金建鑫 张兴华

摘要：  为了比较张掖地区5种典型湿地植被对生活污水的净化效果，对TN、TP、NO3--N、BOD5、CODcr、NH4+-N几种水体指标开展研究的结果表明，5种湿地植被均可净化生活污水，在张掖地区利用湿地植被净化生活污水，应优先选择芦苇和菖蒲。

关键词：  张掖;  湿地植被;  污水;  净化效果

中图分类号：   S 564. 2， S 682. 2 + 4               文献标识码：   A                文章编号：1001 - 9499（2021）03 - 0046 - 04

近些年我国经济快速发展，人们生活水平得到提高的同时，水污染问题也日渐严重。为了有效解决水污染问题，多种污水处理方法应运而生，其中一种方法是人工湿地净化[ 1 - 2 ]。人工湿地是综合运用土壤、炉渣、砾石等，按照一定的量配比混合后形成具有特性效果的基底，然后再配植一些湿地植被，配合形成基底的相应理化反应，可起到有效净化污染物的效果[ 3 ]。这种净化技术的净化效果显著，也符合现代社会发展对低成本、低耗能的要求[ 4 ]。在人工湿地中，不同植被类型吸附过滤的效果有所差异，结合水体污染的实际情况针对性地选择植被进行种植，可以有效清除水体中的特性污染物，提高水体净化的效果[ 5 - 6 ]。为了筛选出适合在张掖地区种植、净化污染水体效果明显的湿地植被，选择了一些植物进行了净化效果对比研究，为提高当地湿地综合净化的能力提供技术参考。

1 试验地概况

试验地设置在甘肃省张掖市甘州区境内的张掖国家湿地公园。湿地公园的地势由南向北倾斜，地下水位较高，植被类型丰富。当地属大陆型荒漠气候，降水稀少，年均降水量在129 mm左右，年内及年际变化较大，且主要集中在6-9月，此阶段的降水量占全年总降水量的72%左右。春季降水稀少，年蒸发量远远大于降水量，达到了近2 050 mm，干旱指数比较高，达到10以上。年均日照时数3 000 h以上，年均温7 ℃左右，≥10 ℃年有效積温近2 900 ℃，年均无霜期约155天。植被类型主要包括芦苇、沼泽草甸等。在走廊平原中，该湿地公园的植被类型最为丰富，沼泽湿地内植被类型有水生、湿生2类，包括多茎萎陵菜、菖蒲、苔草、泽泻等。

2 试验材料与方法

2. 1 试验材料

人工配置生活废水，其中含有总氮（TN）28.3 mg/L、总磷（TP）0.35 mg/L、重铬酸盐（CODcr）154.2 mg/L、生化需氧量（BOD5）101.32 mg/L、硝态氮（NO3--N）0.43 mg/L、氨态氮（NH4+-N） 14.8 mg/L。供试材料为芦苇、菖蒲、水葱、慈姑、泽泻等5种当地典型的湿地植物，均来源于张掖国家湿地公园内。构建人工湿地的材料包括尼龙网、炉渣（小号粒径10～15 mm、中号粒径15～25 mm）、大粒的砾石（粒径20～30 mm）、泥沙、PVC管（直径约10 mm）等，均来源于当地的园林公司。

2. 2 试验方法

本试验共设计6个处理，分别为芦苇、菖蒲、水葱、慈姑和泽泻处理，以及不种植植被的对照处理，每个处理设5次重复。每个湿地植物处理的种植密度为4～8株/m2 [ 7 ]。

试验开始之前，先人工构建30块湿地区域（规格：18 m×5 m×0.8 m），每块湿地区域之间修筑土埂（宽约0.5m）做隔离。湿地底部为集水区，先铺上1层尼龙网，再依次铺上大粒砾石、中号炉渣、小号炉渣，填充基质厚度在25 cm左右，中间的缝隙用泥沙填充[ 8 - 9 ]。每个湿地单元区域对角线方向铺设直径约10 mm的PVC管，便于循环水的流通，且方便采集样品[ 10 ]。

试验开始于2019年4月，对试验中的5种湿地植被用微污染水进行30天左右的驯化培养。在各种湿地植被中，选出长势比较一致的栽植到人工构建的沙质基质湿地单元中，灌入自来水至饱和状态，再灌入地下水至深度超过基质层上方2 cm左右，持续培养3天左右，期间换水3～5次[ 11 ]。7月15日，在各湿地单元中倒入人工配置好的污水，通过布水管慢慢下渗，持续12 h后放水，从PVC管中取到经过各湿地单元的污水[ 11 - 12 ]。

2. 3 调查方法

在各湿地植被栽植、生长1年后，在2020年5月对各处理净化后的水体各项指标进行测定，包括TN（采取分光光度法）、TP（采用钒钼蓝法）、CODcr（采用氧化法）、BOD5（采用接种法）、NO3--N（采用分光光度法）、NH4+-N（采用分光光度法），比较各处理的指标与对照处理的变化情况，计算出各湿地植被处理对这些水质指标的去除率，计算公式为：（CK排出水的指标值-各湿地植被处理排出水的指标值）/ CK排出水的指标值×100%。每种湿地植物处理的5个重复数据取平均值进行分析[ 13 ]。

3 结果与分析

通过人工建造湿地环境，选择5种不同的湿地植被开展净化生活污水效果的研究，与未栽植湿地植被的对照处理相比，各处理对各主要水体指标的去除率结果见表1。

3. 1 TN去除效果分析

与对照处理相比，各湿地植被处理的水体指标去除率均为正值，说明各湿地植被对清除生活污水中的TN含量均有效果。且5种湿地植被的去除效果存在不同程度差异，TN去除率最高的湿地植被为芦苇（21.9%），极显著高于其他湿地植被处理;去除率排在第2位的湿地植被为菖蒲（15.6%），与水葱植被处理之间差异不显著，与慈姑、泽泻2个湿地植被处理之间的差异均达到极显著水平;去除率排在第3位的湿地植被为水葱，与芦苇处理之间差异极显著，与菖蒲、慈姑2个处理之间差异不明显，与泽泻处理之间差异显著。

3. 2 TP去除效果分析

试验选择的5种当地典型湿地植被均可降低污染水体中的TP含量，不同植被的去除效果有所差异。去除效果最好的植被为芦苇，与菖蒲处理之间差异不显著，与其他的湿地植被处理之间均达到了极显著性差异;去除率由高到低的顺序依次为菖蒲、水葱、慈姑、泽泻。菖蒲处理与水葱、慈姑、泽泻3个处理之间达到了极显著差异;水葱与慈姑处理之间差异不显著，与泽泻之间达到了极显著性差异水平;慈姑与泽泻2种湿地植被之间的差异极显著。

3. 3 CODcr去除效果分析

试验中选择的5种当地典型湿地植被对生活污水进行净化处理后，CODcr的含量均较对照有所降低，去除率为正值，不同的植被去除效果有所差异。去除效果最好的湿地植被类型为菖蒲（44.9%），与其他湿地植被之间均达到了极显著性差异，排在第2位的湿地植被为芦苇（29.8%），较其他湿地植被处理之间差异极显著，排在第3位的湿地植被为水葱（22.3%），再次分别为慈姑（11.2%）、泽泻（7.2%）。

3. 4 BOD5去除效果分析

5种湿地植被对生活污水中的BOD5有不同程度的去除效果。去除效果最好的湿地植被类型为芦苇，其次是菖蒲，两者之间差异不显著，芦苇与其他湿地植被处理之间的差异均達到了极显著水平，排在第3位的植被类型为水葱，与慈姑处理之间差异显著，与泽泻之间差异极显著，慈姑排在第4位，与排在第5位的泽泻湿地植被处理之间差异不显著。

3. 5 NO3--N去除效果分析

5种湿地植被均可降低生活污水中NO3--N的含量，去除效果表现出不同程度的差异。去除效果最好的湿地植被类型为芦苇，去除率显著高于排在第2位的水葱处理，极显著高于其他的3种湿地植被处理;排在第3位的湿地植被类型为菖蒲，极显著高于排在第4、5位的慈姑和泽泻2处理。

3. 6 NH4+-N去除效果分析

5种湿地植被均可降低生活污水中NH4+-N的含量，不同植被类型的去除效果有所差异。去除率按照由高到低的顺序依次为芦苇、菖蒲、水葱、泽泻、慈姑，其中，芦苇污水中NH4+-N的去除率极显著高于其他4种湿地植被处理，菖蒲与水葱2个湿地植被处理之间差异不显著，与慈姑、泽泻2个处理之间差异极显著，慈姑与泽泻之间差异显著。

4 结论与讨论

4. 1 湿地植被在不同的环境中会形成相应的群落，以适应环境中的变化。如果将其置于到污染的水源中，会结合环境形成相应的群落，以对污水中的各种污染指标产生不同的反应，起到净化的效果。植被的类型不同，起到的净化效果也会有所差异[ 14 - 15 ]。

4. 2 不同的湿地植被类型对生活污水均起到了很好的净化效果，其中，芦苇的净化效果最佳，对TN、TP、NH4+-N、NO3--N、BOD5、CODcr等主要水体指标的净化率均排在首位;其次是菖蒲，对 5种水体指标的净化率均排在第2位，对NO3--N的净化率排在第3位;水葱对 5种水体指标的净化率均排在第3位，对NO3--N的净化率排在第2位;净化效果最差的湿地植被类型为泽泻，对几种水体指标净化率均排在第5位，对NH4+-N的净化率排在第4位。在张掖地区，生活污水处理中的湿地植被优先选择芦苇、菖蒲，其次为水葱、慈姑，泽泻的效果最差。

4. 3 本试验仅以单种湿地植被处理对污水的净化效果进行比较，至于多种湿地植被混合栽植后对污染水体的净化效果还需要进一步开展研究。此外，关于这些适合在张掖地区污水进化中应用的湿地植被的净化机理还有待于进一步研究，以在污水净化处理中发挥出更加明显的效果。

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第1作者简介：  金建鑫（1973-），  男，  林业工程师，  主要从事湿地自然保护区建设、  湿地植被恢复、  湿地产业开发方面的工作。

收稿日期： 2021 - 01 -  06

（责任编辑：   王 岩）