复合塘湿地系统水生植物时空分布对氮磷去除的影响.docVIP

复合塘-湿地系统水生植物时空分布对氮磷去除的影响 彭剑峰王宝贞夏圣骥1王 琳2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，研究水生植物分布对氮、磷去除影响。结果表明植物周期曝气养鱼塘、鱼塘和水生植物塘关键词：水生植物氮磷生态塘湿地 A 文章编号：1672-2175（2004）04-0508-04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，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，而水环境的改变又不可避免影响氮磷的去除[]。这种相互在复合生态处理系统中尤为突出。污水中充足的氮源和磷源了水生植物生物量，加剧了处理单元间生物群落时空分布差异；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。 图1 各单元浮游藻类数量季节利用生态处理单元，比较水生植物对氮磷去除的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 life form 接近间的横向比较。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，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，试图进一步了解生态处理中氮磷去除的周期性。 1 实验方法 1.1 地点 实验选择在水环境变化复杂水生植物时空分布变化的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 取样分析方法 实验从2001年到2003年，每周采集水样23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酸度计于实验室检测。样品首先用不锈钢筛 2 mm 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NOxN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0.5 m处采集。取1000 mL水样，加入15 mL卢戈氏液固定，静置24 h后吸去上清液，定容至30 mL。显微镜检计数时，充分摇匀，吸取0.1 mL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 水生植物时空格局异质性主要通过单元浮游藻类数量的季节变化来衡量。从图1可以看出，浮游藻类的数量季节明显。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，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鱼塘中原后生动物的捕食水生植物塘中浮叶植物的抑制芦苇湿地中芦苇根系的截滤共同导致浮游藻类数量迅速降低。 此外，镜检发现浮游藻类也有的时空差异。夏季，浮游藻类以篮、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 Chlorella vulgaris 、固氮鱼腥藻 Anabaena azotica 为主过渡到体积较大的针杆藻 Synerdia acus 和月芽藻 elenastrum 为主，此外水生植物塘中生长着大量的浮萍 Duckweed 和金鱼藻 Ceratophyllum demersum ，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 Chroomonas acuta 为主，植物群落空间格局变化不明显。 受水生植物时空分布异质性影响，各单元环境也变化。例如从冬季到夏季，复合兼性塘、曝气塘的pH和DO变化较小；曝气养鱼塘、鱼塘和水生植物塘的pH明显升高，DO略升；而芦苇湿地的pH和DO逐渐降低。这就对各单元氮磷去除产生影响。 2.2 水生植物对氨氮去除影响 图2为不同月份各生态处理单元出水NH3与原水NH3 虚线 的比值，曲线间的差值反映了单元NH3的去除率。可以看出，随温度升高，各单元塘NH3的去除率也相应升高。这是由于在生态系统中，NH3主要通过挥发、生物硝化/反硝化、生物同化吸收3种机制去除，而各去除机制的效率都直接或间接受浮游藻类的影响。随温度升高，浮游藻类活性和数量增长，生物同化吸收NH3速率加快；同时藻类的代谢活动吸收CO2并释放O2，提高了水体的DO和pH，这又加强了生物硝化/反硝化和氨氮挥发水平因此随浮游藻类增长各单元塘NH3的去除速率增加。 从图2还可以看出，高温期曝气养鱼塘、鱼塘和水生植物塘中NH3去除率升高幅度远高于复合兼性塘和曝气塘曝气养鱼塘、鱼塘