養(yǎng)，致使產(chǎn)生的污染不能得到及時(shí)的處理；對于蔣家院子村段的家畜特別是牛的養(yǎng)殖，農(nóng)戶只是將糞便收集到露天便池內(nèi)，經(jīng)風(fēng)吹日曬，造成臭氣濃度嚴(yán)重超標(biāo)，空氣污濁，人居環(huán)境惡化，若是遭遇雨水沖刷，其攜帶的較高濃度的有機(jī)物、氮、磷等污染物，將會直接排入水庫，造成水庫高錳酸鹽指數(shù)、總氮、總磷等指數(shù)超標(biāo)，致使水庫水體無法滿足Ⅲ水體的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

在水庫壩體右側(cè)，有一塊荒山區(qū)域，山體裸露，植被覆蓋較少，在降雨時(shí)，對地表的直接沖刷較為嚴(yán)重，會造成大量水土流失。水土流失常攜帶大量的化肥、農(nóng)藥等殘余有害有毒物質(zhì)進(jìn)入水庫，污染水體，使水體富營養(yǎng)化，水質(zhì)惡化。

1.2 水庫生態(tài)修復(fù)現(xiàn)狀

梁平縣水務(wù)局于2013年底投入了90多萬元對水庫進(jìn)行了生態(tài)修復(fù)，采取的主要工程措施有岸邊植被帶、自然濕地、人工濕地、生態(tài)浮床、生態(tài)隔離等。這些措施在一定程度上改善了水庫水質(zhì)。但仍存在一定問題，如生態(tài)修復(fù)的植物配置過于單一；項(xiàng)目完工后，對水庫的管理沒有跟上；種植的許多水生和護(hù)岸植物被雜草取代，大量植物枯死沒有及時(shí)補(bǔ)種，浮床材料老化、沒有及時(shí)維護(hù)、更換；水庫周邊農(nóng)業(yè)面源污染、生活垃圾污染依舊存在等多種問題。

1.3 水庫庫灣現(xiàn)狀水質(zhì)

新勝水庫高錳酸鹽指數(shù)檢測值比《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）中Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值稍高；總氮和總磷接近Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值。

2 濕地對氮、磷等污染物去除原理

2.1 氮的去除原理

氮元素在水中的存在形態(tài)主要有硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氨氮等。各形態(tài)的氮在濕地系統(tǒng)中的去除途徑主要包括土壤吸附、揮發(fā)、植物攝取及硝化和反硝化。土壤主要吸附水中的NH4+-N，但在一定條件下又能被解析出。揮發(fā)作用主要也是去除NH4+-N，但其揮發(fā)量與水體的pH值有關(guān)，只有當(dāng)水體偏堿性時(shí)，才有較顯著的揮發(fā)效果，當(dāng)pH值小于8.5時(shí)，揮發(fā)效果并不顯著，但一般水庫的pH值都在6～9之間。因此，土壤吸附和揮發(fā)作用對水庫氮的去除效果并不顯著。濕地對氮的去除主要是通過植物吸收和微生物的硝化和反硝化作用。氮僅僅依靠植物的吸收作用也只能去除少部分的氮。但植物在濕地系統(tǒng)中起著至關(guān)重要作用，因?yàn)橹参锞哂旋嫶蟮母迪到y(tǒng)，錯(cuò)綜復(fù)雜的根系及土壤顆粒間空隙為硝化與反硝化作用提供良好的好氧、厭氧及缺氧環(huán)境，且根系區(qū)附著的多種微生物在凈化水質(zhì)方面發(fā)揮著至關(guān)重要作用。氮去除過程中起主要作用的微生物有氨化細(xì)菌、亞硝化細(xì)菌、硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌。硝化作用是將氨氧化成硝酸鹽，參與此過程的微生物主要是亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌；反硝化作用主要是將硝酸鹽還原成 N2或N2O 釋放到空氣中，從而將水體中的氮元素[1-3]去除。

2.2 磷的去除原理

P濃度降低。溶解態(tài)的磷主要被微生物吸取，過量的磷被聚磷菌攝取與微生物成為一體而被去除。其中基質(zhì)吸附去除的速率最快，植物的吸收作用相對較慢，而且植物吸收后在植物枯萎時(shí)還能將吸附量釋放到水體中，所以濕地系統(tǒng)中在植物枯萎時(shí)期應(yīng)將植物盡早收割[4-5]。

3 水庫庫灣濕地植物設(shè)計(jì)

3.1 濕地植物配置原則

（1）“仿”—仿生原則。根據(jù)植物習(xí)性和自然界植物群落形成的規(guī)律，仿照自然界植物群落的結(jié)構(gòu)形成，經(jīng)藝術(shù)提煉而成，即“師法自然、雖由人為、宛自天開”。

（2）“多”—植物多樣性原則。盡可能多地運(yùn)用植物種類，達(dá)到生態(tài)多樣性要求。

（3）“位”—生態(tài)位原則。應(yīng)充分考慮物種的生態(tài)位特征，合理選配植物各類，避免種間直接競爭，形成結(jié)構(gòu)合理、功能健全、種群穩(wěn)定的復(fù)層群落結(jié)構(gòu)。

（4）“景”—景觀藝術(shù)性原則。植物配置不是綠色植物的簡單堆積，也不是一味的返樸歸真，而是審美基礎(chǔ)上的藝術(shù)配置，達(dá)到“源于自然而又高于自然”。另外，由于設(shè)計(jì)的濕地系統(tǒng)是周圍景觀的一部分，因而必須將構(gòu)建的人工濕地融入其中而不是獨(dú)立于景觀之外，這在植物選擇中也應(yīng)考慮。

（5）“適”—適地適種原則。植物生長受多種因素的影響，日照、溫度、濕度、土壤、地形等都將影響植物的生長，濕地中所選植物應(yīng)能在該地區(qū)正常生長。同時(shí)，所選擇的植物將不對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境構(gòu)成隱患或威脅，具有生態(tài)安全性。因此應(yīng)盡可能選用鄉(xiāng)土植物，保證效果的穩(wěn)定性[6-7]。

（6）“強(qiáng)”—凈化能力強(qiáng)原則。為了提高濕地對氮、磷的去除效率，應(yīng)盡量選擇去除能力強(qiáng)的植物。對氮、磷去除效果較好的植物有鳳眼蓮、蘆葦、茭白等。

3.2 植物配置設(shè)計(jì)

新勝水庫庫灣濕地屬岸坡濕地，外形呈弧狀分布，臨近水體的邊界隨水位波動(dòng)而變化較大，包括漫灘等區(qū)域。濕地內(nèi)部具有一定的坡度[8]，按照地形從高到低依次配置耐濕喬木、耐濕灌木、濕生草本、挺水植物、漂浮植物和沉水植物相結(jié)合的方式。選用了垂柳、云南黃素馨、八角金盤、蘆竹、春羽、水蔥、香蒲、黃花鳶尾、美人蕉、再力花、大薸、荇菜、黑藻和菹草。

4 試驗(yàn)觀測

主要觀測植物的生長情況和水質(zhì)改變情況。植物生長情況：植物生長情況根據(jù)植物的生長期進(jìn)行觀測，其中植物成活率采用樣方測定，株高采用直尺和皮尺進(jìn)行，生物量采用刈割收集稱重進(jìn)行。水質(zhì)監(jiān)測：監(jiān)測時(shí)間主要根據(jù)水庫的水文周期和水生態(tài)修復(fù)植物的生長周期確定。平時(shí)每月監(jiān)測1次，水庫栽種植物后，加密監(jiān)測，在植物的生長周期內(nèi)每月監(jiān)測2次。植物種植完成后連續(xù)監(jiān)測6個(gè)月。監(jiān)測指標(biāo)包括高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總氮、總磷。

5 水庫庫灣氮、磷去除效果

在濕地植物載種完成后，連續(xù)6個(gè)月監(jiān)測水庫庫灣水質(zhì)，其中高錳酸鹽指數(shù)從6.81mg/L降低到3.44，總磷從0.07mg/L將到0.06mg/L，氨氮、總氮濃度沒有明顯變化。

分析其原因，濕地對氮磷的去除效果除了與栽種的植物種類有關(guān)，還與植物的栽種時(shí)間、植物生長情況、水庫水體的pH值、水庫水體氮、磷本底值等有關(guān)。新勝水庫庫灣濕地植物栽種時(shí)間在6月，錯(cuò)過了植物生長的黃金期，因此濕地植物對氮、磷的吸收效果降低。同時(shí)，水庫水體氨氮、總氮濃度本底值較低，植物和濕地能夠吸收、吸附的氮、磷有限，導(dǎo)致氮、磷的去除率不是很高。

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Effect of Wetland on Nitrogen and Phosphorus Removal in the Water of Reservoir——take the Xinsheng Reserνoir as an Example

Xiong Ying

The ecological system of wetland is an important ecosystem on earth，through the soil adsorption，volatilization，plant uptake and microbial decomposition and so on，in a certain degree of removing nitrogen and phosphorus content in water and other substances.The effect of wetland on nitrogen and phosphorus removal was studied by using different kinds of plants in the wetland of reservoir bay.

wetland；nitrogen and phosphorus；removal efficiency

X524

A

1003–6490（2016）10–0073–02

2016–10–06

重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院校級科研項(xiàng)目（K201406）。

熊鷹（1983—），女，重慶忠縣人，講師，主要研究方向?yàn)樗h(huán)境、水資源等。