【文章內容簡介】 代表濕地進水水質和經濕地凈化后的出水水質。 從 2022 年 7 月 30 日起，每月一次分別對兩測站進行采樣分析，每個測站布設 6 個采樣點，將 6 次測定的平均值作為最終結果。采樣時間分別為 7 月 30 日、8 月 28 日、 9 月 29 日、 10 月 28 日和 12 月 2 日的上午 10 點左右。測定指標包括： 1）水溫（ T），溫度計； 2） pH ， pH 計； 3）透明度（ SD），透明度盤； 4） 溶氧（ DO），便攜式溶氧儀； 5）總 P(TP)，硝酸 硫酸消解法； 6）正磷酸鹽（ PO43P）， 氯化亞錫還原光度法； 7）總 N(TN)，過硫酸鉀氧化 紫外分光光度法； 8）硝酸鹽氮（ NO3N）， 酚二磺酸光度法； 9）亞硝酸鹽氮（ NO2N）， N（ 1萘基） 乙二胺光度法； 10）氨氮（ NH4+N）， 納氏試劑光度法； 10）高錳酸鹽指數（ CODMn），酸性法； 11）葉綠素 a（ Chla）。各項指標的測試方法均按國家環(huán)保局編制的《水和廢水監(jiān)測分析方法》 [11]進行。 污染物去除率的計算按下述公式進行： %100V1C1 V2C2V1C1Re ?? ??? 式中 C C2分別為混養(yǎng)區(qū)進、出水污染物濃度， V V2分別為混養(yǎng)區(qū)進、出水體積。不考慮蒸散失水，則 V1=V2。 濕地植物的生長狀況 濕地中的主要凈化植物為香蒲和伊樂藻，同時搭種少量苦草、輪葉黑藻、菱等沉水植物和浮葉植物。香蒲的栽種密度為 2 株 /m2，種植面積占濕地總面積的 30%；伊樂藻在栽種前，先將其切成 15cm 的小段，然后按間距 3040cm 人工載插，種植面積占濕地總面積的 40%。待 7 月上旬人工濕地運行時，濕地植物已非常茂盛，香蒲種群密度達到 23 株 /m2，株高 2m左 右；伊樂藻生物量達 。其他搭種水草也長勢良好?；|表面的植物覆蓋度近100%。由于伊樂藻不耐高溫，因此在高溫季節(jié) （ 7 月上旬） 對其上部進行了刈割 ， 并適當增加該區(qū)水位以降低底層水溫。 在試驗過程中，隨機選定了 100 株香蒲進行了為期兩個半月地連續(xù)測定；同時，每次隨機選取 15 個面積均為 的伊樂藻方塊對伊樂藻的生長情況進行了測量。每次測量的時間間隔為 15 天左右。將多次測量的平均值作為最終測量結果列于表 2。 表 2 人工濕地中主要凈化植物的生長情況 7月 15日 7月 30日 8月 14日 8月 28日 9月 13日 9月 29日 香蒲 高 度 /cm 生長率 (cm/d) 伊樂藻 生物量 (g/m2) 生長率 (g/d) 水溫 (℃ ) 32 30 29 27 26 24 由表 2 可見，香蒲的生 長率是隨著溫度的降低而下降的。相反，伊樂藻的生長率是隨著溫度的降低而升高的，甚至在 7 月 15 日到 7 月 30 日期間出現了負增長現象。出現這種情況的主要原因是由于當溫度高于 30℃ 時，伊樂藻的生長即受到抑制，而 7 月 15 日到 8 月 14日的平均水溫高于或非常接近 30℃ ，所以此時伊樂藻的生長非常緩慢；加之 7 月上旬對伊樂藻進行的 刈割 可能損害了草體，致使 7 月 15 日到 7 月 30 日期間出現了負增長現象。之后，隨著溫度降低并逐漸向最適生長溫度（ 25℃ ）的靠近，伊樂藻的生長率也開始逐漸增加。 人工濕地系統進出水理化參數變化 系統運行期間對 混養(yǎng)區(qū)進、出水水溫（ T）、 pH、溶解氧（ DO）等理化參數的測定結果表明，進出水水溫沒有差別，各采樣時間下的水溫變化在 10～ 30℃ ， 7 月 30 日水溫最高，為 30℃ ， 12 月 2 日水溫最低，為 10℃ （圖 2）。各測定時間下的進、出水 pH 沒有表現出顯著差別，變化在 ～ 之間。如圖 3 所示，各測定時間下的出水溶解氧均顯著低于進水溶解氧。 圖 2 水溫變化F i g . 2 T h e c h a n g e o f w a t e r t e m p e r a t u r e05101520253035730 828 929 1028 122d a t e / m o n t h d a yWT/℃圖 3 人工濕地進、出水溶解氧變化F i g . 3 T h e c h a n g e s o f D O i n i n f l u e n t a n de f f l u e n t w a t e r o f c o n s t r u c t e d w e t l a n d012345678730 828 929 1028 122d a t e / m o n t h d a yDO/mg?L1進水 出水 人工濕地對污染物的凈化效果 2022 年 7 月 30 日 ～ 2022 年 12 月 2 日，對人工濕地進、出水水質進行了 5 次監(jiān)測，各測定時間下的污染指標變化情況如表 3 所示。 表 3 人工濕地 進、出水中主要污染指標變化 測試指標 7 月 30 日 8 月 28 日 9 月 29 日 10 月 28 日 12 月 2 日 NH4+N 進水濃度（ mg/L） 出水濃度（ mg/L） 去除率（ %） NO2N 進水濃度（ mg/L） 出水濃度（ mg/L） 去除率（ %） NO3N 進水濃度（ mg/L） 出水濃度（ mg/L） 去除率（ %） TN 進水濃度（ mg/L） 出水濃度（ mg/L） 去除率（ %） PO43P 進水濃度（ mg/L） 出水濃度（ mg/L） 去除率（ %） TP 進水濃度（ mg/L） 出水濃度（ mg/L） 去除率（ %） CODMn 進水濃度（ mg/L） 出水濃度（ mg/L） 去除率（ %） Chla 進水濃度（ mg/m3） 出水濃度（ mg/m3） 去除率（ %） SD 進水（ m） 出水（ m） TLI（ ∑） 進水 出水 注：人工濕地進口和出口各設 1 個監(jiān)測站，每個測站設 6 個采樣點，表中數據為 6 次測定結果的平均值 .Note: One monitoring station with six sampling points was set at influent and effluent of constructed wetland, respectively, and the data in the table was the average of six mensuration results. 如表 3 所示，從表面流人工濕地對主要污染物的去除率來看， 7 月 30 日 ～ 12 月 2 日，除葉綠素 a（ Chla）和高錳酸鹽指數（ CODMn）外，各污染指標的去除率基本表現為逐漸降低的趨勢 ； NH4+N、 NO2N、 NO3N、 PO43P、 TN 和 TP 在此期間的去除率分別變化在%～ %、 %～ %、 %～ %、 %～ %、 %～ %和 %～ %，平均去除率分別為 %、 %、 %、 %、 %和 %。人工濕地對 CODMn 的去除率表現為先增加，爾后降低的趨勢，各測定時間下的去除率變化在 %～ %，平均去除率為 %，經人工濕地凈化后的出水水質高錳酸鹽指數已達到地表水 環(huán)境質量標準（ GB38382022）的 Ⅱ 類水質標準。由表 3 可見，在各測定時間下，葉綠素 a 的去除率均為負值，取其絕對值來看，去除率基本呈逐漸變小的趨勢，說明混養(yǎng)區(qū)養(yǎng)殖廢水經過表面流人工濕地后，浮游植物的總生物量有所增加，且增加量是隨著溫度的降低而逐步減小的。從透明度的變化情況來看，混養(yǎng)區(qū)養(yǎng)殖廢水經表面流人工濕地凈化后，透明度明顯升高，說明混養(yǎng)區(qū)養(yǎng)殖廢水經過表面流人工濕地后，大量懸浮顆粒發(fā)生了沉淀。 在數據處理中采用卡爾森指數法計算了人工濕地進、出水水質的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數（ TLI（ ∑） ）（表 3），結果顯示各測定時間下人工濕地進 水水質的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數均大于 50 而呈輕度富營養(yǎng)狀態(tài)，而經人工濕地凈化后的出水水質的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數則均介于 30～ 50之間，呈中營養(yǎng)狀態(tài)，且有隨著水溫的降低而逐漸增大的趨勢。因綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數越大水質越差， TLI（ ∑） 值的增加表明人工濕地的凈化能力在下降。 人工濕地系統是一個綜合性的生態(tài)系統，具有反沖容量大、處理效果好、運行費用低等優(yōu)點。它應用生態(tài)系統中物種共生和物質循環(huán)利用原理以及結構與功能相關的原則，在去除污染物、凈化水質的同時，充分發(fā)揮了資源的再生產潛力，達到防止環(huán)境污染，獲得污水處理與資源化的最佳效 益。運用人工濕地改善水質的現象已存在了許多年，但有關這方面的最早報道是由澳大利亞 Brian Mackney于 1904年發(fā)表的。自德國于 1974年首先建立人工濕地以后，該技術在歐美等國得到了大力推崇和廣泛應用。 1977年 Kickuth提出的 “根區(qū)理論 ”更是進一步推動了人工濕地的蓬勃發(fā)展。 相比之下，我國對人工濕地的研究則起步較晚，于 1990年 7月才在深圳建立了我國第一個污水處理系統，而且當前有關人工濕地的研究也大多集中于處理工業(yè)廢水和生物污水方面，有關人工濕地凈化養(yǎng)殖廢水的研究則很少報道。因此，針對性地開展人工 濕地與池塘養(yǎng)殖相結合進行養(yǎng)殖廢水凈化并循環(huán)利用的研究目前正受到科研工作者的廣泛關注。 水生維管束植物是人工濕地的重要組成部分，栽種大型水生植物是人工濕地區(qū)別于其他水處理系統的一個重要特征。 水生維管束植物介于水、泥、氣之間，是水體生態(tài)系統物質循環(huán)的重要環(huán)節(jié)，也是沉積物、水體、大氣之間物質交換的重要途徑，能向基質環(huán)境釋放大量糖類、醇類和酸性分泌物 , 促進微生物活性。由于濕地植物對氧的運輸、釋放和擴散作用能將空氣中的氧氣轉運到根部，再經過植物根部的擴散，在植物根須周圍形成了有利于硝化作用的好氧微區(qū)，大量好氧微生物 在該區(qū)將有機質分解，同時通過硝化作用將 NH4+N 轉化為硝態(tài)氮而除去，由于 每轉化 1g NH4+N 成 NO3N，需要消耗 O2，因此人工濕地的出水溶解氧顯著降低（圖 3）。 另一方面，在遠離根須的地方形成了缺氧和厭氧區(qū)，為反硝化反應提供了有利條件。而且有研究者認為，在表面流人工濕地中，微生物反硝化時所利用的主要碳源是植物殘體腐敗時所釋放出來的有機物，而不是隨污水進入 FWS（表面流人工濕地）中的有機物質。 同時，大型水生維管束植物在控制浮游植物總生物量中也發(fā)揮著重要作用，它們一方面可通過分泌他感 物質直接抑制某些藻類的生長繁殖 ， 另一方面可通過吸收水體和沉積物中的營養(yǎng)鹽 、 減少沉積物及其中的營養(yǎng)鹽再懸浮釋放來控制藻類生長繁殖 ， 從而降低污水的濁度、改善水質。因此 ， 水生高等植物被公認為是水環(huán)境污染治理的重要工具。在本試驗所設計的池塘養(yǎng)殖循環(huán)經濟模式中，混養(yǎng)區(qū)廢水經過人工濕地凈化后葉綠素 a 的含量反而升高 ，說明浮游植物總生物量有所增加，這可能是因為與混養(yǎng)區(qū)中三角帆蚌 、 濾食性魚類對浮游植物的直接 攝食產生的 抑藻作用相比，人工濕地中大型植物的抑藻作用 是較弱的 ，所以藻類生物量開始增加。 在本試驗的 5次監(jiān)測結果中，人工濕 地對 NH4+N、 NO2N、 NO3N、 PO43P、 TN、 TP和 CODMn的去除率分別變化在 %～ %、 %～ %、 %～ %、%～ %、 %～ %、 %～ %和 %～ %，平均去除率分別為 %、 %、 %、 %、 %、 %和 %，出水水質的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數（ TLI（ ∑） ）分別從 、 、 、 、 、 ，其中 CODMn在所有測定時間下的出水水質中均達到 地表水 環(huán)境質量標準（ GB38382022）的 Ⅱ 類水質標準，出水中的 TP在大多時間下達到了地表水 環(huán)境質量標準（ GB38382022）的 Ⅰ 類或 Ⅱ 類水質標準。說明表面流人工濕地對養(yǎng)殖廢水具有很好的凈化效果。 從表 3 可以看出，隨著時間的延續(xù)或溫度的降低，濕地對 NH4+N、 NO2N、 NO3N、PO43P、 TN 和 TP 的去除率都基本表現為逐漸降低的趨勢。 濕地系統 對污染物的去除主要是靠濕地植物吸收和濕地微生物分解代謝來完成的。結合表 2 對濕地主要凈化植物的生長測定結果來看，香蒲的生長率是隨著溫度的降低而下降的，但占濕地面積 40%的伊樂藻的生長率在所測時間內是隨著溫度地降低而升高的，甚至在 7 月 15 日到 7 月 30 日期間出現了負增長現象，據此推測濕地植物對營養(yǎng)鹽地直接吸收不是導致污染物去除率逐漸下降的決定性因素，則濕地微生物的分解代謝可能是這一現象的重要成因，即濕地微生物是污染物的主要去除者。從而推測 濕地中 NH4+N 的去除主要是在好氧環(huán)境中靠微生物的硝化作用來完成的，在高溫 季節(jié)，植物光合作用強，水中溶氧相對較多，硝化作用強，從而出現溫度越高 NH4+N去除率越高的現象。濕地中 NO2N、 NO3N 的去除主要是通過