植物修复对黑臭水体底泥中氮磷的去除研究

来源:用户上传      作者:杜月 胡滨 毕业亮 胡清

　　摘要：水体底泥在吸纳了大量的污染物质之后，逐渐成为引起水体污染和富营养化的内源污染源，严重时可引起水体黑臭。黑臭水体底泥的污染控制与修复对水体水质的提升和生态功能的恢复至关重要。植物修复因其投资少，对生态环境扰动小、持续有效时间长、处理污泥量大等优点而备受关注。本文对植物修复原理、高效植物筛选、植物氮磷去除效果及影响因素、植物修复注意事项等问题进行了分析研究。
　　关键词：植物修复;黑臭水体;氨磷去除
　　中图分类号：X173 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）03-0-02
　　DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.03.073
　　Removal of nitrogen and phosphorus from sediments in black and stink water by phytoremediation
　　Du Yue1，Hu Bin1，Bi Yeliang2，Hu Qing1
　　（1.School of Environmental Science and Engineering，Southern University of Science and Technology，Shenzhen Guangdong 518055，China;
　　2.College of Water Resources and Hydropower，Hebei University of Engineering，Handan Hebei 056038，China）
　　Abstract：After absorbing a large amount of pollutants，the sediment in the water body gradually becomes an endogenous pollution source that causes water body pollution and eutrophication，and can cause black body odor in severe cases.Pollution control and restoration of black and odorous water sediments are very important for the improvement of water quality and the restoration of ecological functions.Phytoremediation has attracted much attention due to its advantages such as low investment， small disturbance to the ecological environment，long duration of effective time， and large sludge treatment.This article analyzes and researches on the principles of phytoremediation，efficient plant selection， effects and factors of plant nitrogen and phosphorus removal，and precautions for phytoremediation.
　　Key words：Phytoremediation;Black smelly water body;Ammonia phosphorus removal
　　河流底泥是河流生态系统的重要组成部分。水体中污染物质的不断沉积，导致底泥中污染物质浓度高于上覆水几个数量级。近年来，随着外源污染控制力度的加大，底泥内源污染已成为引起水体污染和富营养化的重要因素，严重时可引起水体黑臭。底泥也是底栖生物的主要生存场所和掠食场所，底泥中的污染物质可以对底栖生物和水体中生物产生毒害作用，并通过生物富集和食物链的放大过程影响人类健康。对黑臭水体的底泥的处理和处置，可消除黑臭现象，改善感官效果，对提升河流水质和恢复生态功能至关重要。
　　1 植物修复原理
　　植物修复（Phytoremediation）是生物修复技术的一种，主要是通过向污染水体和底泥中引入优良的水草品种，利用水生植物的生长，吸收和降解污染物质，起到削减污染物的作用。相对于环保疏浚、原位覆盖等目前常用的工程措施，植物修复具有投入低，对生态环境的扰动小、持续有效时间长、处理污泥量大等特点，不但可以恢复和重建底泥和水体的自然生态功能，而且具有一定的观赏价值和经济价值。植物修复的概念最早在20世纪80年代，由美国科学家Chaney提出。植物修复是一个复杂的系统工程，水生植物是该系统中的主体，此外包括微生物、浮游生物、底栖生物、水生动物等多个组成部分，各部分协同作用起到对污染物质转化和去除的目的。
　　某些水生植物在生长过程中可以过量富集氮、磷、重金属等污染物质，将这些污染物质固定在生物体内，人们可以通过对植物的收割将污染物质去除。吸附作用也是植物修复过程去除污染物的重要机制之一，水生植物有巨大的比表面积，给悬浮污染物提供附着载体，从而有效的降低水体中污染物的浓度。此外，水生植物的种植有助于改善河道的水流状态，稳定河床表面、固定泥沙，加速水体中污染物质的沉降，控制底泥中污染物质的迁移和释放。Moore等选取密西西比三角洲上两条富营养化的農业排水渠，并在其中一条排水渠中种植宽叶香蒲、黑三棱、灯芯草等作物，发现与未种植植物的水渠相比，降雨期间水体中悬浮固体占总固体物质的比例从95%下降到28%。微生物是植物修复系统中重要的组成部分。水生植物发达的根系可以为微生物的栖息和繁殖场所，提高系统的生物多样性和生物量;植物根系分泌出一定的聚多糖、氨基酸等物质，可以提高微生物的代谢活性，促进难降解污染物的转化和去除;植物根系存在富氧和缺氧区，可以为生物脱氮过程提供有利的环境条件。植物修复对底泥污染物的削减通常是以上多个途径共同作用的结果。Wu等研究了人工湿地植物修复过程中不同的作用机制对沉积物中TN迁移转化的贡献，植物吸收量约占总氮去除率的8.4%～34.3%，底泥中的沉积量占20.5%～34.4%，由微生物硝化和反硝化造成的N2O排放量为0.6%～1.9%，包括N2排放、NH3挥发在内的其他TN损失约占2.0%～23.5%。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15260243.htm