生态沟渠对农田排水中n、p等污染物的拦截净化效果

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1、生态沟渠对农田排水中N、P等污染物的拦截净化效果　　近年来，长三角地区化肥和农药的施用量越来越大，导致农业面源污染日趋严重，据报道，上海、浙江、江苏、安徽等地的化肥施用量已超出300kg/hm2，高于国家为防止化肥污染而制定的225kg/hm2标准。　　由于长江流域分布着广阔的水田，其农业氮、磷的流失直接加速了湖泊、河流等封闭性水体和半封闭性水体富营养化水平，如江苏太湖农业面源污染的氮量占入湖总氮量的73%，安徽巢湖约有52%的总磷和70%的总氮来自农业。　　沟渠湿地作为农田径流污染物的最初汇聚地和河道营养性污染物的主要输入源，对

2、农田径流污染物的净化效果将直接影响到周围受纳水体。传统的农田排水沟渠指天然形成的裸露在地表或者以排水为目的而人工挖掘的水道，本文所述的生态沟渠可定义为一种经人工干预的，生长有水生或湿生植物，以排水和灌溉为主要目的，兼具农田径流污染物截留和生物栖息、生态廊道等生态效益的沟渠湿地系统。　　生态排水沟渠不仅能作为降雨径流的排水通道，还可以通过沉淀、吸附、降解等作用减少进入环境的污染负荷。生态沟渠截留农田径流营养性污染物的研究已受到国内外学者广泛关注，上海地区对利用沟渠湿地控制农田径流污染也进行了一定的研究，但仍需要继续开展适宜性植物筛选

3、和现场验证，以累积经验参数。本文通过现场试验和工程尺度的现场示范，探讨生态沟渠对农田排水中N、P等营养性污染物的拦截净化效果，以期初步掌握生态沟渠的设计、建设方法，为合适、有效地防治农田径流污染提供定量化依据。　　1材料与方法　　1．1试验点概况　　1．1．1基地试验区试验地位于上海市青浦区华新镇东风港滨岸缓冲带试验基地，属于苏州河上游区域，建成于2005年，是上海市环境科学研究院开展滨岸缓冲带农业面源污染生态工程控制及生态恢复研究工作的示范基地。该区域属北亚热带季风性气候，四季分明，日照充分，温暖湿润，雨量充沛。年平均气温约为1

4、8．1℃，日照1930．9h左右，平均年降雨量1042mm，年均降雨天数141d，全年50%左右的降雨量集中在5～9月的汛期。　　当地土壤母质类型有湖泊沉积、江海沉积、交互沉积和回流沉积等多种，又经历了盐渍化、沼泽潜育化、草甸化等自然成土过程及长期的耕种熟化，形成其现有土质状况，主要类型为青紫泥、沟干泥，质地略显粘重，主要基本特性见表1。【表1】　　　　试验基地的生态沟渠采用横向布置，沟渠总长105m，沟渠剖面采用梯形复式结构，沟渠上表面宽1．2m，底部宽0．4m，渠深0．8m，沟埂宽0．25m，沟壁斜面长1m。为保证沟渠整体结构

5、的稳定性，沟渠边坡采用8字形带孔砖来铺设，沟渠底部统一进行平整，保留原有土壤结构，满足农用灌溉的前提下，在沟渠底部、边坡种植水生植物，构建生态系统，净化水质、改善沟渠景观环境。　　1．1．2现场示范区现场示范试验选在上海市崇明区东风西沙岛生态排水沟渠及滨岸缓冲带生态拦截技术示范工程基地进行。该基地位于东风西沙岛上场部南面约150m处，于2013年5月建成。生态排水沟渠及滨岸缓冲带示范长度各100m，沟渠上表面宽1．2m，底部宽0．4m，渠深0．8m，沟埂宽0．25m，沟壁斜面长1m，沟渠边坡、底泥均为原有土壤结构。　　当地土壤发育

6、于河湖江海沉积物，经历了盐渍化、草甸化、沼泽潜育过程。新近冲积而成的土壤盐度远高于耕作土壤，肥力较低，主要土壤类型是草甸起源的砂夹黄土以及盐土、盐化土、河口沙岛的灰潮土等，均属有机质含量偏低的土壤类型。示范区土壤主要理化性质见表2。【表2】　　　　1．2试验设计　　1．2．1试验方案本研究包括基地试验和现场工程尺度验证试验，基地试验区主要研究生态沟渠对模拟径流污染物的净化效果，现场示范区主要对基地试验结果进行验证。　　基地试验根据上海地区农业面源污染产、汇流特征，人工模拟配置农田径流水样。试验流程为先配置含氮、磷农田径流水，再将其

7、排入生态沟渠中，当生态沟渠末端水流稳定后，在生态沟渠各段分别采集产流(产流为试验时产生流动的水流)水样，一周后对沟渠存水(试验结束后沟渠内存留的水)进行取样，水样水质分析均在实验室进行。配置含氮、磷农田径流水需要的试剂为碳酸氢铵和过磷酸钙，池子容积约10m3，配置试验进水TN浓度约60mg/L、TP浓度0．8mg/L，配置所需用水来自于附近的苏州河水。　　此外，2013年9月课题组对上海崇明示范工程区的生态沟渠及周边普通农田排水沟渠中的存水进行分区采样监测，以验证基地试验结果的可靠性，为其提供数据支撑。　　1．2．2植物配置试验基

8、地生态沟渠主要选用了3种植物，沟壁两侧边坡孔砖内间隔种植麦冬(Ophitopoginjaponicum)和黑麦草(Loliumperenne)，沟渠底部横向种植黄菖蒲(Irispseudacorus)。　　根据示范现场实际情况，示范区构建了2条相同