濕地對水庫庫灣水體中氮磷去除效果的研究
——以新勝水庫為例

熊 鷹

（重慶水利電力職業技術學院，重慶 402160）

濕地對水庫庫灣水體中氮磷去除效果的研究
——以新勝水庫為例

熊 鷹

（重慶水利電力職業技術學院，重慶 402160）

濕地生態系統是地球上一種重要生態系統，通過土壤吸附、揮發、植物吸收、微生物分解等作用，可在一定程度上去除水中氮、磷等物質的含量。通過在水庫庫灣岸邊濕地栽種適宜的不同種類的植物，研究濕地對氮、磷的去除效果。

濕地；氮磷；去除效果

隨著經濟的飛速發展，相伴的是與日俱增的環境惡化，水資源污染。對于作為飲用水水源地的湖泊、水庫，其主要的污染源來自農業面源污染，尤其是農業面源污染所帶來的氮磷可造成水體富營養化。而在水庫的庫灣，由于水體流速變小、水交換能力減弱，污染物擴散與遷移速率減小，更容易出現氮磷超標。本文以梁平新勝水庫為例，研究濕地對水庫庫灣水體中氮磷的去除效果。

1 新勝水庫概況

1.1 水庫自然地理狀況及污染現狀

梁平縣新勝水庫位于新盛鎮高陽村境內，新盛鎮西北方向，距梁平縣城46km，是一座以農業灌溉為主，兼有防洪及農村人畜飲水等綜合利用功能的小（一）型水庫。水庫庫區周邊存在的主要污染有生活污水污染、農業面源污染、生活垃圾污染、禽畜養殖污染等。

在水庫周邊有蔣家院子、新廟梁梁、四季棋和羅家院子4個居民點，約20戶住戶，且多數居民住房緊鄰水庫，居民生活污水直接入庫，對水庫有機物、總氮、總磷指標的影響較為突出，特別是造成水庫的高錳酸鹽指數達到6.8mg/L，使水庫水質無法滿足Ⅲ類水質標準。

在水庫匯水面積內，存在著面積較廣的農田，水庫收集到的雨水中化肥的成分較多。研究表明，目前使用化肥對農業面源污染主要表現是氮磷鉀比例不協調，而且氮肥稍多，造成肥料當季利用率不高，會對水庫總氮指標帶來沖擊。

庫區周邊水庫尤其是左側的庫尾段，居民養殖了大量的禽畜。由于疏于管理，禽畜隨意放養，致使產生的污染不能得到及時的處理；對于蔣家院子村段的家畜特別是牛的養殖，農戶只是將糞便收集到露天便池內，經風吹日曬，造成臭氣濃度嚴重超標，空氣污濁，人居環境惡化，若是遭遇雨水沖刷，其攜帶的較高濃度的有機物、氮、磷等污染物，將會直接排入水庫，造成水庫高錳酸鹽指數、總氮、總磷等指數超標，致使水庫水體無法滿足Ⅲ水體的水質標準。

在水庫壩體右側，有一塊荒山區域，山體裸露，植被覆蓋較少，在降雨時，對地表的直接沖刷較為嚴重，會造成大量水土流失。水土流失常攜帶大量的化肥、農藥等殘余有害有毒物質進入水庫，污染水體，使水體富營養化，水質惡化。

1.2 水庫生態修復現狀

梁平縣水務局于2013年底投入了90多萬元對水庫進行了生態修復，采取的主要工程措施有岸邊植被帶、自然濕地、人工濕地、生態浮床、生態隔離等。這些措施在一定程度上改善了水庫水質。但仍存在一定問題，如生態修復的植物配置過于單一；項目完工后，對水庫的管理沒有跟上；種植的許多水生和護岸植物被雜草取代，大量植物枯死沒有及時補種，浮床材料老化、沒有及時維護、更換；水庫周邊農業面源污染、生活垃圾污染依舊存在等多種問題。

1.3 水庫庫灣現狀水質

新勝水庫高錳酸鹽指數檢測值比《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002）中Ⅲ類水質標準限值稍高；總氮和總磷接近Ⅲ類水質標準限值。

2 濕地對氮、磷等污染物去除原理

2.1 氮的去除原理

氮元素在水中的存在形態主要有硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氨氮等。各形態的氮在濕地系統中的去除途徑主要包括土壤吸附、揮發、植物攝取及硝化和反硝化。土壤主要吸附水中的NH4+-N，但在一定條件下又能被解析出。揮發作用主要也是去除NH4+-N，但其揮發量與水體的pH值有關，只有當水體偏堿性時，才有較顯著的揮發效果，當pH值小于8.5時，揮發效果并不顯著，但一般水庫的pH值都在6～9之間。因此，土壤吸附和揮發作用對水庫氮的去除效果并不顯著。濕地對氮的去除主要是通過植物吸收和微生物的硝化和反硝化作用。氮僅僅依靠植物的吸收作用也只能去除少部分的氮。但植物在濕地系統中起著至關重要作用，因為植物具有龐大的根系系統，錯綜復雜的根系及土壤顆粒間空隙為硝化與反硝化作用提供良好的好氧、厭氧及缺氧環境，且根系區附著的多種微生物在凈化水質方面發揮著至關重要作用。氮去除過程中起主要作用的微生物有氨化細菌、亞硝化細菌、硝化細菌和反硝化細菌。硝化作用是將氨氧化成硝酸鹽，參與此過程的微生物主要是亞硝化細菌和硝化細菌；反硝化作用主要是將硝酸鹽還原成 N2或N2O 釋放到空氣中，從而將水體中的氮元素[1-3]去除。

2.2 磷的去除原理

P濃度降低。溶解態的磷主要被微生物吸取，過量的磷被聚磷菌攝取與微生物成為一體而被去除。其中基質吸附去除的速率最快，植物的吸收作用相對較慢，而且植物吸收后在植物枯萎時還能將吸附量釋放到水體中，所以濕地系統中在植物枯萎時期應將植物盡早收割[4-5]。

3 水庫庫灣濕地植物設計

3.1 濕地植物配置原則

（1）“仿”—仿生原則。根據植物習性和自然界植物群落形成的規律，仿照自然界植物群落的結構形成，經藝術提煉而成，即“師法自然、雖由人為、宛自天開”。

（2）“多”—植物多樣性原則。盡可能多地運用植物種類，達到生態多樣性要求。

（3）“位”—生態位原則。應充分考慮物種的生態位特征，合理選配植物各類，避免種間直接競爭，形成結構合理、功能健全、種群穩定的復層群落結構。

（4）“景”—景觀藝術性原則。植物配置不是綠色植物的簡單堆積，也不是一味的返樸歸真，而是審美基礎上的藝術配置，達到“源于自然而又高于自然”。另外，由于設計的濕地系統是周圍景觀的一部分，因而必須將構建的人工濕地融入其中而不是獨立于景觀之外，這在植物選擇中也應考慮。

（5）“適”—適地適種原則。植物生長受多種因素的影響，日照、溫度、濕度、土壤、地形等都將影響植物的生長，濕地中所選植物應能在該地區正常生長。同時，所選擇的植物將不對當地的生態環境構成隱患或威脅，具有生態安全性。因此應盡可能選用鄉土植物，保證效果的穩定性[6-7]。

（6）“強”—凈化能力強原則。為了提高濕地對氮、磷的去除效率，應盡量選擇去除能力強的植物。對氮、磷去除效果較好的植物有鳳眼蓮、蘆葦、茭白等。

3.2 植物配置設計

新勝水庫庫灣濕地屬岸坡濕地，外形呈弧狀分布，臨近水體的邊界隨水位波動而變化較大，包括漫灘等區域。濕地內部具有一定的坡度[8]，按照地形從高到低依次配置耐濕喬木、耐濕灌木、濕生草本、挺水植物、漂浮植物和沉水植物相結合的方式。選用了垂柳、云南黃素馨、八角金盤、蘆竹、春羽、水蔥、香蒲、黃花鳶尾、美人蕉、再力花、大薸、荇菜、黑藻和菹草。

4 試驗觀測

主要觀測植物的生長情況和水質改變情況。植物生長情況：植物生長情況根據植物的生長期進行觀測，其中植物成活率采用樣方測定，株高采用直尺和皮尺進行，生物量采用刈割收集稱重進行。水質監測：監測時間主要根據水庫的水文周期和水生態修復植物的生長周期確定。平時每月監測1次，水庫栽種植物后，加密監測，在植物的生長周期內每月監測2次。植物種植完成后連續監測6個月。監測指標包括高錳酸鹽指數、氨氮、總氮、總磷。

5 水庫庫灣氮、磷去除效果

在濕地植物載種完成后，連續6個月監測水庫庫灣水質，其中高錳酸鹽指數從6.81mg/L降低到3.44，總磷從0.07mg/L將到0.06mg/L，氨氮、總氮濃度沒有明顯變化。

分析其原因，濕地對氮磷的去除效果除了與栽種的植物種類有關，還與植物的栽種時間、植物生長情況、水庫水體的pH值、水庫水體氮、磷本底值等有關。新勝水庫庫灣濕地植物栽種時間在6月，錯過了植物生長的黃金期，因此濕地植物對氮、磷的吸收效果降低。同時，水庫水體氨氮、總氮濃度本底值較低，植物和濕地能夠吸收、吸附的氮、磷有限，導致氮、磷的去除率不是很高。

[1] 張榮社.自由表面人工濕地脫氮效果中試研究[J].環境污染治理技術與設備，2002，3（12）：9-12.

[2] 王霞.潛流人工濕地除氮機理的研究進展[J].電力環境保護，2007，23（2）：46-48.

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[4] 高蕊.自然濕地去除農田排水中氮磷的試驗研究[D].吉林大學碩士論文.

[5] 張建，黃霞，魏杰，等.地下滲濾污水處理系統的氮磷去除機理[J].中國環境科學，2002，22（5）：438-441.

[6] 楊華.淺析人工濕地植物的選擇原則[J].廣東水利水電，2010，（11）：101-102.

[7] 牛曉軍.我國人工濕地植物系統的研究進展[J].四川環境，2005，24（5）：45-47.

[8] Werner A D，Lockington D A.Tidal impacts on riparian salinities near estuaries[J].Journal of Hydrology，2006，328（3-4）：511-522.

Effect of Wetland on Nitrogen and Phosphorus Removal in the Water of Reservoir——take the Xinsheng Reserνoir as an Example

Xiong Ying

The ecological system of wetland is an important ecosystem on earth，through the soil adsorption，volatilization，plant uptake and microbial decomposition and so on，in a certain degree of removing nitrogen and phosphorus content in water and other substances.The effect of wetland on nitrogen and phosphorus removal was studied by using different kinds of plants in the wetland of reservoir bay.

wetland；nitrogen and phosphorus；removal efficiency

X524

A

1003–6490（2016）10–0073–02

2016–10–06

重慶水利電力職業技術學院校級科研項目（K201406）。

熊鷹（1983—），女，重慶忠縣人，講師，主要研究方向為水環境、水資源等。