基于季节变化与收割研究芦苇根系泌氧在湿地污染物去除中的作用

摘要

随着人口的增长、工农业生产的发展以及人类不合理开发活动的加剧，造成了我国资源性缺水、水质性缺水和经济性缺水三种现象并存的缺水现状，使得水资源严重告急，因此急需一种经济有效的技术来控制和治理水体污染。人工湿地作为一种新型的水处理生态技术，由于其具有低能耗、基建投资和日常运行费用低、操作简单、维护管理方便、兼具美学价值等优点，得到广泛的关注。湿地植物通过直接吸收、根系泌氧、加强和维持水力传输、为微生物提供栖息地等，在该系统的污染物去除中起到重要作用。其中，根系泌氧能够使植物根系形成氧化态的微环境，并为好氧微生物提供小生境，促进污染物的吸收降解，而成为近年研究的热点。
　　植物收割已经成为我国在湿地中常用的工程手段，而季节变化对根系泌氧有较大的影响。本试验以以北方常用湿地植物芦苇为试验材料，研究了不同季节及收割条件下，芦苇根系泌氧的变化以及对NH4+-N、COD去除效果的影响，并分析了根系泌氧与NH4+-N、COD去除的相关关系，为湿地能够更好的发挥污染治理功能提供理论支撑。
　　试验结果表明，芦苇根系泌氧速率随季节的变化为:夏季＞秋季＞春季＞冬季，七月份根系泌氧速率达到最大值5.14μmolO2/(h·plant)，冬季根系泌氧速率最小，几乎为0。NH4+-N、COD去除率随季节的变化趋势为:从春季到夏季逐渐增大，秋季开始逐渐降低。夏季污染物去除效果明显，COD、NH4+-N去除率达90％以上。根系泌氧速率与NH4+-N、COD去除率呈显著正相关，光合速率、根孔隙度对根系泌氧速率有显著作用，脱氢酶活性与污染物去除成显著正相关。
　　冬季对芦苇进行收割处理，并测定了植物收割后根系泌氧的变化及对NH4+-N、COD去除效果的影响。冬季芦苇收割后，收割芦苇根系泌氧速率高于未处理芦苇，收割芦苇系统NH4+-N、COD去除效果较好，脱氢酶活性较高。清除芦苇对根系泌氧速率、污染物去除效果影响显著，因而冬季植物对湿地污染物去除效果影响显著，收割可以增加NH4+-N、COD去除率。
　　通过夏季对芦苇进行收割处理，测定了植物收割后根系泌氧的变化及对NH4+-N、COD去除效果的影响。夏季芦苇收割后，改善了湿地的通风性及光照环境，能促进植物的生长，但气候变化对植物长势有很大影响。且当植物长势较差，根系泌氧速率较低时，大气复氧可为根际环境提供氧气，提高脱氢酶活性，使湿地保持较高的污染物去除效果。