人工湿地植物生长特性及其对氮磷富集能力研究.doc

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1、题目：人工湿地植物生长特性及其对氮磷富集能力研究2013-1-4人工湿地植物生长特性及其对氮磷富集能力研究人工湿地是一种新型的污水处理工艺，它由基质和生长在基质上的植物、微生物组成，形成一个独特的土壤－植物－微生物生态系统，用于净化污水具有运行费用低、管理维护简单、处理效果好、适用范围广等优点［1］。植物是人工湿地系统的重要组成部分，湿地植物的作用形式多种多样，主要有稳定床体表面、改变水力传导能力、防止系统堵塞、促进微生物的生长繁殖、创造生物共生条件、向基质中释放氧气及景观美学作用等［2－4］。湿地植物对污染物的去除能力与植物种类、植物净生长量、单位生物量的污染物蓄积强度有关［

2、5］，植物还可以通过根系分泌物影响系统中微生物的特性进而影响对污染物的净化效果［6－7］。关于湿地植物生长特性及不同生长期植物各组织TN和TP吸收能力的研究很少，这些都关系到植物在湿地污水处理过程中通过直接吸收所起的作用［8－9］。香蒲(TyphaorientalisPresl)和梭鱼草(Pontede-riacordata)为天津本地常见的挺水植物。香蒲根系发达、去除污染物能力强、景观效果好，是比较常用的人工湿地植物;梭鱼草具有较强的耐污能力和较高的地上部分生物量，是具有开发前景的人工湿地植物。本文通过室外实验分析比较了不同生长时期两种水生植物的生物量、株高、叶长、叶宽的变化

3、来考察植物的生长特性，并测定植物各组织TN和TP的含量，研究两种植物对氮磷的积累性能，为深入研究湿地植物在污水处理中的作用提供依据。1材料与方法1．1人工湿地植物和基质的选择实验植物香蒲和梭鱼草取自天津市城市水环境改善与水源保护示范基地中的人工湿地示范园，该示范园位于天津市外环河的西南段，湿地面积9615m2，处理规模4000～8000m3/d。植物采集时间为2009年5月上旬，选择株形大小基本一致、生物量接近的香蒲和梭鱼草，带回实验室，洗净泥土去除枯叶后，测定栽种前根、茎和叶的鲜生物量、干生物量及TN、TP的含量。1．2人工湿地系统的构建人工湿地模拟实验在塑料桶(上部外径42

4、cm，内径40cm;下部外径32cm，内径30cm;桶高45cm)内进行。桶底部设置一带阀门的出水管(直径2cm)，填充10cm粗砾石作为底料，起收水和支撑作用，粗砾石上填充30cm层状页岩作为主填料层。在主填料层上部2cm处设置直径1cm的进水硬管，其上设置布水孔，用以布施污水。香蒲和梭鱼草均匀地栽种于各个人工湿地系统中，初始栽种密度为10株/桶，每种植物各设置两个平行，另设对照实验一组，不栽种任何植物。1．3实验设计及运行室外实验在天津市水利科学研究院内进行。植物栽种后，加自来水至填料饱和，并保持其上1～2cm薄水层。2周后两种植物均适应新的生长环境，开始稳定生长。以天津市

5、复兴河水作为湿地污水水源进行实验，污水储存在贮水箱中，通过进水管进入人工湿地系统。实验正常运行期间(2009年6月－2009年10月)复兴河水质情况如表1所示。人工湿地水力停留时间(HRT)为3d。水样采集从6月上旬开始，频率为每周一次，由测定的进、出水中TN和TP浓度计算污染物的去除率，其公式如下：R=100(Ci－C0)/Ci×100%(1)其中:Ci、C0分别为进、出水浓度。表1实验期间主要进水水质参数(N=5×4)mg/L，℃参数CODCrTNNH3-NTPDOpHT平均值280．8324．6312．542．153．676．6825．01标准偏差73．486．394．8

6、70．761．580．182．72为比较两种湿地植物的生长情况，每周从每个湿地系统中选取具有代表性的植株测量其株高、叶宽和叶长，每次测定重复3次。在不影响植物正常生长的前提下，每月随机剪取各湿地系统中植物的叶片，测定其TN和TP的含量，以期比较湿地植物在不同生长时期叶片中氮磷含量的变化。实验结束后(10月底)，对两种湿地植物地上与地下组织进行收割。将收割的植物洗净，根、茎、叶分开后称其鲜重，于80℃下烘至恒重后称其干重，精确至0．001g。植物烘干后，粉碎过0．25mm筛，采用浓H2SO4-H2O2消解法测定根、茎、叶中TN和TP的含量［9］。植物相对生长率(RGB)的计算公式

7、为［10］:RGB=(W2－W1)/t(2)式中:W1和W2分别为初始种植和收割时植物的生物量，以植物干重表示，t为植物的生长天数。植物氮、磷积累量的计算公式为［5］：PA=PC×PB(3)式中:PA为植物氮、磷积累量，mg/m2;PC为植物氮、磷的质量浓度，mg/g;PB为植物生物量，g/m2。1．4水质指标分析总磷采用过硫酸钾消解－钼锑抗比色法;总氮采用碱性过硫酸钾消解－紫外分光光度法测定［11］。2结果与分析2．1湿地植物生长状况及生物量变化实验期间，香蒲和梭鱼草均能在富营养化的复兴河