三峽水庫消落帶景觀基塘系統(tǒng)對地表徑流氮磷攔截效益
——以重慶開州區(qū)漢豐湖為例

王曉鋒，袁興中，2*，周李磊，岳俊生

（1.重慶大學 資源及環(huán)境科學學院，重慶 400044；2.長江上游濕地科學研究中心，重慶 400047）

三峽水庫消落帶景觀基塘系統(tǒng)對地表徑流氮磷攔截效益
——以重慶開州區(qū)漢豐湖為例

王曉鋒1，袁興中1，2*，周李磊1，岳俊生1

（1.重慶大學 資源及環(huán)境科學學院，重慶 400044；2.長江上游濕地科學研究中心，重慶 400047）

生態(tài)工程是解決消落帶生態(tài)環(huán)境問題行之有效的手段，景觀基塘系統(tǒng)是消落帶生態(tài)工程的有益探索，科學評估該系統(tǒng)對地表徑流氮磷攔截效益是當前研究的重要內(nèi)容。選擇開州區(qū)漢豐湖南岸石龍船大橋段串聯(lián)型景觀基塘系統(tǒng)，開展為期2年，23場自然降雨期間地表徑流氮、磷營養(yǎng)鹽含量的監(jiān)測。結(jié)果表明，開州區(qū)城市地表徑流氮污染較重，磷污染略輕；景觀基塘系統(tǒng)對城市地表徑流氮磷削減效果較好，其對TN、NO3--N、NH4+-N、TON及TIN等削減率分別為44%、44%、38%、62%和30%，對TP、DTP、PO43--P及顆粒態(tài)磷的削減率為37%、34%、32%和70%；景觀基塘系統(tǒng)主要通過沉積、過濾、攔截顆粒態(tài)和非溶解性污染物實現(xiàn)對氮、磷等污染物的削減，受到初始污染濃度和降雨強度影響顯著；2015年系統(tǒng)污染攔截效率顯著高于2014年，隨時間推移，系統(tǒng)穩(wěn)定性提高。本研究認為景觀基塘系統(tǒng)在城市與河湖水體間構(gòu)建了一道有效的納污屏障，對漢豐湖水環(huán)境保護具有重要意義，可作為三峽庫區(qū)面源污染防控的重要技術(shù)手段。

消落帶；城市地表徑流；景觀基塘系統(tǒng)；氮；磷；削減率

三峽水庫成庫后，在防洪、發(fā)電、航運等方面發(fā)揮了巨大的綜合效益。同時，這一大型水利工程使得長江流域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能發(fā)生了極大的變化，而且水位落差達30 m的消落帶的形成，導致生物多樣性衰退[1]、水土流失[2]以及面源污染富集再釋放[3-4]等一系列生態(tài)環(huán)境問題。其中面源污染被認為是目前最受關(guān)注的問題之一[5]。一些生態(tài)學家提出消落帶作為水陸界面的關(guān)鍵屏障，提高消落帶生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和截污功能是控制面源污染行之有效的手段[6]。然而，目前大部分面源污染控制技術(shù)并沒有對消落帶功能進行生態(tài)設(shè)計和利用[7-8]，導致面源污染防控體系在最后環(huán)節(jié)上的有效性較低[9]?？茖W合理設(shè)計消落帶生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對提高面源污染防控效率具有重要意義。

目前，在國內(nèi)已有少量針對三峽水庫消落帶生態(tài)系統(tǒng)設(shè)計的探索性研究。袁興中等[10]基于提高消落帶碳匯、生物生產(chǎn)、環(huán)境凈化等功能的生態(tài)經(jīng)濟效益轉(zhuǎn)變需求，提出基塘工程、林澤工程、植物浮床工程等一系列消落帶生態(tài)保育和生態(tài)修復(fù)技術(shù)，并開展了一系列示范。Li等[11-13]利用生態(tài)工程學思想，在開州區(qū)白夾溪開展了消落帶基塘工程的示范探索，取得了較好的經(jīng)濟和社會效益，并進一步將基塘系統(tǒng)應(yīng)用于開州區(qū)城市濱湖消落帶景觀生態(tài)修復(fù)之中，進行了景觀基塘工程技術(shù)的示范研究。隨著一系列消落帶生態(tài)工程的實施和不斷加劇的面源污染，評估消落帶生態(tài)工程示范對地表徑流氮磷污染攔截效益對未來三峽庫區(qū)消落帶面源污染控制具有重要的指導意義。

漢豐湖位于三峽庫區(qū)腹心地帶一級支流——澎溪河上游的開州區(qū)境內(nèi)，是三峽水庫成庫后形成的人工湖，常年水面14.8 km2，蓄水量達8.0×107m3，是我國西部最大的城市人工湖。漢豐湖水環(huán)境與開州區(qū)城市命運緊密相關(guān)，同時也對澎溪河下游及長江水環(huán)境產(chǎn)生極大影響。自2009年起，袁興中等[13]致力于三峽庫區(qū)消落帶濕地生態(tài)工程研究，在漢豐湖周開展了大范圍的景觀基塘工程示范 （圖1），在城市與受納水體之間形成了一道天然的攔截、納污屏障，特別是每年面源污染嚴重的雨季，三峽水庫低水位運行，景觀基塘工程對保護漢豐湖甚至三峽庫區(qū)水環(huán)境發(fā)揮一定作用[9]。本研究選擇開州區(qū)漢豐湖南岸石龍船大橋段串聯(lián)型景觀基塘工程為對象，進行了為期兩年雨季基塘內(nèi)徑流污染物濃度監(jiān)測，為評價景觀基塘工程在面源污染控制中的作用提供科學參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

研究區(qū)域位于重慶市東北部的開州區(qū)境內(nèi) （圖1），屬三峽水庫回水末端，有大面積平緩消落帶。目前在漢豐湖南岸石龍船大橋至芙蓉壩、北岸至頭道河河口段，165~172 m水位之間，形成了長度超過3 km的環(huán)湖景觀基塘帶。基塘之間保持水文聯(lián)通，基塘內(nèi)主要以太空飛天荷花 （Nelumbo speciosum）、鳶尾（Iris tectorum）等植物為主，水源主要由雨水管網(wǎng)輸入。三峽庫區(qū)高水位運行期間 （11月至次年4月），基塘被淹沒于水下，而低水位期間 （5~10月）露出，形成湖岸帶多維濕地系統(tǒng)。開州區(qū)年均氣溫16~19℃，降雨量1 000~1 350 mm，降雨主要集中在5~9月，占全年降水70%以上。開州區(qū)城市人口數(shù)超過30萬，主要集中在漢豐湖湖周，隨著建城區(qū)不斷擴大，漢豐湖水環(huán)境面臨的城市面源污染壓力也迅速增加。

圖1 研究區(qū)域位置及采樣點位Fig.1 Study area and sampling sites

1.2 采樣點設(shè)置及樣品采集

根據(jù)漢豐湖景觀基塘工程分布，入水、出水口以及水流通道等特點，選取漢豐湖南岸石龍船大橋段的一組5個面積在70 m2以上的景觀基塘構(gòu)成的串聯(lián)系統(tǒng)為代表，以雨水管網(wǎng)的集中排水為入水口、以基塘系統(tǒng)與湖水間唯一連通的水文通道為出水口，進行采樣 （圖1）。入水口代表降雨期間沖刷城市硬化路面形成的高濃度污染徑流，出水口代表經(jīng)過多級基塘凈化后排入漢豐湖的徑流。

于2014年6~9月、2015年6~9月期間，逐月選擇降雨量超過20 mm的降雨進行地表徑流采集。2014年和2015年分別采集到11次和12次降雨期間基塘系統(tǒng)入水、出水樣品 （圖2）。每次采樣使用有機玻璃采水器采集500 mL水樣，每次采集3個平行樣，4℃冷藏，72 h之內(nèi)完成所有指標的測試。

圖2 采樣期間降雨量特征Fig.2 Precipitation during sampling period

1.3 監(jiān)測指標與分析方法

本研究對水樣的監(jiān)測主要以氮、磷為主。氮的監(jiān)測指標包括總氮 （TN）、硝態(tài)氮 （NO3--N）、氨態(tài)氮（NH4+-N）、有機氮 （TON）及總無機氮 （TIN），其中，TN采用過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法測定；NO3--N的測定是利用過0.45μm微孔濾膜的水樣直接進行紫外分光光度法分析；NH4+-N采用水楊酸-次氯酸鹽光度法測定[14]；TON由TN減去NO3--N和NH4+-N估算，TIN采用NO3--N加NH4+-N估算得到。磷的監(jiān)測指標包括總磷 （TP）、溶解性總磷 （DTP）、正磷酸鹽 （PO43--P）、顆粒態(tài)磷 （PP）。TP、DTP、PO43--P均采用鉬酸銨分光光度法測定，其中DTP、PO43--P所用水樣為0.45μm微孔濾膜過濾水樣[14]，PP由TP減去DTP估算。

1.4 數(shù)據(jù)分析

原始數(shù)據(jù)在Excel中進行標準化處理，采用SPSS18.0進行方差分析，檢驗水準為0.05。全文采用Sigma Plot 12.0作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 基塘系統(tǒng)對地表徑流氮素的攔截效益

2014年與2015年共23次降雨期間，景觀基塘系統(tǒng)的入水口、出水口水體中TN、NO3--N、NH4+-N、TON、TIN變化及對于氮素的削減率的波動如圖3所示。兩年雨季基塘入水口TN濃度為4.41~15.13 mg·L-1，平均值為8.87±3.40 mg·L-1，均遠高于 《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838-2002）中劣V類標準，可見城市雨水管網(wǎng)具有較高的TN負荷。出水口TN質(zhì)量濃度范圍為2.21~10.31 mg·L-1，平均為4.97±2.35 mg·L-1，氮污染濃度比較嚴重，但顯著低于入水口；景觀基塘系統(tǒng)對TN的去除率為13%~69% （44%±16%）。

景觀基塘系統(tǒng)入水口與出水口NO3--N質(zhì)量濃度分別為2.13~10.96 mg·L-1和0.28~6.98 mg·L-1，平均值分別為5.16±2.21 mg·L-1和3.12±1.84 mg·L-1。統(tǒng)計結(jié)果表明，入水口NO3--N濃度顯著高于出水口（P＜0.01），尤其在2015年8~9月期間，景觀基塘中植物生長最旺盛，在入水污染濃度仍較高的條件下，以TN為標準出水口的NO3--N質(zhì)量濃度降低至0.86 mg·L-1（圖3），達到地表水環(huán)境的Ⅲ類水標準?？梢娀料到y(tǒng)對城市地表徑流的NO3--N污染濃度具有明顯的削減效果，平均消減率高達44%±27%。

入水口與出水口NH4+-N含量范圍分別為0.13~1.82 mg·L-1和0.10~1.16 mg·L-1，總體上低于地表水環(huán)境質(zhì)量的V類標準，可見城市徑流中NH4+-N濃度較低，這與開州區(qū)嚴格的污水排放管理有關(guān)?；料到y(tǒng)對NH4+-N平均消減率達到38%±22%。

采樣期間，景觀基塘系統(tǒng)入水口TON含量為0.86~11.42 mg·L-1（均值為3.65±2.57 mg·L-1），出水口TON質(zhì)量濃度為0.15~3.89 mg·L-1（均值為1.35±2.57 mg·L-1），平均削減率達到62%±14% （36%~93%），可見景觀基塘工程對TON的削減效果較好。同時，分析TIN含量結(jié)果表明，入水與出水TIN含量平均值分別為6.02±2.19 mg·L-1和4.23±1.70 mg·L-1，平均削減率為30%±14% （10%~55%）。雖然基塘系統(tǒng)對TIN的削減率顯著低于TON，但從含量上看，氮素的削減既有TON的削減，也有TIN的明顯減少。

由圖3可見，出水口氮濃度與入水口變化規(guī)律基本一致，兩者呈顯著的正相關(guān)關(guān)系?？梢娋坝^基塘工程對徑流污染的處理能力受到輸入的污染負荷的明顯影響；同時景觀基塘工程對氮污染控制效果有限，一旦輸入的污染濃度較高，其界面攔截功能就會受到限制，僅單一依靠景觀基塘工程無法達到有效控制面源污染的目的。

圖3 景觀基塘系統(tǒng)對地表徑流氮素削減效果Fig.3 Reduction of TN，NO3--N、NH4+-N、TIN and TON in the landscape dike-pond system

2.2 基塘系統(tǒng)對地表徑流磷素的攔截效益

如圖4所示，景觀基塘工程對城市地表徑流磷素的削減效果明顯。23次降雨徑流TP質(zhì)量濃度變化范圍為0.08~3.38 mg·L-1，均值為0.74±0.78 mg·L-1，大部分降雨形成地表徑流進入基塘時TP濃度為國家地表水劣V類水質(zhì)標準，磷的主要來源為地表沖刷路面和少量生活污水匯入，其中2014年大部分降雨徑流中TP含量高于2015年，這可能與開州區(qū)雨污分流系統(tǒng)不完善有關(guān)；經(jīng)過景觀基塘系統(tǒng)的沉淀、攔截、過濾、植物吸收等作用，系統(tǒng)出水TP質(zhì)量濃度為0.06~2.02 mg·L-1，均值為0.53±0.62 mg·L-1，大部分出水TP質(zhì)量濃度接近或低于國家地表水環(huán)境質(zhì)量V類水標準，顯著低于入水口總磷濃度 （P＜0.01）。整個調(diào)查期間TP削減率為-14%~70%，平均去除率為37%±20%。

圖4 景觀基塘系統(tǒng)對地表徑流磷的削減效果Fig.4 Reduction of TP，DTP、 PO43--Pand PPin the landscape dike-pond system

DTP在基塘系統(tǒng)入水口平均質(zhì)量濃度為0.44±0.35 mg·L-1（范圍為0.05~1.35 mg·L-1），而出水口DTP平均濃度降低至0.31±0.29 mg·L-1（范圍為0.02~0.99 mg·L-1），顯著低于入水濃度，景觀基塘工程對DTP具有一定的削減效果。景觀基塘系統(tǒng)對地表徑流DTP的削減率為-23%~69% （平均為34%±17%），略低于TP削減率。

PO43--P是能夠直接被植物利用，同時也是最不容易有效攔截的一部分磷。本研究中景觀基塘系統(tǒng)入水口與出水口PO43--P平均濃度分別為0.29±0.19 mg·L-1和0.17±0.10 mg·L-1，大部分入水口PO43--P含量高于國家地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅴ類水的總磷標準濃度 （0.2 mg·L-1），但60%以上的降雨時出水口PO43--P含量低于Ⅴ類水；計算PO43--P的削減率可見，基塘系統(tǒng)對PO43--P削減率大部分為正值，個別采樣出現(xiàn)負值，平均削減率為32%±33%。

景觀基塘系統(tǒng)入水口與出水口水體中PP范圍分別為0.03~2.31 mg·L-1和0.01~0.54 mg·L-1，平均值為0.42±0.50 mg·L-1和0.12±0.13 mg·L-1，濃度變異性較大，主要與降雨量大小和沖刷強度有關(guān)。景觀基塘系統(tǒng)對PP的削減率范圍為46%~97%，平均值高達70%±14%。可見，盡管PP含量變異性較大，但基塘系統(tǒng)的削減率較穩(wěn)定，削減率遠高于TP及其溶解形態(tài)的磷?；料到y(tǒng)工程對磷的削減主要通過對PP的攔截。

2.3 基塘系統(tǒng)對地表徑流氮磷污染削減效果歷時演變分析

為了驗證基塘系統(tǒng)對面源污染控制的穩(wěn)定性，進一步比較了2014年與2015年氮磷污染削減的效益。由圖5可見，基塘系統(tǒng)在2014年和2015年對TN、NO3--N、NH4+-N的削減率差異均達到顯著水平，而且2015年削減率明顯高于2014年，同時DTP以及PO43--P的削減率也表現(xiàn)為相同年際變化，可見系統(tǒng)經(jīng)過一年淹水考驗，基塘內(nèi)植物群落自然恢復(fù)良好，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加合理，穩(wěn)定性更高，特別對溶解性營養(yǎng)鹽的削減效果更好。

圖5 景觀基塘系統(tǒng)對城市地表徑流氮磷污染的攔截效益的年際比較Fig.5 The interception efficiency on N and Pof the landscape dike-pond system in different years.

2.4 基塘系統(tǒng)對地表徑流氮磷形態(tài)影響分析

為探明基塘系統(tǒng)對氮磷污染削減的過程，進一步分析了入水口與出水口各形態(tài)氮和磷分別在TN、TP中比例 （圖6）。結(jié)果表明，NO3--N、NH4+-N以及TIN在TN中所占的比例均表現(xiàn)為出水口顯著高于入水口 （P＜0.05）。相反，TON占TN的比例則在入水口顯著高于出水口；溶解態(tài)磷 （DTP和PO43--P）占TP的比例也表現(xiàn)為出水口高于入水口，而PP則相反。如圖5所示，出水與入水相比，TON和PP的比例差異顯著，且出水均低于入水?？梢姡乇韽搅鬟M入景觀基塘后，通過物理的過濾、沉淀以及植物攔截等對PP效果明顯。

圖6 景觀基塘系統(tǒng)入水口與出水口水體非溶解性氮磷占總氮、總磷的比率Fig.6 The proportion of indissoluble N and Pin the TN and TPin the inlet and outlet of the landscape dike-pond system

3 討論

3.1 景觀基塘系統(tǒng)對城市地表徑流中氮素的攔截效益

本研究監(jiān)測結(jié)果表明，城市地表徑流氮污染濃度較高，降雨攜帶大量氮素進入城市受納水體，對水環(huán)境造成嚴重威脅，這與大部分城市面源污染控制研究結(jié)果一致[15-17]。白瑤等[16]的研究中，城市路面徑流TN質(zhì)量污染濃度為7.88 mg·L-1，其采用雨水徑流截流滲濾系統(tǒng)，TN削減率為23%，污染濃度相同的條件下TN削減率低于本研究 （44%）。雨水儲留-攔截-過濾型系統(tǒng)被認為對城市面源污染具有良好的控制效果[16-18]，景觀基塘系統(tǒng)利用塘的儲留、植物莖干的攔截和植物根系的過濾構(gòu)成了具有明顯生態(tài)功能的近自然的面源污染控制系統(tǒng)。同時，景觀基塘工程對NO3--N、NH4+-N的平均削減率可達到44%和38%，顯著高于閻麗鳳等人所設(shè)計的自然植被緩沖系統(tǒng)[19]，但低于鄧煥廣等設(shè)計的城市河流濾岸系統(tǒng)[20]，可見景觀基塘系統(tǒng)對溶解性無機氮的削減效果較好，但仍需要進一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)，結(jié)合多種濾岸技術(shù)形成綜合性湖岸帶攔截屏障，可進一步提高無機氮的削減效果。大部分研究結(jié)果認為，表流型濕地系統(tǒng)對徑流氮的污染削減主要源于非溶解性和有機態(tài)氮的去除[16，18，21]，本研究中景觀基塘工程對城市地表徑流氮的削減也主要源于TON的去除，其對TON的削減率高達62%。然而，系統(tǒng)對TON的攔截受到初始污染濃度和降雨量的影響，降雨過大，入水TON含量較高，系統(tǒng)內(nèi)形成快速表流而沒有充分的時間滯留導致對TON的削減率降低，相似的結(jié)論在TN和NO3--N的分析中也有發(fā)現(xiàn)。隨入水口氮濃度增加，出水口氮濃度也隨之增加，表明基塘系統(tǒng)對面源污染控制效果仍比較有限，一旦污染濃度過高，其出水濃度也較高，仍然是不可忽視的污染來源?？傊坝^基塘系統(tǒng)對城市地表徑流中氮素的削減效果良好，在對城市河湖進行生態(tài)修復(fù)時，應(yīng)考慮環(huán)境污染特點和地表特征，以充分發(fā)揮河岸界面及流域塘系統(tǒng)對污染物的削減優(yōu)勢。

3.2 景觀基塘系統(tǒng)對城市地表徑流中磷素的攔截效益

磷素在城市地表徑流中濃度通常較低[16，21]。本研究中，城市地表徑流TP及其他形態(tài)磷含量均較低，但仍高于廈門[22]、北京[21]、無錫[16]等城市徑流磷含量，這可能與城市污水管網(wǎng)不健全有關(guān)。景觀基塘系統(tǒng)對TP、DTP以及PO43--P的削減率分別達到37%、34%、32%，低于大部分河湖岸帶過濾系統(tǒng)[19-21]，然而，PP的削減率高達70%，這與氮素的削減結(jié)果相似。可見基塘系統(tǒng)對磷的去除主要依靠對PP的直接攔截和過濾，而降雨過大形成快速的表流則會降低去除效果，如何減緩塘內(nèi)水流速度是提高基塘工程截污效益的重要環(huán)節(jié)。進一步分析出水與入水中磷形態(tài)構(gòu)成，PP在基塘中攔截率較高 （圖5）?；凉こ虒P的去除主要通過植物攔截和沉淀，而塘內(nèi)的PP最終通過微生物降解作用和植物吸收消納而被移除，因此基塘工程對污染物的攔截和去除具有相對的滯后性，但對漢豐湖面源磷濃度的削減作用不可忽視。同時考慮到景觀基塘工程的結(jié)構(gòu)單一，進一步優(yōu)化植物群落配置、塘基結(jié)構(gòu)等對提高其控磷效果具有重要意義。

3.3 景觀基塘系統(tǒng)對城市地表徑流污染攔截效益的歷時演變

“讓自然做功”是生態(tài)工程設(shè)計的重要原則。本研究調(diào)查期間，景觀基塘系統(tǒng)經(jīng)過不斷的自然考驗，自然植被的萌發(fā)已經(jīng)逐漸替代了單一的荷花群落，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加完善，功能更加穩(wěn)定。在對面源污染攔截效益上，景觀基塘系統(tǒng)表現(xiàn)出明顯的歷時演變，這種歷時演變在其他生態(tài)工程技術(shù)中也有發(fā)現(xiàn)。Van等[23]在加拿大多倫多的研究表明，綠色屋頂運行1年后，暴雨徑流中的氮磷濃度得到顯著降低。一些人工濕地系統(tǒng)的研究中，隨著系統(tǒng)運行時間的延長，系統(tǒng)出水污染濃度趨于穩(wěn)定[24]，這與本研究結(jié)果相似。本研究中2015年效果顯著優(yōu)于2014年，且2015年多次降雨實驗中，氮磷的削減率較穩(wěn)定，受到降雨強度和污染濃度的影響較低，因此，景觀基塘系統(tǒng)在自然的自我設(shè)計的前提下，自然恢復(fù)良好，其面源污染控制的功能可能進一步提高，初步認為這種消落帶的生態(tài)工程模式是一種可持續(xù)的模式。

4 結(jié)論

（1）開州區(qū)城市地表徑流氮含量較高，均為國家地表水劣Ⅴ類標準，對漢豐湖水環(huán)境具有潛在的威脅。利用湖岸帶生態(tài)空間構(gòu)建景觀基塘系統(tǒng)，對徑流TN、NO3--N、NH4+-N、TON及TIN等削減率分別為44%、44%、38%、62%和30%，總體效果較好。

（2）開州區(qū)城市地表徑流TP、DTP及PO43--P相對較低，但仍高于地表水劣Ⅴ類標準。景觀基塘系統(tǒng)對TP、DTP、PO43--P及PP的削減率分別為37%、34%、32%和70%，基塘工程在攔截磷素的方面具有較好效果，且主要以PP的攔截為主。

（3）景觀基塘系統(tǒng)對地表徑流氮磷的攔截率具有明顯的歷時演變。2015年對氮磷攔截效果顯著高于2014年，且對不同降雨強度下徑流污染削減率在2015年更穩(wěn)定。隨著運行時間的延長，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能不斷完善，植物恢復(fù)良好，對徑流污染控制效果提升明顯。

（4）景觀基塘系統(tǒng)的面源污染控制效益以顆粒態(tài)和非溶解性污染物為主，受到入水污染濃度和降雨強度的影響顯著，結(jié)合多種湖岸生態(tài)工程技術(shù)對提高景觀基塘系統(tǒng)的截污功能具有重要意義。

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責任編輯：孫啟耀

Nitrogen and Phosphorus Removal Efficiency of Urban Landscape Dike-Pond System for surface flows in the Riparian Zone of Three Gorges Reservoir—A Case Study on Hanfeng Lake in Kaizhou District of Chongqing

WANG Xiaofeng1,YUAN Xingzhong1,2*,ZHOU Lilei1,YUE Junsheng1

（1.College of Resources and Environmental Science， Chongqing University， Chongqing 400030,China;2.Wetland Science Research Center for the Upper Reaches of Yangtze River,Chongqing 400047,China）

Ecological engineering is effective to solve the ecotope problems caused in water-level-fluctuating zone.Landscape dike-pond system(LDPS),as an innovative ecological engineering,has been designed and demonstrated in drawdown zone of Three Gorges Reservoir for ecological restoration and non-point source pollution control.In this study,a tandem LDPS tem located in the Hanfeng Lake in Kaizhou was selected to perform a 2-year investigation on the nitrogen and phosphorus removal efficiency of such ecological engineering for surface flows during a total of 23 rainfall events.The results indicate that the urban surface runoff was characterized by higher nitrogen loading but lower phosphorus loading.LDPScould observably reduce the nitrogen concentration in the runoff,with the removal rates of 44%,44%,38%,62%and 30%for TN,NO3--N,NH4+-N,TON and TIN,respectively.Phosphorus concentrations in runoff through the LDPSwere also reduced significantly,with TP,DTP,PO43--P and particulate phosphorus(PP)being reduced by 37%,34%,32%and 70%,respectively.Particulate andundissolved N or P were predominated components that can be intercepted easily by the LDPS.The nitrogen and phosphorus removal efficiencies of such system in 2015 were much higher than those in 2014,indicating that the system could be more stable over time.This study suggests that the LDPS can act as an effectively ecological method to control the non-point source pollution in urban,especially in the Riparian Zone of Three Gorges Reservoir.

riparian zone;urban runoff;landscape dike-pond system;nitrogen;phosphorus;removal efficiency

X171.1

A

2096-2347（2017）03-0040-09

10.19478/j.cnki.2096-2347.2017.03.06

2017-04-12

國家重大科技專項 “三峽庫區(qū)漢豐湖流域河、庫岸生態(tài)防護帶建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)與示范”（No.2013ZX07104-004-05）

王曉鋒 （1987-），男，河南三門峽人，博士研究生，主要從事水環(huán)境污染控制研究。E-mail：xiaofeng6540@163.com

*通信作者：袁興中 （1963-），男，四川萬源人，教授，博士研究生導師，主要從事生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學研究。E-mail：1072000659@qq.com