氮和磷在生态塘湿地体化系统中的迁移变化

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1、复合塘-湿地系统水生植物时空分布对氮磷去除的影响彭剑峰，王宝贞1，夏圣骥1，王琳21.哈尔滨工业大学市政环境工程学院，黑龙江哈尔滨150090；2.中国海洋大学，山东青岛266003摘要：利用复合生态塘-湿地处理系统水生植物时空格局异质性，研究了水生植物分布对氮、磷去除影响。结果表明，水生植物种类和数量的分布差异导致各单元氮、磷去除呈现不同的周期变化；水生植物主要通过改变硝化/反硝化进程、自身代谢和化学沉降速率影响NH3、NOx-、有机氮和总磷的去除。系统不同单元中氮、磷去除机制差异决定了NH3和总磷主要在曝气养鱼塘（去除率分别为29.5%、30.1%）、鱼塘（16.9%、17.8%）

2、和水生植物塘（24.5%、19.4%）去除；NOx-主要在芦苇湿地（出水<0.4mg/L）去除；而有机氮则主要在复合兼性塘（32.3%）和鱼塘（28.1%）去除。此外，生态塘出水中水生植物绝大部分被芦苇湿地所截滤，它们的腐败/释放导致湿地中NH3和总磷的表观去除率偏低（分别小于8.5%和11.5%）。关键词：水生植物；氮；磷；生态塘；湿地中图分类号：X703.1文献标识码：A文章编号：1672-2175（2004）04-0508-04509/4水环境中氮、磷的富集加剧了水体富营养化，促进了水生植物滋长，改变了水生植物的时空分布格局；另一方面，各种水生植物也通过多种方式改变水环境，而水环

3、境的改变又不可避免地影响氮、磷的去除[1,2]。水生植物和氮、磷的这种相互影响在复合生态处理系统中表现尤为突出。污水中充足的氮源和磷源加大了水生植物生物量，加剧了处理单元间生物群落的时空分布差异；而水生植物的分布差异又影响着水环境变化，使单元间氮、磷表现出不同的去除规律[3]。图1各单元浮游藻类数量季节差异利用某生态处理单元，比较不同水生植物对氮、磷去除的影响已成为生态处理研究中的热点。但目前的研究主要集中于生活型(lifeform)接近的群落间的横向比较，研究范围较窄。例如对某型湿地，不同浮叶植物对氮、磷去除效果的模拟比较。本实验主要以实际生产运行的复合生态塘-湿地处理系统为实验平台

4、，以不同发展水平的水生植物的季节演替为基础，考察水生植物时空分布与氮、磷去除的关系，试图进一步了解不同生态处理单元中氮、磷去除的周期性差异。1实验方法1.1实验地点实验选择在水环境变化复杂、水生植物时空分布变化显著的山东某生态处理系统进行。该污水处理工艺主要包括生态塘和湿地两部分,工艺流程依次为：复合兼性塘(HFPs)→曝气塘(APs)→曝气养鱼塘(AFPs)→鱼塘(FPs)→水生植物塘(HPs)→芦苇湿地(CWs)。1.2取样与分析方法实验从2001年到2003年，每周采集水样2~3次。水温和DO分别采用精密温度计和Hach-16046溶解氧仪现场检测，pH利用PHS-3C酸度计于实

5、验室检测。样品首先用不锈钢筛(孔直径2mm)过滤以去除较大的浮叶植物，再进行氮磷分析。各种形态氮和磷的测定按照APHA（1995）的标准，其中NOx--N采用戴氏合金法测定以消除氯离子的干扰。在浮游藻类分析中，水样用有机玻璃采水器于水面下0.5m处采集。取1000mL水样，加入15mL卢戈氏液固定，静置24h后吸去上清液，定容至30mL。显微镜检计数时，充分摇匀，吸取0.1mL滴入计数框内，用视野法计数各属的细胞数和个体数。2结果与讨论2.1水生植物群落时空分布格局水生植物时空分布格局异质性主要通过各单元浮游藻类数量和分布的季节变化来衡量。从图1可以看出，各单元浮游藻类的数量季节差异明

6、显。冬季浮游藻类数量增长慢，而夏季浮游藻类数量在曝气养鱼塘中迅速升高，但在鱼塘和芦苇湿地中又迅速减小。这是由于冬季低水温、低光照强度和短日照，浮游藻类活性低，生长速度慢；夏季日照增强，在污染负荷略低的曝气养鱼塘内浮游藻类大量增殖；由于鱼塘中原生、后生动物的捕食作用，水生植物塘中浮叶植物的抑制作用，芦苇湿地中芦苇根系的截滤作用共同导致浮游藻类数量迅速降低。此外，镜检发现浮游藻类群落分布也有显著的时空差异。夏季，浮游藻类以篮、硅藻为主。其中从复合兼性塘到芦苇湿地，藻类逐渐从体积较小的小球藻(Chlorellavulgaris)、固氮鱼腥藻(Anabaenaazotica)为主过渡到体积较大

7、的针杆藻(Synerdiaacus)和月芽藻(Selenastrum)为主，此外水生植物塘中生长着大量的浮萍(Duckweed)和金鱼藻(Ceratophyllumdemersum)，芦苇湿地中生长着芦苇和浮萍。这就使夏季植物群落呈浮游藻类→沉水植物→浮叶植物→挺水植物的空间分布格局。而冬季，各单元中水生植物仅剩少量浮游藻类，并以颤藻(Oscillatoria)和隐藻(Chroomonasacuta)为主，植物群落空间格局变化不明显。受水生植物