張掖地區不同濕地植被凈化生活污水效果分析

金建鑫 張興華

摘要：? 為了比較張掖地區5種典型濕地植被對生活污水的凈化效果，對TN、TP、NO3--N、BOD5、CODcr、NH4+-N幾種水體指標開展研究的結果表明，5種濕地植被均可凈化生活污水，在張掖地區利用濕地植被凈化生活污水，應優先選擇蘆葦和菖蒲。

關鍵詞：? 張掖;? 濕地植被;? 污水;? 凈化效果

中圖分類號：? ?S 564. 2， S 682. 2 + 4? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：? ?A? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1001 - 9499（2021）03 - 0046 - 04

近些年我國經濟快速發展，人們生活水平得到提高的同時，水污染問題也日漸嚴重。為了有效解決水污染問題，多種污水處理方法應運而生，其中一種方法是人工濕地凈化[ 1 - 2 ]。人工濕地是綜合運用土壤、爐渣、礫石等，按照一定的量配比混合后形成具有特性效果的基底，然后再配植一些濕地植被，配合形成基底的相應理化反應，可起到有效凈化污染物的效果[ 3 ]。這種凈化技術的凈化效果顯著，也符合現代社會發展對低成本、低耗能的要求[ 4 ]。在人工濕地中，不同植被類型吸附過濾的效果有所差異，結合水體污染的實際情況針對性地選擇植被進行種植，可以有效清除水體中的特性污染物，提高水體凈化的效果[ 5 - 6 ]。為了篩選出適合在張掖地區種植、凈化污染水體效果明顯的濕地植被，選擇了一些植物進行了凈化效果對比研究，為提高當地濕地綜合凈化的能力提供技術參考。

1 試驗地概況

試驗地設置在甘肅省張掖市甘州區境內的張掖國家濕地公園。濕地公園的地勢由南向北傾斜，地下水位較高，植被類型豐富。當地屬大陸型荒漠氣候，降水稀少，年均降水量在129 mm左右，年內及年際變化較大，且主要集中在6-9月，此階段的降水量占全年總降水量的72%左右。春季降水稀少，年蒸發量遠遠大于降水量，達到了近2 050 mm，干旱指數比較高，達到10以上。年均日照時數3 000 h以上，年均溫7 ℃左右，≥10 ℃年有效積溫近2 900 ℃，年均無霜期約155天。植被類型主要包括蘆葦、沼澤草甸等。在走廊平原中，該濕地公園的植被類型最為豐富，沼澤濕地內植被類型有水生、濕生2類，包括多莖萎陵菜、菖蒲、苔草、澤瀉等。

2 試驗材料與方法

2. 1 試驗材料

人工配置生活廢水，其中含有總氮（TN）28.3 mg/L、總磷（TP）0.35 mg/L、重鉻酸鹽（CODcr）154.2 mg/L、生化需氧量（BOD5）101.32 mg/L、硝態氮（NO3--N）0.43 mg/L、氨態氮（NH4+-N） 14.8 mg/L。供試材料為蘆葦、菖蒲、水蔥、慈姑、澤瀉等5種當地典型的濕地植物，均來源于張掖國家濕地公園內。構建人工濕地的材料包括尼龍網、爐渣（小號粒徑10～15 mm、中號粒徑15～25 mm）、大粒的礫石（粒徑20～30 mm）、泥沙、PVC管（直徑約10 mm）等，均來源于當地的園林公司。

2. 2 試驗方法

本試驗共設計6個處理，分別為蘆葦、菖蒲、水蔥、慈姑和澤瀉處理，以及不種植植被的對照處理，每個處理設5次重復。每個濕地植物處理的種植密度為4～8株/m2 [ 7 ]。

試驗開始之前，先人工構建30塊濕地區域（規格：18 m×5 m×0.8 m），每塊濕地區域之間修筑土埂（寬約0.5m）做隔離。濕地底部為集水區，先鋪上1層尼龍網，再依次鋪上大粒礫石、中號爐渣、小號爐渣，填充基質厚度在25 cm左右，中間的縫隙用泥沙填充[ 8 - 9 ]。每個濕地單元區域對角線方向鋪設直徑約10 mm的PVC管，便于循環水的流通，且方便采集樣品[ 10 ]。

試驗開始于2019年4月，對試驗中的5種濕地植被用微污染水進行30天左右的馴化培養。在各種濕地植被中，選出長勢比較一致的栽植到人工構建的沙質基質濕地單元中，灌入自來水至飽和狀態，再灌入地下水至深度超過基質層上方2 cm左右，持續培養3天左右，期間換水3～5次[ 11 ]。7月15日，在各濕地單元中倒入人工配置好的污水，通過布水管慢慢下滲，持續12 h后放水，從PVC管中取到經過各濕地單元的污水[ 11 - 12 ]。

2. 3 調查方法

在各濕地植被栽植、生長1年后，在2020年5月對各處理凈化后的水體各項指標進行測定，包括TN（采取分光光度法）、TP（采用釩鉬藍法）、CODcr（采用氧化法）、BOD5（采用接種法）、NO3--N（采用分光光度法）、NH4+-N（采用分光光度法），比較各處理的指標與對照處理的變化情況，計算出各濕地植被處理對這些水質指標的去除率，計算公式為：（CK排出水的指標值-各濕地植被處理排出水的指標值）/ CK排出水的指標值×100%。每種濕地植物處理的5個重復數據取平均值進行分析[ 13 ]。

3 結果與分析

通過人工建造濕地環境，選擇5種不同的濕地植被開展凈化生活污水效果的研究，與未栽植濕地植被的對照處理相比，各處理對各主要水體指標的去除率結果見表1。

3. 1 TN去除效果分析

與對照處理相比，各濕地植被處理的水體指標去除率均為正值，說明各濕地植被對清除生活污水中的TN含量均有效果。且5種濕地植被的去除效果存在不同程度差異，TN去除率最高的濕地植被為蘆葦（21.9%），極顯著高于其他濕地植被處理;去除率排在第2位的濕地植被為菖蒲（15.6%），與水蔥植被處理之間差異不顯著，與慈姑、澤瀉2個濕地植被處理之間的差異均達到極顯著水平;去除率排在第3位的濕地植被為水蔥，與蘆葦處理之間差異極顯著，與菖蒲、慈姑2個處理之間差異不明顯，與澤瀉處理之間差異顯著。

3. 2 TP去除效果分析

試驗選擇的5種當地典型濕地植被均可降低污染水體中的TP含量，不同植被的去除效果有所差異。去除效果最好的植被為蘆葦，與菖蒲處理之間差異不顯著，與其他的濕地植被處理之間均達到了極顯著性差異;去除率由高到低的順序依次為菖蒲、水蔥、慈姑、澤瀉。菖蒲處理與水蔥、慈姑、澤瀉3個處理之間達到了極顯著差異;水蔥與慈姑處理之間差異不顯著，與澤瀉之間達到了極顯著性差異水平;慈姑與澤瀉2種濕地植被之間的差異極顯著。

3. 3 CODcr去除效果分析

試驗中選擇的5種當地典型濕地植被對生活污水進行凈化處理后，CODcr的含量均較對照有所降低，去除率為正值，不同的植被去除效果有所差異。去除效果最好的濕地植被類型為菖蒲（44.9%），與其他濕地植被之間均達到了極顯著性差異，排在第2位的濕地植被為蘆葦（29.8%），較其他濕地植被處理之間差異極顯著，排在第3位的濕地植被為水蔥（22.3%），再次分別為慈姑（11.2%）、澤瀉（7.2%）。

3. 4 BOD5去除效果分析

5種濕地植被對生活污水中的BOD5有不同程度的去除效果。去除效果最好的濕地植被類型為蘆葦，其次是菖蒲，兩者之間差異不顯著，蘆葦與其他濕地植被處理之間的差異均達到了極顯著水平，排在第3位的植被類型為水蔥，與慈姑處理之間差異顯著，與澤瀉之間差異極顯著，慈姑排在第4位，與排在第5位的澤瀉濕地植被處理之間差異不顯著。

3. 5 NO3--N去除效果分析

5種濕地植被均可降低生活污水中NO3--N的含量，去除效果表現出不同程度的差異。去除效果最好的濕地植被類型為蘆葦，去除率顯著高于排在第2位的水蔥處理，極顯著高于其他的3種濕地植被處理;排在第3位的濕地植被類型為菖蒲，極顯著高于排在第4、5位的慈姑和澤瀉2處理。

3. 6 NH4+-N去除效果分析

5種濕地植被均可降低生活污水中NH4+-N的含量，不同植被類型的去除效果有所差異。去除率按照由高到低的順序依次為蘆葦、菖蒲、水蔥、澤瀉、慈姑，其中，蘆葦污水中NH4+-N的去除率極顯著高于其他4種濕地植被處理，菖蒲與水蔥2個濕地植被處理之間差異不顯著，與慈姑、澤瀉2個處理之間差異極顯著，慈姑與澤瀉之間差異顯著。

4 結論與討論

4. 1 濕地植被在不同的環境中會形成相應的群落，以適應環境中的變化。如果將其置于到污染的水源中，會結合環境形成相應的群落，以對污水中的各種污染指標產生不同的反應，起到凈化的效果。植被的類型不同，起到的凈化效果也會有所差異[ 14 - 15 ]。

4. 2 不同的濕地植被類型對生活污水均起到了很好的凈化效果，其中，蘆葦的凈化效果最佳，對TN、TP、NH4+-N、NO3--N、BOD5、CODcr等主要水體指標的凈化率均排在首位;其次是菖蒲，對 5種水體指標的凈化率均排在第2位，對NO3--N的凈化率排在第3位;水蔥對 5種水體指標的凈化率均排在第3位，對NO3--N的凈化率排在第2位;凈化效果最差的濕地植被類型為澤瀉，對幾種水體指標凈化率均排在第5位，對NH4+-N的凈化率排在第4位。在張掖地區，生活污水處理中的濕地植被優先選擇蘆葦、菖蒲，其次為水蔥、慈姑，澤瀉的效果最差。

4. 3 本試驗僅以單種濕地植被處理對污水的凈化效果進行比較，至于多種濕地植被混合栽植后對污染水體的凈化效果還需要進一步開展研究。此外，關于這些適合在張掖地區污水進化中應用的濕地植被的凈化機理還有待于進一步研究，以在污水凈化處理中發揮出更加明顯的效果。

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第1作者簡介：? 金建鑫（1973-），? 男，? 林業工程師，? 主要從事濕地自然保護區建設、? 濕地植被恢復、? 濕地產業開發方面的工作。

收稿日期： 2021 - 01 -? 06

（責任編輯：? ?王 巖）