羅時(shí)江濕地對(duì)總氮、總磷削減效果的初步分析

楊 桐

（大理市洱海保護(hù)管理局，云南大理671000）

羅時(shí)江濕地對(duì)總氮、總磷削減效果的初步分析

楊 桐

（大理市洱海保護(hù)管理局，云南大理671000）

本研究考察了羅時(shí)江濕地對(duì)污染水體中總氮和總磷的脫除效率，濕地出口處與入口處總氮總磷的變化規(guī)律及總磷、總氮的綜合降解系數(shù)。結(jié)果表明：羅時(shí)江濕地對(duì)總氮的平均去除效率為50.8%，對(duì)總磷的平均去除效率為24.4%；濕地出口水體總氮含量的變化與入口水體總氮含量的變化不一致，出口水體中總磷含量的變化與入口水體中總磷含量的變化基本保持一致；總氮、總磷的平均綜合降解系數(shù)分別為0.414L／d、0.225L／d。

總氮；總磷；脫除效率；降解系數(shù)；羅時(shí)江濕地

洱海是大理人民的母親湖，是大理市主要飲用水源地。隨著大理城市化進(jìn)程的加快和旅游業(yè)的發(fā)展，洱海污染負(fù)荷逐年增加。為有效控制洱海污染負(fù)荷，削減入湖河流的污染物是主要措施之一。羅時(shí)江是洱海主要入湖河流，其入湖水量達(dá)洱海總補(bǔ)給水源的5.9%，是洱海污染負(fù)荷輸入的主要途徑。2009年大理市恢復(fù)建設(shè)羅時(shí)江濕地，形成了削減羅時(shí)江污染負(fù)荷的最后一道屏障。羅時(shí)江濕地屬于人工表流濕地，其主要是通過(guò)植物、微生物的吸收轉(zhuǎn)化、土壤吸附等作用達(dá)到削減污染物的目的。

氮、磷是引起水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要污染物［1－3］，2013年9月以來(lái)洱海出現(xiàn)藍(lán)藻大面積聚集現(xiàn)象，水體富營(yíng)養(yǎng)化程度加劇。羅時(shí)江作為洱海主要入湖河流，其入湖水體中總氮與總磷的含量將直接影響洱海水體的水質(zhì)狀況。本研究考察了羅時(shí)江濕地出口水體總氮、總磷含量的變化與入口水體總氮、總磷含量的變化規(guī)律，羅時(shí)江濕地對(duì)水體中的氮磷去除效率以及對(duì)總氮、總磷的平均綜合降解系數(shù)，為羅時(shí)江濕地及洱海流域的管理提供相關(guān)的參考。

1 研究方法

1.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)

羅時(shí)江濕地四周無(wú)其他污染源輸入，未臨近村落，因此本研究選取羅時(shí)江入濕地口和入湖口兩個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面［4，5］。

1.2 監(jiān)測(cè)時(shí)間

2014年1—5月，每周1次，均在晴天開(kāi)展野外取樣，并及時(shí)帶回實(shí)驗(yàn)室24h內(nèi)測(cè)定。

1.3 實(shí)驗(yàn)儀器與方法

752N紫外可見(jiàn)分光光度計(jì) （上海菁華科技有限公司），電子天平AL104（梅特勒－托利多儀器有限公司），壓力蒸汽滅菌器SYQ－DSX－280B（上海申安）。

總磷的測(cè)定采用鉬酸銨分光光度法 （GB－11893－89）；總氮的測(cè)定采用過(guò)硫酸鉀氧化紫外分光光度法［5］。在水樣測(cè)定過(guò)程中每次做2個(gè)空白樣，每份水樣做3個(gè)平行。

2 結(jié)果與分析

實(shí)驗(yàn)考察了羅時(shí)江濕地入口與出口處總磷和總氮的變化情況，在采用分光光度法測(cè)定水樣中的總磷和總氮時(shí)標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)R2均＞0.999。

2.1 濕地對(duì)總氮的去除

實(shí)驗(yàn)考察了羅時(shí)江濕地入口與出口處總氮的變化情況，如圖2所示。

從圖2中可以看出，1—5月羅時(shí)江濕地入口總氮輸入呈下降趨勢(shì)，這是由于濕地入口處總氮的含量受上游含氮污染源的排放濃度影響較大，在考察期間可能由于上游含氮污染物的排放逐漸減少，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等面源污染相對(duì)下降導(dǎo)致總氮負(fù)荷量下降。此外，由圖2可知濕地出口處與入口處水體中總氮的變化并不一致，甚至出現(xiàn)相反的情況，這表明在實(shí)驗(yàn)期間濕地對(duì)水體中總氮的去除效率并不是恒定的。這主要是因?yàn)闈竦貙?duì)水體中氮的去除效率受到濕地中植物和相關(guān)功能微生物的生長(zhǎng)代謝的影響較為顯著，在不同的月份內(nèi)濕地中各功能生物體的生長(zhǎng)代謝情況、數(shù)量以及在不同氮含量的水體中各生物體對(duì)氮的吸收利用效率存在顯著差異。由表1可知，羅時(shí)江濕地對(duì)水體中總氮的去除效率最高可達(dá)72.8%，平均去除率為50.8%，羅時(shí)江濕地在較長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行后對(duì)水體中的總氮仍具有較好的去除效率。

表1 羅時(shí)江濕地2014年1－5月TN、TP去除率 %

2.2 濕地對(duì)總磷的去除

實(shí)驗(yàn)考察了羅時(shí)江濕地入口與出口處總磷的變化情況，如圖3所示。從圖3中可以看出，在實(shí)驗(yàn)考察期間羅時(shí)江濕地入口水體中總磷的含量總體呈上升趨勢(shì)，這是由于濕地入口處上游污染源所排放的污染物中磷含量較高，或是由于上游河段長(zhǎng)期未進(jìn)行底泥清除導(dǎo)致河道底泥中磷含量較高，底泥中的磷釋放到水體中。羅時(shí)江濕地出口水體中總磷的含量呈上升趨勢(shì)，與入口處水體中磷含量的變化基本一致，這是由于羅時(shí)江濕地對(duì)磷的去除效率較低，這與國(guó)內(nèi)外一些學(xué)者得出的結(jié)論是一致的［6，7］。從表1的結(jié)果中可以看出本研究中的羅時(shí)江河口濕地對(duì)磷的去除效率最高可達(dá)54.3%，平均去除效率僅為24.4%。在3月份，濕地對(duì)磷的去除率為－15.4%，這可能是由于濕地河道內(nèi)底泥長(zhǎng)期未清除，底泥中的磷含量較高釋放到水體中，也可能與濕地內(nèi)脫磷生物體 （特別是復(fù)合脫磷微生物菌群）的代謝活動(dòng)有關(guān)。此外有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，來(lái)水中TP濃度較低時(shí)，人工濕地不但不會(huì)發(fā)揮脫磷作用，反而會(huì)從基質(zhì)中釋放磷，導(dǎo)致出水口TP濃度的增加［8，9］。

2.3 濕地總磷、總氮綜合降解系數(shù)的測(cè)算

羅時(shí)江濕地進(jìn)水口僅為羅時(shí)江上游河道和黑泥溝，污染源單一，無(wú)其他外源污染輸入，因此采用一維水質(zhì)模型［10］計(jì)算總氮、總磷綜合降解系數(shù)，計(jì)算式如下：

式中：t—流經(jīng)河段初始斷面與末端斷面的時(shí)間間隔，d；C0—河段初始斷面的污染物質(zhì)量濃度，mg／L；C—河段末端斷面的污染物質(zhì)量濃度，mg／L；K—污染物綜合降解系數(shù)。

根據(jù)TN、TP的水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果及濕地的停留時(shí)間，計(jì)算得出羅時(shí)江河口濕地TN、TP的綜合降解系數(shù)如表2所示。

表2 2014年羅時(shí)江濕地1—5月TN、TP綜合降解系數(shù)（1／d）

由表2可見(jiàn)，羅時(shí)江濕地總氮、總磷的平均降解系數(shù)分別為0.414 L／d、0.225 L／d，總氮的降解系數(shù)高于總磷的降解系數(shù)。這是由于羅時(shí)江濕地主要是通過(guò)水生植物吸收、轉(zhuǎn)換的方式來(lái)降解污染物，而植物在總磷去除中作用較?。?，7］。

3 結(jié)論

（1）羅時(shí)江濕地對(duì)總氮的平均去除效率為50.8%，對(duì)總磷的平均去除效率為24.4%。由于水體中總氮的去除受到濕地脫氮功能生物體的生長(zhǎng)代謝活動(dòng)等因素的影響較大，濕地對(duì)總氮的去除效率波動(dòng)較大，濕地出口水體總氮含量的變化與入口水體總氮含量的變化并不一致；雖然總磷的去除也受濕地脫磷功能生物體的生長(zhǎng)代謝活動(dòng)等因素的影響，且濕地對(duì)總磷的脫除效率也具有一定的波動(dòng)性，但由于濕地對(duì)水體中總磷的去除效率較低，故出口水體中總磷的變化與入口水體中總磷的變化基本保持一致。

（2）采用一維水質(zhì)模型計(jì)算出羅時(shí)江濕地總氮、總磷的平均綜合降解系數(shù)分別為0.4141／d、0.2251／d。本研究的結(jié)果將為羅時(shí)江河口濕地的管理與優(yōu)化以及洱海流域的總磷、總氮的濕地去除，提供科學(xué)合理的數(shù)據(jù)支撐。

（3）羅時(shí)江濕地自建成后，已運(yùn)行4a，底泥污染物沉積，內(nèi)源污染負(fù)荷逐年增加。管理單位應(yīng)適時(shí)開(kāi)展底泥疏浚清淤工作，并及時(shí)打撈死亡水草、漂浮物等，有效削減濕地的內(nèi)源污染負(fù)荷，確保濕地發(fā)揮凈化入湖河流水質(zhì)的實(shí)效，達(dá)到改善洱海水質(zhì)的目標(biāo)。

［1］蔡龍炎，李穎，鄭子航.我國(guó)湖泊系統(tǒng)氮磷時(shí)空變化及對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化影響研究［J］.地球與環(huán)境，2010，38（2）：235－241.

［2］吳德玲，錢(qián)彪，何琳暉.滇池富營(yíng)養(yǎng)化成因分析 ［J］.環(huán)境科學(xué)研究，1992，5（5）：26－28.

［3］胡曉鐳.湖、庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化機(jī)理研究綜述 ［J］.水資源保護(hù)，2009，（4）：44－47.

［4］陳玉娟.環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)教程 ［M］.廣州：中山大學(xué)出版社，2012.

［5］國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局.水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法 （第四版）［M］.北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

［6］KadlecR.H.，Knight R.L.TreatmentWetlands.LewisPublishers，Boca Raton，F(xiàn)L.1996.

［7］Arias C.A.，Bubba M.D.，Brix H.Phosphoyus removal by sands for usemedia in subsurface flow constructed reed beds［J］. Water Research，2001，35（5）：1159－1168.

［8］籍國(guó)東.人工濕地及其在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2002，13（2）：224－228.

［9］陳翔，武周虎.表面流人工濕地COD、NH＋4－N和TP的動(dòng)力學(xué)探討［J］.青島理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，28（5）：62－65.

［10］中國(guó)環(huán)境規(guī)劃院.全國(guó)水環(huán)境容量核定指南［Z］.2003.

Analysis of the Removal Efficiency of Total Nitrogen and Total Phosphorus throughLuoshijiangW etland

YANG Tong
（Erhai Lake Conservation and Management Bureau of Dali，Dali Yunnan 671000，China）

This paper studied the removal efficiency of total nitrogen and total phosphorus，the variation of total nitrogen and total phosphorus in the inletand outlet，and the degradation coefficientof these two pollutantsthroughLuoshijiang wetland.The results showed thatthemean removal efficiency of total nitrogen and total phosphoruswere 50.8%and 24.4%respectively.The variation of total nitrogen was inconsistent between outlet and inlet.While the change of total phosphorus remained consistent in the inletand outlet.The degradation coefficients of total nitrogen and total phosphoruswere 0.414L／d and 0.225L／d respectively.

total nitrogen；total phosphorus；removalefficiency；degradation coefficient；Luoshijiangwetland

X52

A

1673－9655（2015）02－0041－03

2014－08－19

楊桐 （1986－），女，白族，云南大理人，碩士，主要從事湖泊生態(tài)學(xué)方面的研究。