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目前,构造高效且景观效果好的河口湿地及对原有滇池入湖河流河口湿地系统的恢复是滇池水环境治理的主要途径,而筛选净化能力强、观赏性好、运行简便的常绿植物并进行有效管理是达到该预期效果的前提条件之一。本文以菖蒲、风车草、再力花等20种植物为实验材料,在比较不同植物净化N、P能力的基础上,结合它们在不同季节生长状况和观赏性,筛选出11种适合滇池流域的常绿、高效湿地植物;在中型静态模拟条件下,通过测定不同季节污染物在污水、植物体、枯落物及沉降物中的分布规律,系统地研究了模拟人工湿地对污染物的净化途径,在此基础上提出湿地构建和运行管理的建议;通过揭示受试植物枯落物的污染物释放规律,探讨了湿地植物收割和及时清除等措施在湿地管理中的作用。研究结果表明:
1、小型模拟潜流湿地静态实验中水莎草、菖蒲、风车草等7种植物构建的模拟湿地对污水中氮磷去除差异较大,对污水中TN去除率最高的为菖蒲,达87.5%,最低的为龟背竹,仅36.2%;对污水中TP去除率最高的为水莎草,为61.3%,最低的为皇竹草,仅13.1%。小型模拟表面流湿地静态实验中黄花鸢尾、再力花、梭鱼草等14种植物构建的模拟湿地对对污水中氮磷去除差异较大,对污水中TN去除率最高的为香蒲,达92.8%,最低的为千屈菜,为76.2%;对污水中TP去除率最高的为纸莎草,达71.9%,最低的为佛手蔓绿绒,为-3.5%。
结合植物的生长状况及观赏性,认为在滇池流域潜流湿地建设及原有滇池入湖河流河口潜流湿地系统的恢复中可优先选用菖蒲、风车草、美人蕉、水莎草、马蹄莲;在滇池流域表面流湿地建设及原有滇池入湖河流河口表面流湿地系统的恢复中可优先选用纸莎草、梭鱼草、香蒲、金边富贵竹、黄花鸢尾、再力花。
2、中型静态模拟湿地中,金边富贵竹、黄花鸢尾、美人蕉、马蹄莲、梭鱼草、纸莎草构建的模拟湿地在秋冬季和冬春季都表现出较好的净化污水能力。秋冬季节氮浓度变化随时间的进展表现为陡降期、缓降期、陡降期、平台期四个阶段,到第100天时各模拟湿地中TN去除率达76.2%~90.7%;冬春季节表现为陡降期、缓降期、陡降期三个阶段,到第100天时各模拟湿地中TN去除率达84.2%~92.9%;秋冬季节磷浓度变化随时间的进展表现为陡降期、缓降期、平台期三个阶段,到第100天时各模拟湿地中TP去除率达78.8%~93.1%;冬春季节表现为陡降期、缓降期、平台期、缓降期四个阶段,到第100天时各模拟湿地中TP去除率达82.1%~88.9%。水中COD浓度变化表现为秋冬季节和冬春季节两个实验期内都呈现出随时间的延长而降低的趋势,到第100天时各模拟湿地中COD去除率分别达75.8%~93.9%、77.3%~92.9%。
3、模拟人工湿地中氮磷净化途径包括:水体自身絮凝沉降;植物的吸收同化;植物将氮磷转移至枯落物;其他作用。秋冬季节,水体自身絮凝沉降对污水中氮去除的贡献率为16.75%~35.27%,对磷去除贡献率为13.74%~33.15%;植物吸收同化作用对对污水中氮去除贡献率为6.09%~54.59%,对磷的去除贡献率为1.78%~76.85%;植物将氮磷转移至枯落物对污水中氮去除贡献率为0.26%~6.83%,对磷的去除贡献率为3.29%~17.61%;其他作用对污水中氮去除贡献率为13.67%~61.79%,对磷去除贡献率为3.39%~69.38%。冬春季节,水体自身絮凝沉降对污水中氮去除的贡献率为12.16%~18.55%,对磷去除贡献率为20.01%~29.13%;植物吸收同化作用对对污水中氮去除贡献率为0.04%~38.34%,对磷的去除贡献率为0.81%~62.71%;植物将氮磷转移至枯落物对污水中氮去除贡献率为1.99%~5.31%,对磷的去除贡献率为10.24%~47.89%;其他作用对污水中氮去除贡献率为42.41%~85.81%,对磷去除贡献率为0.27%~61.14%。
4、在构建常绿高效湿地时,为保障湿地持续、高效、长期运行,应优先选择在各个季节均保持良好吸收氮磷能力的植物,如黄花鸢尾和纸莎草。在构建处理以磷污染为主的湿地时,应优先选用对磷有良好吸收作用的植物如纸莎草、黄花鸢尾及美人蕉;在对构建处理以氮污染为主的湿地时,应优先选用根系发达、能为微生物提供良好生存环境的植物。
5、对人工湿地实际运行管理的建议如下:(1)建议对同种植物部分生长较差的植物进行收割而保留部分生长较好的植株:对于纸莎草、黄花鸢尾等在冬季生长良好且在冬季低温时仍保持良好净化效果的植物可以进行保留,不收割。(2)对湿地系统中植物枯落物应在24小时以内的及时清除,特别时对污染物释放率大的植物如梭鱼草马蹄莲等应优先清除。另外如植株在风力等作用下倒伏于湿地中,也应及时清除或人工扶正倒伏的植株,避免植物体及枯落物中的氮、磷及有机质等由于长时间浸泡而释放出来,造成二次污染。 (3)定期对饱和的基质进行清理更换,以保障湿地系统的长期高效运行。