不同规格生态沟渠对排水中污染物的处理能力之比较研究

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1、不同规格生态沟渠对排水中污染物的处理能力之比较研究刘福兴1,2王俊力1,2付子轼1,2*国家水体污染控制与治理科技重大专项（2017ZX07203-005）、上海市科委长三角科技联合攻关专项（17295810602）SupportedbyMajorScienceandTechnologyProgramforWaterPollutionControlandTreatment(No.2017ZX07203-005)andYangtzeRiverDeltaTechnologyProjectsofShanghaiMunicipalScienceandTechnologyCommission(No.1

2、7295810602)†通讯作者Correspondingauthor，E-mail：675421692@qq.com作者简介：刘福兴（1975-），男，吉林长春人，硕士，副研究员，主要从事水环境治理与生态修复研究。E-mail:liufuxing@126.com收稿日期：年-月-日；收到修改稿日期：（1上海市农业科学院，上海201403）（2上海低碳农业工程技术研究中心，上海201415）摘　要　利用三种不同深度规格的生态沟渠（E0.80、E1.05和E1.30），通过控制相同的表面水力负荷，比较研究了动态进水（TN0.86~6.13mg⸱L-1，TP0.11~0.28mg⸱L-1）条件下

3、对农业面源主要污染物的去除效果，同时考察其耐冲击负荷能力和适宜建造长度。结果表明：整个试验期间，三种不同深度规格的生态沟渠对铵态氮（NH4+-N）、总氮（TN）、总磷（TP）和悬浮物（SS）的去除率均达到50%以上，其中E1.30对污染物的去除效率较高，NH4+-N、TN、TP和SS的总平均去除率分别为64.8%、63.1%、71.8%和60.8%。同时，E1.30的污染物出水浓度较为稳定，且耐冲击负荷能力相对较强。进水浓度较高条件下，E1.30在TN、TP出水浓度为2mg⸱L-1和0.2mg⸱L-1时所需长度分别为27.4m和4.9m，为三种规格生态沟渠中最短。结果表明生态沟渠是有效去除农

4、业面源污染物的手段，在实际应用中可因地制宜地建设E1.30规格的生态沟渠，并可辅以高效吸附氮磷材料等其他措施，进一步提高生态沟渠对农业面源污染物的去除能力。关键词生态沟；去除效率；农业面源污染；表面水力负荷；氮；磷中图分类号X524；S19文献标识码A随着农业的快速发展，以及工业废水和城市生活污水等点源污染得到有效控制，农业面源污染的重要性越来越突出。据国家环保部2010年发布的《全国第一次污染源普查公报》，我国农业面源污染物总氮和总磷的排放量占总排放量的57.2%和67.4%，已成为水体污染的主要来源。如何有效控制农业面源污染物向水体的排放，是当前学者关注和研究的热点和难点问题。在多年研究

5、的基础上，杨林章等[1]系统总结提出了农业面源污染防控的4R技术体系“源头减量（Reduce）-过程阻断（Retain）-养分再利用（Reuse）-水体修复（Restore）”，并在全国范围内得到了推广应用。其中，过程阻断是指在污染物向水体迁移过程中，通过一些物理的、生物的以及工程的方法等对污染物进行拦截阻断和强化净化，延长其在陆域的停留时间，最大化减少其进入水体的污染物量。目前应用比较普遍的有生态拦截沟渠技术[2]、生物篱技术[3]、生态拦截缓冲带技术[4]等。其中，生态沟渠的应用最为广泛，其是传统农田排水沟渠发展而成，由沟渠、基质和植物组成，具有生态性和生物性的特殊优点，并可根据地形特征

6、来构建[5]。研究表明，生态沟渠不仅可以用来净化农田径流排水，还具有湿地生态系统的功能，在维持生态系统物种多样性、促进生态系统生产力和养分循环、净化水质等方面起着重要作用[6,7]13。生态沟渠中对径流污染物的去除净化主要通过减缓流速、植物吸收、基质吸附、泥沙沉降、微生物硝化反硝化等发挥作用[8]。生态沟渠的规格以及内部构造组合等都会影响生态沟渠对污染物的削减效果，加上农业面源污染物浓度具有极大的时空变异性，因此亟需系统考察生态沟渠的规格及其构造组成对污染物削减效果及其稳定性、耐冲击负荷能力等的影响，寻求污染物去除效率高且稳的最佳生态沟渠。为此，本研究利用我国常用的三种不同深度规格的生态沟渠

7、，通过模拟农业面源污水，比较研究了相同表面水力负荷下三种沟渠对动态连续进水条件下铵态氮（NH4+-N）、总氮（TN）、总磷（TP）和悬浮物（SS）的去除效果以及耐冲击负荷能力，并分析了进水浓度较高条件下，生态沟渠出水达到地表水环境质量V类标准（GB3838-2002）所需长度，以期为生态拦截沟渠的应用设计（规格以及长度等）提供科学参考，从而提高对农业面源污染的净化去除效果。1材料与方法1.1研究区概况试验在上