表面流人工濕地中磷的季節(jié)性遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律

林靜 凌云 徐亞同

摘要：研究了上海市夢清園蘆葦人工濕地中磷的季節(jié)性遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，結(jié)果表明，該人工濕地中，基質(zhì)吸附和沉降是濕地磷的主要去除方式，其對磷的去除量一直保持在總磷去除量的５０％以上，春季可達(dá)９２．０８％，秋季最低也達(dá)５７．８１％。但由于基質(zhì)的吸附作用偏弱，磷的沉降占主導(dǎo)地位。植物對磷的吸收量即去除量隨季節(jié)變化比較明顯，在夏、秋、冬三季，其可以占到總磷去除量的２０％以上。此外，外界的磷源輸入占總磷去除量的１６％，因此，在開放性水處理系統(tǒng)中外界引起的磷污染問題也應(yīng)引起重視。

關(guān)鍵詞：表面流人工濕地；磷；基質(zhì)吸附

中圖分類號：Ｘ５２文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Ａ 文章編號：0439－８114（２０11）16－3307-03

Ｓｅａｓｏｎａｌ Ｍｉｇｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｉｎ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｆｌｏｗ

Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ Ｗｅｔｌａｎｄ

ＬＩＮ Ｊｉｎｇ１，ＬＩＮＧ Ｙｕｎ２，ＸＵ Ｙａ－ｔｏｎｇ３

（１． Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ， Ｓｈｅｎｚｈｅｎ ５１８００１， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ；

２． Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｆｉｓｈｅｒｉｅｓ ａｎｄ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ， Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｏｃｅａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１３０６，Ｃｈｉｎａ；

３． Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００６２，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｓｅａｓｏｎａｌ ｍｉｇｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｉｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｆｌｏｗ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ Ｍｅｎｇｑｉｎｇｙｕａｎ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｒｅｅｄ ｗｅｔｌａｎｄ． Tｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｐａｔｈｓ ｏｆ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｒｅｍｏｖａｌ， ｗｈｉｃｈ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅｄ ｔｏ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ｈａｌｆ ｏｆ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｒｅｍｏｖａｌ ｃｏｎｔｅｎｔ； ｉｎ ｓｐｒｉｎｇ， ｔｈｅｙ ａｃｃｏｕｎｔｅｄ ｆｏｒ ａｓ ｈｉｇｈ ａｓ ９２．０８％； ｗｈｉｌｅ ｉｎ ａｕｔｕｍｎ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｒｅｍｏｖａｌ ｃｏｎｔｅｎｔ ｗａｓ ｔｈｅ ｌｏｗｅｓｔ， ｔｈｅｙ ａｃｃｏｕｎｔｅｄ ｆｏｒ ５７．８１％． Ａｎｄ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｗａｓ ｄｏｍｉｎａｎｔ ｉｎ ｔｈｅｓｅ ｔｗｏ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｒｅｍｏｖａｌ ｐａｔｈｓ． Ｔｈｅ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ ｐｌａｎｔｓ ｄｉｆｆｅｒｅｄ ｆｒｏｍ ｓｅａｓｏｎ ｔｏ ｓｅａｓｏｎ； ｉｎ ｓｕｍｍｅｒ， ａｕｔｕｍｎ ａｎｄ ｗｉｎｔｅｒ， ｉｔ ｃｏｕｌｄ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅ ｔｏ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ２０％ ｏｆ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｒｅｍｏｖａｌ ｃｏｎｔｅｎｔ． Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ， ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｌｓｏ ａｃｃｏｕｎｔｅｄ ｆｏｒ １６％ ｏｆ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｒｅｍｏｖａｌ ｃｏｎｔｅｎｔ， ｗｈｉｃｈ ｍｕｓｔ ｂｅ ｐａｉｄ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｔｏ ｉｎ ｔｈｅ ｏｐｅｎｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｓｉｇｎ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｓｕｒｆａｃｅ ｆｌｏｗ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｗｅｔｌａｎｄ； ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ； ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ

人工濕是一種新型生態(tài)污水處理技術(shù)，在濕地除磷功能的研究中，一般認(rèn)為，人工濕地中磷的去除主要以基質(zhì)的吸附固定為主，植物的吸收作用也會從濕地系統(tǒng)中帶走部分的磷元素［１－４］。該文以上海市夢清園蘆葦人工濕地為研究對象，分析濕地進(jìn)水總磷及濕地植物、基質(zhì)中的含磷量的季節(jié)性變化規(guī)律，以求闡明該濕地系統(tǒng)磷循環(huán)的變化，為進(jìn)一步優(yōu)化人工濕地的除磷效果提供理論支持。

１材料與方法

試驗(yàn)在上海市夢清園蘆葦人工濕地中進(jìn)行［５］，該濕地為表面流人工濕地，主要用作景觀濕地，運(yùn)行時(shí)水深０．５ ｍ，基質(zhì)厚０．９ ｍ。蘆葦種植密度：１０～１２株／ｍ２。每天進(jìn)水１０ ｈ，水力負(fù)荷０．２０ ｍ／ｄ，水力停留時(shí)間為２ ｄ［６，７］。

蘆葦每月采樣一次，分別在進(jìn)水口和出水口采集１０株蘆葦作為一個(gè)樣本，烘干后測定其含磷量。每月采取水樣和泥樣兩次，測定指標(biāo)包括水體和底泥的總磷、磷酸鹽數(shù)據(jù)（總磷去除量指進(jìn)出水總磷的差值，磷增量指本季節(jié)含磷量平均值與上一季節(jié)的差值，含磷率指磷所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。水質(zhì)分析采用國標(biāo)法，底泥指標(biāo)分析方法參見文獻(xiàn)［８］。

２結(jié)果與分析

２．１蘆葦人工濕地進(jìn)出水總磷的變化

夢清園蘆葦人工濕地進(jìn)出水總磷的變化如圖１所示。蘆葦人工濕地進(jìn)出水的總磷季節(jié)變化較大，４～７月較高，而后下降，但入冬后總磷又開始回升。從季節(jié)分析總磷去除量，夏季較高，為７．５６ ｇ／ｍ２；春季較低，為３．６３ ｇ／ｍ２；秋冬季相差不大，分別為５．９２ｇ／ｍ２與６．０８ ｇ／ｍ２。

２．２蘆葦含磷量的變化

結(jié)合蘆葦?shù)纳L量，每季度濕地中蘆葦含磷量的變化如圖２（春季磷增量按趨勢延伸法處理）。從圖2A可以看出，蘆葦整體的含磷量緩慢上升到１０月份后開始下降。根據(jù)不同季節(jié)的統(tǒng)計(jì)分析可以看出，在夏季、秋季蘆葦?shù)暮琢可仙群艽?，分別增加了２．８３ ｇ／ｍ２和４．４６ ｇ／ｍ２。冬季１１、１２月蘆葦含磷量下降，但由于１０月份含磷量的持續(xù)上升，使得冬季蘆葦?shù)牧自隽恳廊槐容^高，為２．５５ ｇ／ｍ２。該系統(tǒng)中蘆葦對于磷的吸收符合一級動力學(xué)模型，因此采用該模型可以較好地判斷濕地植物對于磷元素的去除能力。

２．３濕地基質(zhì)對磷的吸附作用

基質(zhì)對磷的吸附作用即去除效果見圖３。從圖3可以看出，夢清園底泥的含磷率從１月的０．０１２％上升到１２月的０．１１２％，增加了近8倍，清楚地表明了基質(zhì)對磷的吸收即去除有著重要作用。而且在夏季的增長較快，８月后增長速度減緩。隨著底泥量的增長，底泥含磷量隨著時(shí)間增加也在不斷增加，從最初的１．０５ ｇ／ｍ２增長到２０．２５ ｇ／ｍ２。從季節(jié)變化的分析可以看出，夏季底泥的磷增量最大，為７．４９ ｇ／ｍ２；春季最少，為１．２６ ｇ／ｍ２，推測由于底泥對磷的吸附逐漸飽和；秋冬季節(jié)磷增量逐漸減少，為６．１０ ｇ／ｍ２和４．３４ ｇ／ｍ２。

濕地基質(zhì)類型屬于土壤類，按照晏再生的報(bào)道［９］，土壤的吸附率在３４０～１ １１０ ｍｇ／ｋｇ之間，因此基質(zhì)的吸附作用偏弱。而底泥層的厚度在不斷的增加，推測在該濕地系統(tǒng)中，磷的沉降占主導(dǎo)地位。

２．４蘆葦濕地磷去除量分析

將浮泥與植物對磷的去除作用進(jìn)行綜合分析，結(jié)果見圖４。從圖4可以看出，底泥對磷的吸收是系統(tǒng)磷去除的主要方式，其對磷去除量一直保持在總磷去除量的５０％以上，而春季可達(dá)９２．０８％，秋季最低也達(dá)５７．８１％。植物對磷的吸收量即去除量隨季節(jié)變化比較明顯，在夏、秋、冬三季，其可以占到總磷去除量的２０％以上，與Ｒｅｅｄ［１０］的研究結(jié)果比較相近，但秋季的磷去除量則達(dá)到了總磷去除量的４２．１９％，要高于現(xiàn)有文獻(xiàn)［１１］的報(bào)道。而春季僅３月植物開始生長時(shí)有除磷效果，只占總磷去除量的７．９0％。由于系統(tǒng)始終有外界的磷源輸入，底泥和蘆葦?shù)募竟?jié)含磷量之和相對要高于水體的總磷去除量，甚至可以占總磷去除量的１６％。

３結(jié)論

研究了蘆葦人工濕地磷的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，結(jié)果表明，夢清園蘆葦人工濕地中，基質(zhì)吸附和沉降是濕地磷的主要去除方式，其對磷的去除量一直保持在總磷去除量的５０％以上。春季可達(dá)９２．０８％，秋季最低也達(dá)５７．８１％，但由于底泥的吸附作用偏弱，磷的沉降占主導(dǎo)地位。植物對磷的吸收量即去除量隨季節(jié)變化比較明顯，在夏、秋、冬三季，其可以占到總磷去除量的２０％以上。此外，外界的磷源輸入占總磷去除量的１６％。因此，在水質(zhì)凈化系統(tǒng)中必須要考慮外界的磷污染問題。

參考文獻(xiàn)：

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