植物吸收对模拟污水净化系统去除氮、磷贡献的研究

土壤(Soils)，2008，40(3)：412-419植物吸收对模拟污水净化系统去除氮、磷贡献的研究①张志勇，王建国，杨林章，冯明雷(中国科学院南京土壤研究所，南京2l0008)摘要：采用炉渣、沸石和土壤为基质，黑麦草(Loliummutliflorum)、水芹(Oenanthejavanica)和香根草(VetiveriaZizanloides)为植被模拟了不同基质人工湿地和无基质的浮床植物净化系统，研究了3种植物在4种净化系统内对生活污水N、P的吸收和去除作用。结果表明：3种植物在各净化系统中均能正常生长，总生物量干重在121．8～557．4g／m之间，均以黑麦草最高。4种净化系统中，黑麦草、水芹和香根草的地上部N、P平均含量分别为26．33、3．33mg儋，24．08、2．64medg和l2-39、1．41mg／g：地下部N、P平均含量分别为8．92、1．52mg／g，19．39、2、55mg／g和l0．85、1．33mg／g。浮床系统因承受的N、P负荷较高且不存在基质，3种植物的地上部、地下部N、P平均含量几乎均高于各基质人工湿地。4种净化系统中，黑麦草对N、P的吸收能力均明显高于水芹和香根草，3种植物的N、P总吸收量分别为：(黑麦草)5．26～l1．73、0．72～1．31g／m，(水芹)1．88～8．D8、O．18～1．83g／m，(香根草)0．86～2．44、O．07～0、79g／m，各植物的N、P吸收量均以浮床系统最高。植物对N、P的吸收量主要取决于自身的生物量和N、P含量。黑麦草吸收的N、P量分别占4种净化系统N、P去除总量的39-3％～59．4％和88．9％～9&3％，其对N、P的吸收已成为各净化系统去除N、P的主要机制。水芹和香根草对N的吸收仅是各净化系统去N的一个途径，其贡献率分别为：l0．2％～37．6％和4．8％～17．7％：水芹和香根草对P的吸收量占浮床系统去P总量的96．4％和83、2％，是系统除P的主要机制，但其对3种基质湿地的去P贡献则很小。关键词：人工湿地：浮床系统；生活污水氮、磷吸收量：去除贡献中图分类号：XI7目前，在众多污水治理技术中，人工湿地因具有投资小及运行费用低、管理方便、对负荷变化的适应性强、出水具有一定的生物安全性及生态环境效益显著等优点，已被广泛用于处理各类污水[】咱】。近年来，新出现的直接利用水生或陆生植物净化富营养化水体的技术(简称“浮床植物技术”)，由于可原位处理污水且适应各种水深及能够产生相当的经济效益[71，而得到了快速的推广，也已成为控制和修复富营养化水体的主要技术之一。其净化的富营养化水体也不再局限于工业废水、富营养化湖、河水和养殖水[8-12J，开始转向生活污水【l3】和化粪池污水【¨J等水体。植被作为人工湿地和浮床植物净化系统的重要组成部分，在污水的净化过程中起着重要作用。研究表明：植物不仅自身能够吸收、同化一部分N、P等污染物【”】，还能通过植物一微生物之间的相互作用，促进系统的硝化和反硝化作用来强化其净化能力。植物的吸收作用被一些学者认为是人工湿地去除N、P等污染物的主要途径[15-16】。浮床植物系统不存在基质填料，与人工湿地相比，植物的吸收作用对系统内N、P等污染物的去除贡献则可能更大。植被对N、P等污染物的吸收同化能力受诸多因素的影响，如植物种类、生物量、污染物蓄积强度、根系发达程度以及气候等[17-18】，在这些因素综合影响下，不同植被构成的污水净化系统对N、P等污染物的去除效果存在差异。因此，开展植物吸收同化能力的比较研究对提高人工湿地和浮床植物系统的净化效率极为重要。目前已筛选出可应用于污水处理的水生或陆生植被已达几十种【】”，其中黑麦草(Loliummutliflorum)、水芹(Oenanthejavanica)和香根草(VetiveriaZizanioides)均可有效地去除污水中的N和P[4,19-20]，但以往有关3种植被的研究主要涉及污水的净化效果，而针对3种植物对污水N、P的吸收能力和去除作用的研究极少。本研究在温室内分别以炉渣、沸石和土壤为基质，黑麦草、水芹和香根草为植被模拟了人工湿地和浮床植物净化系统，拟比较不同类型污水净化系统环境下3种植物对N、P的吸收和去除能力，以期为深入研究不同种类植被在污水净化中的作用提供科学依据。①基金项目：科技部863课题“河网区面源污染控制成套技术(2002AA601012)”资助。’通讯作者fIzyang@issas．ac、en)作者简介：张志勇(1977_-)，男，河北唐山人，博士研究生，主要从事面源污染治理技术研究。E-mail：zyzhang@issas．ae．cn维普资讯http://www.cqvip.com第3期张志勇等：植物吸收对模拟污水净化系统去除氮、磷贡献的研究413