土壤—植物系统净化地表径流非点源污染物实验研究-chinainstitute.pdfVIP

中国水利水电科学研究院 第12届青年学术交流会论文 文章编号： 土壤—植物系统净化地表径流非点源污染物实验研究 1 1 1 1 霍炜洁，周怀东，刘玲花，吴佳鹏 (中国水利水电科学研究院，北京 100038) 摘要：利用自行设计的6m土槽构建土壤-植物系统，以无植被土槽为空白对照，设置不同的污染物进水浓度，采 用模拟径流方式进行非点源污染净化实验。结果表明：(1)植被的存在能有效滞缓径流和提高污染物去除率，其中 土壤-高羊茅系统的净化效果略优于土壤-紫花苜蓿系统，其SS、NO --N 、NH -N 、TDP 、PP去除率分别达到86.61%、 3 3 25.83% 、52.03%、26.53%及76.59% ；(2)在本研究的进水浓度范围内，浓度变化对处理系统净化效果的影响与污染 物存在状态有关，进水浓度增加后颗粒态污染物去除率无显著变化而溶解态氮去除率均出现明显下降；(3) 以污染 物出水浓度随径流长度的变化表征污染物截留特征，SS和PP 出水浓度均随径流长度增加而呈指数降低，NO3--N 、 NH -N 和TDP 出水浓度随径流长度增加而呈线性降低，植被及进水浓度条件对污染物截留特征无明显影响。 3 关键词：土壤-植物系统；地表径流；非点源污染物；净化；模拟径流 中图分类号： 文献标识码：A 前言 随着点源污染治理水平的相对提高，农业面源污染已经成为制约我国农业可持续发展及威胁生态 环境安全的首要因素。治理农业面源污染可根据其产移特点分为防治产污的“源环节”和控制迁移的“汇 环节”，“汇环节”控制侧重于对已流出面上污染物的去除和削减，是保护河湖水体的重要措施。由于地 表径流是污染物运输的主要路径，在污染源和受纳水体间设置植被区域，利用土壤-植物系统阻滞地表 径流及拦蓄污染物，已在美欧等国家得到较多的研究和应用，并被证明是一种低成本、高成效的径流 [1-2] 治理措施 。 土壤-植物系统的净化效果因其构建地区的气候、地形地貌、土壤条件、植被类型和径流污染物特 征不同而存在极大的空间差异性，明确净化效果与影响要素之间的关系是其设计和优化应用的基础。 [3] [4] 在我国目前仅有少量的相关实验研究报道，且集中于上海和西北地区所进行的植被配置 、坡度 、 [5-6] 土壤含水率、进水流量及污染物浓度 等因素的考察分析上，缺乏在其他地区具体条件下的径流水质 净化研究，并且较少针对污染物性质分析其截留过程。 因此本研究在过程易于观察、条件可控性好的土槽上采用华北地区沙壤土及本地常见植物紫花苜 蓿和高羊茅构建土壤-植物系统，系统分析不同进水浓度下地表径流中悬浮物（SS）、氮（N ）素和磷 （P ）素的截留特征，根据污染物不同性质深入探讨植被条件和进水浓度对净化效果和截留特征的影 响，旨为土壤-植物多介质系统截留径流污染物的设计和推广提供更为丰富的数据参考。1 1 材料与方法 霍炜洁（1980-），女，河北邯郸人，水环境所职工，研究方向为河流生态修复技术 1.1实验装置 实验装置是由不锈钢板槽和托架组成的土槽系统，土槽前端设置引流槽，容积为 3 3 0.3×0.5×0.5m ，污水进入引流槽后经溢流进入土槽。土槽容积为6.0×0.5×0.5m ，沿槽体2米、4米和6 米处设置V形截流槽和表层出水口（01、03和05号出水口）。土槽置于托架之上，坡度可调，结构如图 1所示。 图1 土槽结构示意图 土槽内填土深约0.35 米，供试土壤主要理化指标列于表1，根据土壤机械组成数据，按照国际制 [7] 土壤质地分类标准 ，判断该土壤为沙壤土。