潜流构建湿地氮素转化运移的理论模型研究_宋新山

第22卷　第10期2007年10月地球科学进展ADVANCESINEARTHSCIENCEVo.l22　No.10Oc.t,2007文章编号:1001-8166(2007)10-1041-07潜流构建湿地氮素转化运移的理论模型研究*宋新山1,邓　伟2,夏永云1(1.东华大学环境科学与工程学院,上海　201620;2.中国科学院成都山地灾害与环境研究所,四川　成都　610041)摘　要:构建湿地中氮素的主要存在形态为有机氮和无机氮,无机态氮主要包括氨态氮和硝态氮两种形态。一方面,这些氮素之间通过矿化、氨同化、硝化、反硝化、吸附交换、植物吸收等物理、化学及生物学过程相互联系并相互转化;另一方面在构建湿地污水处理系统中,从进水到出水,这些不同形态的氮素又随多孔介质中的饱和流发生运移。根据氮素的转化机理和溶质运移理论,以构建湿地中氮素的溶质运移模型为基础,将氮素转化的机理过程作为源汇项包括到基本模型中,由不同形态氮素的运移转化模型相联合形成构建湿地中氮素转化运移的理论模型系统。根据文献调研,给出模型系统参数的参考值,并简要介绍了模型系统的计算机语言求解方法。该模型为深入研究构建湿地中污水脱氮综合机理提供工具,其结果为以脱氮为目的的构建湿地的设计提供科学参考。关　键　词:构建湿地;氮转化机理;溶质运移;数学模型中图分类号:X171.4　　　文献标识码:A1　引　言由于构建湿地表现出的良好脱氮效果、低廉的运行和基建费用、方便的维护管理等特点[1,2],使得1990年代以后,其不但广泛地应用于生活污水和市政废水处理,而且也有一些工业废水处理的尝试和研究[3,4]。由于氮素在水环境中的转化行为较复杂,尤其是在构建湿地这样一个复杂的多相环境介质中,脱氮涉及到物理、化学和生物学过程[5,6],因此构建湿地污水脱氮机理成为研究的热点[2,6～8]。目前对于氮素转化的单个机理过程已经比较清楚,如硝化、反硝化、矿化等生化过程,传统的污水脱氮过程已有比较成熟的数学模型[9]。关于构建湿地氮素转化的机理模型研究也有很多,如将不同形态氮素转化的单过程机理模型相结合,对各种形态氮素在潜流构建湿地中的相互转化关系进行定量研究[1];通过质量平衡关系和机理模型的结合,预测构建湿地中氮素的去除效率[6,10];通过15N同位素示踪的方法,结合其生化机理过程,建立构建湿地中氮素转化模型[11]。上述研究对