人工濕地植物水質(zhì)凈化作用的數(shù)值模擬研究

杜彥良，張雙虎，王利軍，毛戰(zhàn)坡，馬曉宇

（1.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院，北京 100038；2.北京市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，北京 100038；3.中國(guó)電建集團(tuán)有限公司，北京 100038）

1 研究背景

人工濕地被廣泛用于生態(tài)修復(fù)及環(huán)境改善中，濕地對(duì)水體的凈化作用是濕地的重要功能之一。關(guān)于濕地植物對(duì)水體氮磷的去除效果及機(jī)理，有大量的實(shí)驗(yàn)研究成果［1］。不同類型植物凈化效果存在差異［2-3］，合理的濕地植物配置可提高凈化效果［4］，植物密度及分布也會(huì)影響污染物去除率［5］。總結(jié)植物對(duì)水體的凈化機(jī)理主要表現(xiàn)在4 個(gè)方面。首先是物理上的阻流作用，導(dǎo)致顆粒沉降、溶質(zhì)輸移快慢及路徑發(fā)生變化等。其次，植物可改變水體溶解氧（DO）含量，沉水植物的光合作用能直接提高水中DO［6］，挺水植物通過(guò)根莖通氣組織將葉片產(chǎn)生的氧氣輸運(yùn)至根部［7］，通過(guò)高精儀器可監(jiān)測(cè)到根部附近的泌氧量［8］。不同植物類型泌氧強(qiáng)度不同，從大至小為：蘆葦＞香蒲＞荇菜＞水芹菜＞荷花［9］，受植物光合作用和呼吸作用影響，水體中DO 濃度呈晝夜周期性變化，在根系一定深度的底泥中，形成好氧及厭氧交替變化的環(huán)境，有利于硝化及反硝化作用的進(jìn)行，去除濕地中的氮［10］。第三，植物生長(zhǎng)提供了基質(zhì)微生物的代謝的能量“碳源”［11］，根系環(huán)境成為大量微生物及底棲生物的棲息場(chǎng)所，被認(rèn)為地球上最富有活性界面之一［10］。植物根部附近的好氧環(huán)境，促使微生物及底棲生物的生長(zhǎng)和繁殖，加快營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的有機(jī)降解及消耗［12］。 最后，植物的生長(zhǎng)吸收水體中的營(yíng)養(yǎng)鹽，有研究指出濕地植物對(duì)氮磷的吸收量小于微生物作用對(duì)氮磷的去除量［13］。……