天然湿地水质净化研究进展
时间:2025-07-08
时间:2025-07-08
自然湿地 水质净化 氮磷等去除机制
第28卷第5期2009年09月
地理科学进展
PROGRESSINGEOGRAPHY
Vol.28,No.5Sept.,2009
自然湿地水质净化研究进展
姚鑫1,2,3,杨桂山1,3
(1.中国科学院南京地理与湖泊研究所,南京210008;2.中国科学院研究生院,北京100049;
3.中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室,南京210008)
摘要:自然湿地应用于水质净化具有重要的生态、经济价值,近年来得到了广泛的重视。对于引起水体富营养化的
主要污染物质氮、磷,湿地去除它们的机理主要在于土壤、微生物、植物的相互协同作用,同时自然湿地的面积、结构、分布位置等条件对湿地的去污效果产生一定的影响。3种不同类别自然湿地———岸坡湿地、河流湿地以及泥沼湿地的水质净化研究进展各具特色,相互之间既有共同点,也有较大差异,共同点主要在于去污机理研究方面,而差异之处则源自彼此的研究历史及湿地特征。自然湿地水质净化研究今后可能的发展方向包括边界区影响研究、退化湿地水质净化功能恢复、流域尺度可持续发展规划和驱动因素作用下水质净化功能动态研究等方面。
关键词:自然湿地;水质净化;湿地类型
利用湿地处理水质污染始于20世纪50年代,德国科学家KatheSeidel和ReinholdKickuth用湿地去除污水中营养物质和悬浮物质。在过去的数十年里,湿地水质净化功能的研究和实践得到了许多国家和地区科研机构和管理层的广泛参与[1]。处理污水的湿地可以分为人工湿地和自然湿地,其中人工湿地指通过人工构建、引种植物并加以严格的水力条件控制来处理废水中污染物质的湿地,而自然湿地指自然界原本存在的、可以直接利用或者通过一定的恢复程序后用来处理污水的湿地。人工湿地从某种意义上来说还是污水处理装置的生态化,使用自然湿地进行污水净化则兼有自然资源管理和环境保护的双重功效,有许多重要的生态、经济价值,包括:改善出流水质;为湿地植被生长提供养分,增加湿地的生产力;相比传统污水处理方式和人工湿地而言能够大幅度节约财政和能源支出;对于一些特定的湿地,如海岸带湿地,污水中带来的悬浮颗粒的沉积可以抵消侵蚀造成的湿地退缩[2]。
1.1湿地对N的去除过程
总体而言,湿地对氮的去除作用包括土壤的吸附和过滤、氨的挥发、植物的吸收、微生物硝化和反硝化作用等。污水中的氮以有机氮和无机氮(氨态氮、硝态氮、亚硝态氮等)2种形式存在,无机氮一般都是以溶解形态出现,而有机氮则往往包含溶解态和固态(微粒状)2种,各种组分在进水中所含的比例取决于污水的性质。湿地中氮循环过程有:①颗粒有机氮可以通过沉降和过滤作用从污水中去除;②颗粒有机氮通过非生物的分解、溶解或生物酶解转变为溶解有机氮;③溶解有机氮在处理过程中被异养微生物转化为氨氮(即矿化作用);④氨氮可以挥发离开湿地系统,但在pH低于8时这种作用并不明显[3];⑤氨氮可以在微生物的硝化作用下转变为硝态氮;⑥硝态氮经过反硝化作用最终转变成氮气离开湿地系统;⑦部分溶解有机、无机氮还可被湿地中的植物、微生物吸收同化,合成自身物质,从湿地水体中去除;⑧植物脱落物和死亡微生物分解产生少量颗粒或溶解有机氮(图1)。在上述所有过程中,一般认为,微生物介导的硝化和反硝化对氮的去除起着主要作用,而硝化又因其速率远低于反硝化的速率而成为湿地去除无机氮的限速步骤[4]。
1自然湿地水质净化过程研究
自然湿地去污的实质即湿地的土壤、微生物、植物对污水中污染物质的沉积、过滤、吸附、生物吸收、生化转变等过程的综合。土壤、微生物和植物发挥各自不同的作用,对于不同污染物质而言,它们的相对重要性也不同。以导致水体富营养化的主要污染物质N、P为例,其在湿地生态系统中的转移、转化过程如下:
1.2湿地对P的去除过程
污水中的磷包括溶解有机磷、溶解无机磷、颗粒有机磷、颗粒无机磷4种。许多生物和非生物过程影响湿地对磷的去除效果,主要包括:①颗粒磷在土壤中的过滤、沉降(sedimentation)、积累;②颗粒
收稿日期:2009-02;修订日期:2009-05.
中国科学院南京地理与湖泊研究所知识创新工程所长专项基金(CXNIGLAS2006-06)。基金项目:
姚鑫,,,。E-mail:825-832
上一篇:客户经理工作日志
下一篇:三级安全教育考试试题(带答案)1