【文章內容簡介】 主要儀器設備有：酸度計、pH玻璃電極、飽和甘汞電極、攪拌器。主要試劑有：、。根據(jù)《標準緩沖液pH值與溫度對照表》試驗過程中的室外溫度約為5℃，、。儀器校準后，置于50ml高型燒杯中，加入25ml ，攪動1min，使土樣充分分散，隔絕空氣靜置30min，然后將PH玻璃電極的球部插入土壤懸液中，同時將甘汞電極插入上部澄清液中，將懸液輕輕轉動，待電極電位達到平衡，按下讀數(shù)開關，讀出pH=。 結論通過查閱歷史資料，了解滿堂河流域其他地區(qū)歷年同時期土壤自然含水量為19%， g/cm3，%，pH=8，屬于有機質含量一般，結構較差的弱堿性土壤。 g/cm3，%。土壤的通氣性有了明顯的改觀，土壤中有機質的含量15%，土壤酸堿度由堿性土改良為弱酸性土，適宜各種喬灌草植物以及花卉的生長，吸引來多種鳥類動物，增加了該地區(qū)的生物多樣性和景觀觀賞價值。4 構筑濕地中基質對污染物的去除作用 基質吸附理論分析由于冬季植物的污染物去除作用達不到要求，因此冬季構筑濕地去除污染物的形式基本上等同于人工濕地系統(tǒng)運行的初期，即污染物主要是通過填料的物理截留[4]。滿堂河構筑濕地中設置了四層礫石，主要基質組成就是礫石，首層基質為粘土，因此吸附作用以粘土為例進行分析。由于粘土一般由硅酸鹽礦物組成，含有SiOAl2O礦物質和有機物質，其中的SiOAl2O3對污水中的有害有機物和金屬離子有吸附能力。研究粘土礦物中主要含有高嶺土、蒙脫土、海泡石。 粘土的活化與離子交換粘土的物理活化一般可利用熱處理；而化學活化一般用20%H2SO4和HCl，利用氧化和提高酸性的方法去除污水中的金屬離子。對于粘土中的主要組分SiOAl2O3，根據(jù)化學反應的順序可以得出粘土中氧化物對生活污水中的重要陽離子交換順序：SiO2：K+Na+Li+；Ca2+Mg2+Al2O3：K+Na+Li+；Mg2+ Ca2+Ba2+ 對NH4+和金屬陽離子的吸附粘土上因離子交換作用而置換上H+，從而形成了酸中心，酸中心失去電子后負離子被吸附在帶正電的粘土表面上，形成了化學吸附過程將陽離子NH4+和金屬陽離子吸附。粘土中的高嶺土無吸附能力，而蒙脫土具備層片結構，因此論及粘土的吸附作用時以蒙脫土為例，蒙脫土晶間層可吸附陽離子，當粘土與含有一、二價陽離子的溶液達到平衡時，用一價或二價陽離子占據(jù)的表面分數(shù)來判斷粘土對陽離子的吸附作用：，蒙脫土中一價陽離子的覆蓋度（%）為NH4+Mg2+（）、NH4+Ca2+（）、NH4+Ba2+（）[5]。 對有機污染物的吸附粘土中的蒙脫土和海泡石對有機物有一定的吸附能力，以1kg的土粒樣本溶液為單位，當土粒的吸附作用達到穩(wěn)定平衡時所吸附的有機物的量記為平衡吸附量。根據(jù)生活污水中含有的主要污染物的成分，以芳烴為例，粘土對各種芳烴的平衡吸附量見表41[6]：表41 粘土對芳烴的吸附量 Clay on the adsorption of aromatic項目芳烴平衡吸附量mgL1苯甲苯乙苯鄰二甲苯70133350146 微觀吸附作用的研究方法研究微觀吸附時，假設吸附是單分子層的，二元溶液兩種組分的分子摩爾面積相等的條件下，用Langmuir方程來計算其表面的吸附量[7]，反應固體表面發(fā)生吸附現(xiàn)象以說明構筑濕地的基質對污染物的消減作用。固液界面的吸附可看作溶液相（L）與表面相（s）組分間的交換[7]：又有公式： （式41）其中，為吸附恒定時固體表面的吸附量；為吸附恒定時介質中污染物的濃度為理論吸附飽和量；K為常數(shù)其中，、分別是吸附平衡時吸附相中溶劑與溶質的摩爾分數(shù)、分別是體相溶液中溶劑與溶質的活度。通過變換可用對作圖可求得ns和K，坐標參考圖如下：x1sx1=(1/ns)n0Δx/mX1K=100K=10K=5K=2K=1圖41 不同K值時理想體系的U型復合等溫線[8] Different K’s ideal system for Ushaped plex isotherm將K帶入（式41），即可得出微觀狀態(tài)下吸附恒定時固體表面的吸附量。 宏觀填料吸附量的計算根據(jù)不同填料不同時間的吸附過程有公式： （式42）式中，為吸附劑的吸附量mg/g； 、吸附前后溶液中N、P的濃度mg/L； 為溶液體積100ml； W為吸附劑用量g； 基質對TN、TP的去除來水在基質吸附作用前的N、P的濃度可以通過植物吸收后的TN和TP濃度得到。吸附后同樣用第三章介紹的方法進行了測定，溶液體積取1L，吸附劑分別取礫石、砂土和粘土，都為100g。按照公式，計算得出總體基質各組分對TN的平均去除效果，如表42：表42 基質對TN的去除效果表 Matrix effect on TN removal項目吸附量/ mgg1時間/min礫石砂土粘土10030060090120通過人工濕地的基質進行除磷效果比較，結果表明：礫石對污水磷素的處理效果最好[9]，因此我們選用礫石為主要物質研究濕地中基質對TP的消減作用，這里用砂土作為第二研究對象，由于粘土對TP的吸附量大于礫石和砂土的吸附量，樣品溶液濃度不與上述兩物質一致，故將粘土作為單獨評價的對象，通過對飽和吸附量和最大解吸量的計算，并結合運用公式（42）初步將粘土對TP的吸附效果為： mgg1[10]。而礫石和砂土對TP的吸附量結果，如表43：表43 對TP的去除效果 Matrix effect on TP removal項目吸附量/ mgg1時間/min礫石砂土10306090120根據(jù)上述數(shù)據(jù)可以得出：砂土、礫石和粘土基質的聯(lián)合使用對TP的去除效果比它們單獨使用效果明顯[11]。同時，基質對TN、TP的吸附量在考慮了解吸效果后，發(fā)現(xiàn)數(shù)值在2h內呈上升趨勢。并且當污染物濃度在一定的范圍內增加的時候，吸附量也是增加的，但增加到一定時間后達到最大值。例如礫石基質分別置于不同質量濃度(0~80 mg/L)g1[12]。根據(jù)滿堂河構筑濕地的類型、面積，基質的組成成分、填充深度（1m）以及試驗進行的時間（2h內），在冬季植物群落無吸收作用的條件下，可估算出整體對污染物TN、TP的去除效率：。式中，、分別為基質對TN、TP的吸附量（mg）； 、分別為礫石、砂土和粘土的一般密度，取=、= g/cm= g/cm3； 、分別為礫石、砂土和粘土基質層的厚度，取=、=、=； 為濕地基質面積，取=5000/3；計算結果為：=、。另外已知流入基質中的TN、TP總量（mg）為、。分別記為、。那么計算估計最大去除率：計算結果為：=37%、=%。冬季人工濕地去除TN、TP的總效率可將植物去除效率=49%與=10%相加得到，因此，滿堂河構筑濕地冬季在植物群落無吸收作用的條件下（假設污染物濃度在濕地中的分布均勻），對污染物TN、TP的估計最大去除效率分別為：86%、%。5 人工濕地的維護、再利用措施滿堂河小流域構建的景觀濕地屬于生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定，植物多樣性和喬灌草的搭配都達到了良好的狀態(tài)，生態(tài)效益和經濟效益也相當可觀，因此在適當?shù)谋Ｗo措施下，可以使之成為永久性的生態(tài)小環(huán)境。但是，根據(jù)構筑濕地的設計規(guī)劃，構筑濕地的使用年限為19年，使用初期和中期去除效果穩(wěn)定但后期由于植物萌蘗作用的減弱，積累效果也隨之減弱；同時，濕地基質的吸附也趨于飽和狀態(tài)，這就需要采取有效的措施來維護濕地的運行效果，以持續(xù)利用濕地到預期的設計年限。本研究時段的平均氣溫小于5℃，屬于冬季，所以重點論述滿堂河人工濕地在冬季的維護措施。 構筑濕地的維護冬季對濕地的維護工作主要以基質為對象，采用覆膜保溫的方式。水平潛流式的構筑濕地結構也保證了冬季穩(wěn)定通水和處理效率；采用以及強化預處理與人工濕地的組合技術，保證了系統(tǒng)的總體處理效率；采用地膜覆蓋防凍措施，有效控制淺層水溫。同時為了保證濕地基質的處理效率，采用了下列方法： 倒膜濕地單元床經過長時間連續(xù)運行，基質表面的生物膜會出現(xiàn)老化、脫落，為了保證系統(tǒng)的處理能力，根據(jù)出水水質的變化，通過返水彎提高濕地內水位，水位升高后污水在濕地內對基質表面的老化生物膜發(fā)生浸泡和沖刷作用，再通過拔掉返水彎出水產生的高壓，水流壓強對使一些老化、脫落的生物膜隨水流走，達到清理基質的效果。 反沖洗1）為保證布水管道的暢通，防止異物堵塞布水孔，在布水管進水正常的前提下，每周打開檢修閥，使水直排30min左右，沖洗布水管道及濕地的布水管孔。2）將集水渠閘板關閉，待水位漲滿后再打開檢修閥，使?jié)竦厮畯募芟虿妓艿沽?，輔助布水管的沖洗，增加沖洗效果。 景觀濕地的保護植物特別是樹木和草本植物的冬季養(yǎng)護，是冬季景觀濕地保護的主要工作。 樹木的養(yǎng)護與管理冬季樹木進入休眠期，要在大雪后及時將積雪堆在樹根處，增加土壤水分，及時清除常綠樹木上的積雪，以減少折損；并在來年發(fā)芽前對落葉喬、灌木進行整形修剪。在休眠期間灌凍水，提高樹木越冬安全性，防止早春早旱。 草坪養(yǎng)護為了提高草坪的發(fā)芽能力和抗凍能力，除了土壤封凍期外，應在早春澆灌返青水，澆水深度15cm以上，間隔為10~15d。 構筑濕地的再利用措施與濕地恢復構筑濕地達到設計年限后，如需繼續(xù)使用則采用工程措施進行重新挖填。挖填過程包括：基質的鋪設和濕地植物的種植。其中土壤基質恢復的同時要保證管道的通暢；施工經過約4個月的時間，構筑濕地可在此投入使用；如需要進行濕地恢復則要根據(jù)濕地的類型、恢復目標和退化程度，濕地恢復措施可分為：土壤基質的恢復、植被恢復、棲息地保護與生境改善、濕地生態(tài)水管理、湖泊富營養(yǎng)化治理、有害生物防控、火生態(tài)控制[13]。6 滿堂河人工濕地評價 生態(tài)適宜性評價原則（1）可持續(xù)性：滿堂河人工濕地位于城郊接壤地區(qū)，與滿堂河道毗鄰。在建設干擾前，環(huán)境污染嚴重，相鄰的滿堂河水水質較差，屬于重度污染類型。工程選址距離出水地點較近，節(jié)約了開支，同時也為工程項目的就地取材提供了保證，并改善了當?shù)氐淖匀画h(huán)境，具有一定的前瞻性。（2）因地制宜：滿堂河人工濕地的污水處理對象即是滿堂河上游的生活污水，建設的景觀濕地大多采用了鄉(xiāng)土樹種，并結合了當?shù)氐沫h(huán)境特點，移栽了針對土壤中的超標元素具有較強吸收能力的樹種，科學搭配，合理種植。目前為止，對土壤的改善效果已經相當明顯。符合了濕地生態(tài)建設的因地制宜原則。（3）生態(tài)修復作用：滿堂河人工濕地的出水狀態(tài)對滿堂河流的水循環(huán)起著良好的凈化作用。出水的各項指標完全達到了國家標準和省級標準。水質的改善也增加了水體中的生物多樣性，工程措施與生態(tài)修復相結合對該流域的環(huán)境起著可持續(xù)的推動作用。 景觀濕地生態(tài)評價 環(huán)境指標在水質改善方面，滿堂河污水處理廠日處理量2萬噸、出水水質達到表22中所示標準，減輕了滿堂河水的污染程度；在改良土壤方面，、土壤酸堿度由堿性土轉變?yōu)槿跛嵝酝粒袡C質含量也有明顯增加。為在濕地正常運行的條件下評價景觀濕地的生態(tài)價值，以下試驗在5月份植物生長正常的情況下進行。 生態(tài)學指標1）景觀濕地生物多樣性：Simpson指數(shù)式中，pi為第i物種個體數(shù)占生物群落中總個體數(shù)的比例Shannonweiner指數(shù):式中，S為樣方面積取400m2。計算結果按照上述公式，填入下表：表61 植物多樣性指標（喬木） Indicators of plant diversity（Arbor）序號植物名稱個體數(shù)（ni）SimpsonShannonweiner1楊樹50樣地1：樣地2：樣地3：樣地1：樣地2：樣地3：2233101柳樹252193201銀杏0226301火炬樹0213301紅豆杉0215361紫葉李020310表62 植物多樣性指標（灌木） Indicators of plant diversity（Bush）樣地序號植物名稱個體數(shù)（ni）SimpsonShannonweiner1丁香23樣地1：樣地2：樣地3：樣地1：樣地2：樣地3：2193181多季玫瑰27215391榆葉梅722213171連翹322243101紅王子錦帶30212331四季錦帶0230301木繡球1526