爱尔斯微课堂|湿生植物对富营养化水体修复研究（二）

经典生物操纵

非经典生物操纵

不同类型人工湿地GHG释放特征

来源:水业碳中和资讯

构建湿地后植物收割与否对去除水体氮磷以及湿地和植物本身的影响一直是争论的热点。研究认为收割对去除水体氮磷有显著的作用，Zheng等人在2年运行期内，采用2种中试规模的地面水流浮床处理被工业废水污染的城市河流，第一年采收芦苇植物和第二年生长季节结束时收获芦苇的湿地做对比。收割组湿地比未收割组有更高的密度(175芽/m²)和生物量(1.4kg/m²)，收割组氮磷去除效果略好于未收割组。

污染物在水体中滞留时间会影响植物的吸收效果，随着污染物滞留时间的延长，微生物降解废水的时间也随之延长。Holcov等人研究人工湿地在(生长期)营养期和非营养期处理水平地下水流条件下的保留时间，结果显示，冬季示踪剂的试验组保留时间和对照组保留时间几乎相等，而夏季试验组比对照组高2倍，普通芦苇可以通过蒸散(ET)将大量的水从液体转化为气体，从而延长水在系统中的滞留时间。湿地处理池塘废水的效率更高，可能是根面积形成的广泛区域，有利于废弃物的滞留和吸附以及养分的吸收。因此，在处理富营养化水体时，要考虑污染物在水体中的滞留时间。

人工湿地氮磷去除途径包括植物吸收、水体微生物降解、根际微生物降解和介质吸附。植物生长受温度、季节影响很大，在春、夏季温度较高时，生物量大，去除能力好，在冬季，生长受影响，去除营养盐的能力差；植物的种植密度对水体氮磷去除有显著的影响，在一定范围内种植密度越高去除率越高；植物耐受性体现了植物对水体的适应能力，水体中营养盐浓度以及水体其他条件对植物去除能力有显著影响，此外生长和养分去除潜力会受到许多因素的影响，如温度、水盐度和植物的生理限制。

植物去除氮磷与季节有关，夏季净化效果好于秋季。10月降低氮和磷浓度的效果比8月差很多，但不能确定植物混合组合在降低氮和磷方面比单一品种更有效。Sun等人发现盐度的增加改变了植物吸收、溶液中微生物降解和根际微生物降解的不同途径的去除贡献。不同植物构成的人工湿地在富营养化水体中遭受胁迫时，对主要污染物均有去除效果，但植物之间去除效果是有差别的，植物可以通过胁迫锻炼适应胁迫环境，相比没有受到胁迫的植物，其对水体净化能力要强。但当富营养化废水含量较高时表层流系统中藻类和浮游生物的旺盛生长，会有降低处理性能。

生物浮床植物在水体的覆盖度或者种植密度是值得关注的研究点。Iamchaturapatr认为在水生植物处理系统的有效设计中，应考虑种植面积和植物的几何形状(如根和芽)，因为基于面积计算和基于生物量计算的氮磷去除率是不同的。结果表明，浮生植物的养分去除率均以植株重量计算为最高，而大多数挺水植物的养分去除率均以种植面积计算为最高。其原因是突生植物根质量的权重大于其枝重，导致其总重量的低去除效率。这一点在比较植物净化能力中尤为重要，可见筛选条件和筛选标准是需要界定的一项重要工作。

最佳覆盖度和种植密度关系到后续水质情况，选择沉水植物金鱼藻和最佳覆盖度，Dai等人以0、20%、33%、50%的覆盖度进行评估。结果显示，浊度、TPNH₄⁺-N、Chla这些指标与覆盖度呈负相关。无显著差异情况下，基于全面考虑，20%是最佳覆盖度。该覆盖度是否与其他植物通用值得进一步研究。

如何在种植密度与污水中氮磷浓度进行匹配仍是一个疑问，水体中氮磷浓度会影响净化效果，种植密度会影响净化效果，在穗花狐尾藻和金鱼藻能有效控制浮游植物的生物量并改善水体SD(透明度)的研究中，密度为10株/m²穗花狐尾藻和密度为20株/m²金鱼藻的围隔水体中ρ(TN)和ρ(TP)均明显下降，SD增加，浮游植物多样性明显增加，水体营养状态指数(TSIM)明显下降；但高密度沉水植物可能造成水体ρ(Chla)和营养盐含量的反弹。前人模拟浮萍对2种水平的氮和磷单一居民生活污水的营养物处理表明，氮含量越高，溶解氨含量越高，去除率越高，氮在厌氧中的主要形式为溶解铵，这是浮萍的首选氮源，但随着氮含量升高，pH增高，最终会抑制其生长。沉水植物种植密度越合理，越有利于改善水质。湿生植物与其他处理技术相结合可能是一种去除有机物和养分的可行方案。

基本营养物质如氮、磷、钾的相对可利用性与湿地植被物种组成有关，与湿地植被物种组成的变化有关机制仍不清晰，与氮磷比和养分供应水平下混合生长的植物种类组成，湿地植物吸收能力不同，这一机制也不清楚。植物之间根重比、地上总生物量的相对贡献差异与种间生物量氮和磷浓度的差异无关，植物之间氮和磷吸收速率有差异，这可能是由于根系生物量分配的差异造成的。氮磷供应比的影响应始终在总养分供应的不同水平上进行研究，因为这2个因素是相互作用的。植物作为生态系统的一部分，其进行有机质生产和根区氧释放是影响养分转化和固存的关键因素。