湿地对水中磷素净化作用的研究进展

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1、潘继花等：湿地对水中磷素净化作用的研究进展105湿地对水中磷素净化作用的研究进展潘继花1，何岩2，邓伟1，严登华3，郭跃东1，宋新山41.中国科学院东北地理与农业生态研究所，吉林长春130012；2.中国科学院院部，北京100864；3.中国水利水电科学院，北京100044；4.东华大学环境科学与工程学院，上海200051摘要：随着对湿地功能认识的加强，湿地科学研究从资源考察开始向湿地过程研究转变，尤其是全球环境问题的加剧，使得湿地对营养物质的截留功能倍受关注。磷是农业非点源污染的重要元素之一，

2、又是导致湿地及下游水体富营养化的重要原因，研究湿地对水中磷素的净化作用是湿地生物地球化学研究和流域水环境保护研究的重要环节。文章综述了湿地系统各因子（土壤、植被、水文、微生物）及其它环境因子（如温度、CO2浓度、污染物负荷）对磷的净化作用的影响以及湿地中磷的动态模型等方面的国内外研究进展，指出在研究手段、方法和内容方面的不足，强调今后研究应注重长期连续的湿地动态监测，湿地净化功能模型和净化能力阈值以及景观生态学在湿地净化功能方面的应用。关键词：磷；湿地；净化作用；动态模型中图分类号：X14文献标

3、识码：A文章编号：1672-2175（2004）01-0102-04潘继花等：湿地对水中磷素净化作用的研究进展105湿地是地球上水陆相互作用形成的独特生态系统，在抵御洪水、调节径流、控制污染、调节气候、美化环境等方面具有重要作用。湿地由于在汇集、转化各种营养物质和废弃物方面具有其他系统不可替代的重要作用，因而享有“地球之肾”的美称。受湿地生命活动的影响，湿地对物质的净化作用具有显著的时效性和空间分异，同时还有一定的阈值特征。近年来，人类非理性活动对湿地产生了较大的负面影响：一方面，人类活动过多地

4、占用了湿地资源，表现为通过排水和围垦而进行的农耕活动以及过度放牧；另一方面，大量的污染物向湿地排放，超过了湿地的最大阈值，湿地的结构和功能遭到破坏，湿地的生命支持能力也显著减弱。流域内工农业活动所产生的大量面源污染物通过地表径流进入到湿地生态系统，对水资源和湿地的保护与管理带来了较大威胁。因此，湿地对水体中污染物的净化作用再次引起了环境学界和景观生态学界的广泛关注[1~3]。而磷是造成农业面源污染的重要营养物质之一，剖析湿地对磷素的净化机理是湿地生物地球化学研究和流域水环境保护研究的重要环节。本

5、文在总结国内外湿地对磷素净化作用相关研究的基础上，剖析其存在的不足，指出未来相关研究的重要方面，以供相关研究参考。1湿地生态系统内部各要素对磷净化作用的影响湿地对磷的截留主要是通过土壤吸附和沉淀，植物吸收，微生物固定，泥炭增长等作用来实现[4,5]。而不同类型的湿地，由于其形成演化过程不同，土壤理化性质不同，植被、水文条件不同，对磷的吸收、转化能力也各不相同。1.1土壤因素进入湿地中的磷主要留存于土壤中[6,7]。土壤对磷的截留主要受土壤理化性质的影响，包括土壤孔隙度、pH值、粒度、有机质含量、

6、铁铝氧化物、Ca2+、CaCO3等。一般来说，土壤孔隙度越大，湿地的容水体积就越大，水体中的磷在湿地内能受到较长时间的吸附与吸收转化，净化效率也会相对增加。Reddy等[8]研究发现，在酸性和中性pH条件下，根区附近的亚硝化细菌和硝化细菌活动增强，其中硝化作用占主导地位；而当处于碱性pH条件下时，可溶性正磷酸盐的化学沉淀作用就占主导作用，从而影响湿地对磷的去除。土壤对磷的储存能力与有机质含量有关，一般有机质含量愈高，对磷的吸附能力愈强。研究表明，可溶性的无机磷化物容易与土壤中的Al3+、Fe3+

7、、Ca2+、CaCO3等发生沉淀和吸附反应[9]。传统观点认为，在酸性条件中Al3+、Fe3+是控制磷的截留的主要因素，在中性和碱性条件中主要固磷基质是CaCO3或水溶性磷与Ca2+生成沉淀，而李祖荫等研究发现，CaCO3与土壤固磷百分率之间的相关性很差，并认为石灰性土壤固磷基质主要是<0.01mm物理粘粒[10,11]。湿地对磷的截留还与湿地的成因类型有关，Johnston[12]在研究的17块湿地中，发现由于河边洪泛平原沉积速率较高，由沉淀而储存的磷要高于由土壤有机质积累而储存的磷。1.2植

8、被因素植被是湿地系统重要的组成部分，在对营养物质的截留功能中起着十分重要的作用。大量对照实验[13,17,26]表明，有无植物在磷得去除率方面的影响很大，种植植物的系统对磷的去处率高于无植物系统。一方面，植物可以通过根系直接吸收同化水中的无机磷，并将其变成自身体内的ATP、DNA及RNA等有机成分，通过植物的收割而去除[14]；另一方面，它的根区为微生物的生存和降解营养物质提供了必要的场所和好氧厌氧条件[15,23]。研究表明，不同的湿地植物，在不同季节有不同的生长速度，对营养物质的需求和适应能