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1、复合治理模式对农田径流中氮磷的调控 摘要:介绍了非点源污染研究的发展过程及氮、磷在农田径流中的危害,提出对非点源污染河流采取复合式的治理方式,利用沟渠、生化塘和人工湿地三者相互结合,形成一个线-点-面的治理模式,有效去除非点源河流污水中的氮磷元素。对这种复合系统中各种植物如何影响氮磷吸收进行综述,建立非点源治理的综合管理系统。 关键词:复合治理;模式;农田径流;氮磷;调控 我国是一个农业大国,随着现代农业的不断发展,农药、化肥等化学物品的使用量越来越大,这也成为土壤中、河流中氮、磷的主要。随着点源污染控制到达一定水平之后,非点源污染也成为了环境污染的一个主要因
2、素,多年来人类的不断开垦造林造成水土流失严重,是非点源污染中氮、磷的一个重要原因。其中非点源污染的十分广泛,包括地表径流污染、大气干湿沉降、水土流失以及河流底泥的二次污染等。农田径流非点源污染物氮、磷迁移转化的主要载体是雨水以及所形成的径流,动力因素是降雨以及地表径流的冲刷作用[1]。因此,对非点源污染中的氮、磷采用复合治理措施具有重要的意义。 1非点源污染研究发展过程 从20世纪70年代初开始,非点源污染发展经历了3个重要的阶段:第一阶段为20世纪80年代之前,在污染源调查、非点源特性分析、非点源污染对水质的影响分析等方面取得了大量的成果;第二阶段为20世纪80年
3、代初至90年代初,这一时期非点源污染问题进一步得到重视,以非点源污染为主题的国际会议和各种专著大量出现;第三阶段为20世纪90年代初至今,对现有的非点源污染治理模式进一步完善,帮助预测非点源污染的程度并对水域管理措施进行评价。同时,将传统的治理模式、专家意见以及现代高科技探测数据结合,从而使现有的治理模式更加完善[2]。 2氮磷在农田径流中的危害 人类活动导致水体加速富营养化是现在水污染治理的一个难题,而农业中的非点源氮磷污染与水体富营养化存在着不可分割的关系。农田生态系统中广泛存在的氮磷元素投入过量会导致土壤中氮磷含量超标,并通过水土流失以及地面径流、雨水冲刷的作
4、用下排入附近河流或者海域,引起水土氮磷元素富集。水体的富营养化会导致某些特征藻类(主要是蓝藻、绿藻等)异常繁殖,致使水体溶解氧含量降低,水生生物随之大量生长,水味变得腥臭难闻。目前,定义富营养化一般采用的指标是:水体中氮含量超过0.2~0.3mg/kg,生化需氧量大于10mg/kg,磷含量大于0.01~0.02mg/kg,pH值7~9的淡水中细菌总数超过10万个/mL,表征藻类数量的叶绿素a含量大于10μg/L。农田径流中过量的磷一方面来自外来的小部分工业废水和生活污水;另一方面还有其内源作用,即水体中的底泥在还原状态下会释放磷酸盐,从而增加磷的含量,特别是在一些因硝酸
5、盐引起的富营养化的池塘或湖泊中,由于农业径流污水的排入使之更加复杂化,使该系统迅速恶化,即使停止加入磷酸盐,问题也不会解决。这是因为多年来在底部沉积了大量的富含磷酸盐的沉淀物,它由于不溶性的铁盐保护层作用通常不会参与混合。但是,当底层水含氧量低而处于还原状态时(通常在夏季分层时出现),保护层消失,从而使磷酸盐释放入水中所致。另外,农田径流挟带的大量氨氮和硝酸盐氮进入水体后,改变了其中原有的氮平衡,促进某些适应新条件的藻类种属迅速增殖。含有尿素、氨氮为主要氮形态的生活污水和人畜粪便,排入水体后会使正常的氮循环变成“短路循环”,即尿素和氨氮的大量排入,破坏了正常的氮、磷比例
6、,并且导致在这一水域生存的浮游植物群落完全改变。因此,要防止水体的富营养化,最关键的是对农田径流中氮磷的非点源污染加以控制。 3复合治理模式 生态技术是解决非点源氮磷污染的重要手段,其中控制降雨径流污染的措施包括了缓冲林带、沟渠系统、生化塘及人工湿地系统等。复合治理模式主要是把沟渠系统、生化塘以及人工湿地系统相结合,形成一个线-点-面的复杂、综合的治理系统。并且在其中种植大量的沉水植物和挺水植物,对吸收污染的农田径流中存在的氮磷更有效果。采用复合式的非点源治理比单一的模式更有效,对河流中的非点源污染吸收更加完全[3]。 3.1沟渠系统(线) 沟渠既是农业非点源污
7、染物的最初汇聚地,又是河流和湖泊营养盐的输出源,其排灌能力对生态系统以及整个生态环境有重要影响,针对在沟渠系统中种植植物对氮磷的吸收是复合治理的重要前提。对氮磷有较好的拦截减速作用,并且能通过其中的植物吸收初步减少农田径流中的氮磷含量。农田径流中氮素的迁移速度与沟渠面积有关,小的河流增加水源与河水中沉淀物的接触和交换的机会,为提高反硝化作用提供线性的作物区域和适宜的土壤。植草明渠对可溶态的磷有较好的吸收,土壤的侵蚀导致了颗粒态磷的流失,增加植被覆盖率可以减少颗粒态磷的流失量,减少溶解态磷累积量的负荷[4-6]。农田被纵横交错的沟渠湿地所分
