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摘要:为提高人工湿地的净化效率,本文选取了湿地生态系统中常见水生植物为研究对象,以铁-碳内电解质作为基质,构建小试装置。以水质指标的浓度变化作为表征因子,研究在不同季节,不同试验时间下,不同植物及其组合对污水的净化效果。以期为不同污染物水平的河流提供最佳的植物配置。为探究夏季铁-碳内电解质下常见水生植物的净水效果,在铁-碳内电解质下以凤眼莲、睡莲、菖蒲和芦苇4种水生植物为研究对象,比较分析植物及其组合在不同试验时间(1～5d)对污水中化学需氧量(COD)、氨氮、总磷(TP)的净化效果,试验分两次进行,试验水质指标参考15年4月份的野外调研数据。为探究冬季铁-碳内电解质下水生植物及其组合的净水效果,选取伊乐藻、水芹、西伯利亚鸾尾3种水生植物为研究对象,设置6个处理和一个对照组,添加污水。为比较污水处理中植物的生长状况,设置3个单种植物组仅加入清水,测量污水和清水处理组中三种植物的叶绿素含量。并比较分析单种植物及其组合在不同时间内(1-5 d)对污水中COD、氨氮、总氮(TN)、TP的净化效果,试验水质指标参考15年10月份的野外调研数据。试验结果显示由于温度低,试验体系对污水中氮的净化效果较差。因此第三次试验通过室内空调控制,提高温度。为继续探究铁-碳内电解质下不同水生植物及其组合的净水效果,选取菖蒲、西伯利亚鸢尾、金鱼藻、穗花狐尾藻共四种植物进行试验,比较分析植物及其组合在不同试验时间(1～11d)对污水中COD、氨氮、TN、TP的净化效果,试验水质指标参考16年8月份的野外调研数据。结果表明:(1)夏季实验中,与无植物的对照相比,铁-碳内电解质下单种水生植物对污水中的氨氮、COD、TP去除效果更好,但物种间存在明显差异。在污水处理2d时,凤眼莲对氨氮去除率达到100%;3d时,氨氮在菖蒲处理后浓度接近0;四种植物组合对氨氮的去除效果均较好。在污水处理2 d时,凤眼莲的COD水体浓度接近0,菖蒲次之,凤眼莲-菖蒲组合水体的COD浓度降为最低(4.33 mg·L-1),去除率为85.1%。在处理4 d时,凤眼莲的TP浓度最低,芦苇次之;处理2d时,凤眼莲-菖蒲水体的TP浓度最低。内电解质与植物的组合效果比单纯内电解质对污水的净化效果好,植物的配置应依据污染物水平进行最优化。(2)冬季室外实验中,所设置的植物及其组合对污染物的净化效果与夏季差异较大,尤其是氨氮。对比夏季,植物对COD的净化效果相对缓慢。试验5 d时各组的COD浓度与夏季第一天试验COD浓度相似。除了空白对照组,其余处理对COD的净化效果均较好,其中鸢尾+伊乐藻组合去除效果最佳。氨氮在2 d后浓度均呈现不同程度的升高。TN在2 d时浓度均呈降低趋势,其中水芹组和鸢尾+水芹组合TN浓度最低,净化效果较好。之后呈波动性的上升趋势。所有处理对TP去除效果均较好。此次冬季试验中,所有处理对氮的净化均没有显著效果,要继续筛选适宜冬季氮污染物净化的水生植物。(3)冬季室内实验中,相比于第二次试验,氨氮和TN净化效果有所提升,尤其是TN,净化效果相对较好。9 d时,菖蒲的TN浓度最低,金鱼藻+狐尾藻组合次之。COD和TP的去除效果也较好,试验期间也很稳定。各系统的COD浓度在7 d时浓度最低,其中对照组和金鱼藻水体的COD浓度最低。基质对COD和TP的净化效果较好,对氨氮和TN的去除效果相对较差。