典型生态拦截措施水质净化效果研究 （四）

3 讨论

3.1不同生态拦截系统削减率差异原因分析

生态拦截系统是一种特殊的湿地生态系统，具有排灌功能和良好的景观效果，其内部环境条件能够使植物和微生物等维持较好生物稳定性，从而达到净化水质的目的。本试验条件下，4种生态拦截系统净化效率最佳的为生态沟渠+表流库塘，这是因为与其余3个系统相比，生态沟渠+表流库塘不仅大大提升了水力停留时间（水力停留时间分别是生态沟渠、表流库塘和潜流库塘的1.44、1.83和1.57倍），而且还使水生植物存量更大（水生植物面积分别是生态沟渠、表流库塘和潜流库塘的2.94、1.89和2.25倍），加上系统维护良好，使削减净化效率进一步加强。因此，在具体应用其余3个系统时，需定时对系统进行维护，比如定期清淤疏浚、采收水生植物、去除死亡根系等。本研究中生态沟渠+表流库塘系统对TN和TP的平均去除率为59.66%和55.99%，与朱金格等[21]在太湖区研究的TN和TP平均去除率为59.60%和51.69%较接近，这进一步证明生态沟渠+表流库塘系统应用性较广，可为洱海流域农田尾水的处理提供一种参考。

有研究表明，潜流人工湿地对COD的去除率为64%~82%，本研究结果却表明，潜流库塘对COD的去除率仅在15.20%~49.15%，平均去除率仅为34.29%。这应与本研究所选潜流人工湿地或因运行时间较久，相关基质的物理吸附及化学反应(络合作用) 达到一定限度，导致对COD的去除效果逐渐降低；另外当基质吸附达到饱和时，基质中吸附的污染物可能会释放进入水体，使湿地对COD去除效率进一步降低，因此在实际应用潜流人工湿地时应注意选择合适基质粒径和级配以及优化潜流人工湿地工艺等。

刘福兴和田昌等研究表明生态沟渠对TN、TP的平均去除率均高达50%以上，本研究表明生态沟渠对TN、TP的平均去除率为40.59%、21.03%。这是因为刘福兴和田昌研究的生态沟渠观察期较短，仅集中在20 d和5个月，加上不同的研究生态沟渠长度不同，配备的水生植物也各异等，导致以往研究与本研究削减效果各有差异。本研究结果还表明表流库塘对TN的平均去除率仅为37.60%，但张俊朋研究表明表流库塘对TN平均去除率在70%以上，这应与张俊朋研究系统本底值很低，进水为自来水，植物种类配备单一，本研究进水则为农田尾水，本底值较高，配备植物也较多有关。

本研究证实，2019年9~10月，除生态沟渠+表流库塘COD削减率下降外，其余系统TN、TP和COD削减率均逐月上升，这是因为其余系统水生植物2019年8月种植后，9月和10月正好处于旺盛生长期，植物吸收污染物能力较强，微生物活动频繁，加速了水体污染物的分解。生态沟渠+表流库塘2019年9~10月COD削减率逐月下降原因，则应与该系统运行之初（2019年9月）削减率便较高，为52.62%，已达系统较高的削减效率等有关，但具体原因有待进一步分析研究。4个系统TN、TP和COD削减率均在11月、12月或1月出现削减效果较低的情况，这与此3个月是冬季，温度较低，植物枯萎死亡，微生物活动降低，导致生态拦截系统削减率下降有关。

3.2 不同生态拦截系统出水水质差异原因分析

经生态拦截措施净化后，出流TN、TP和COD浓度较低的系统分别为潜流库塘、表流库塘和生态沟渠+表流库塘，是因为3个系统分别对应的进水口TN、TP和COD浓度较低，加上3个系统水面面积、水容量和水生植物面积也较大，致使3个系统污染物拦截能力更强，因此出水口污染物浓度更低，水质便更好。

本研究对4种生态拦截系统削减效果做了比较，表明生态沟渠+表流库塘削减效果较好，在实际中可进一步推广应用。但为全面掌握生态拦截系统对农业面源污染物的净化效果，以后应进一步研究典型生态拦截措施相同单位面积、单位时间内负荷削减率的异同。

4 结论

（1）改建的4个系统都对水体污染物TN、TP和COD具有较强的净化作用。4个系统对污染物TN、TP和COD的平均净化效果由大到小分别为生态沟渠+表流库塘（59.66%、55.99%和38.33%）、潜流库塘（42.13%、31.31%和34.29%）、表流库塘（37.60%、27.69%、26.07%）和生态沟渠（40.59%、21.03%、25.25%）。生态沟渠和生态沟渠+表流库塘进水浓度较高时，系统对污染物的削减效果较强，潜流库塘和表流库塘进水浓度和系统对污染物削减效果间相关性不强。

（2）参照《国家农田灌溉水质标准》（GB 5084-2005）和《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002），生态沟渠和表流库塘出水全年可用于水作和旱作灌溉，生态沟渠出流TN和TP浓度有4个月和11个月达到Ⅴ类和Ⅳ类水质要求，表流库塘出流TN、TP和COD浓度有3个月、11个月和3个月可达到Ⅴ类、Ⅳ类和Ⅴ类水质要求，潜流库塘出水全年各月可用于旱作灌溉，9个月可用于水作灌溉，TN、TP和COD浓度有10个月、6个月和2个月可达到Ⅳ类水质要求；生态沟渠+表流库塘出水全年各月可用于各类型农田灌溉，TN、TP和COD浓度有3个月、10个月和10个月可达到Ⅴ类水质要求。

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