人工湿地基质中氮、磷元素的迁移转化机制

去除效果在湿地基质吸附交换达到平衡后明显下降 人工湿地作为处理城市废水和控制面源污染 的一种生态技术， 荷的变化十分敏感， 越 来越体现出它的成本低 、 出水好、 适应能力强、 管理方便的优势。 在报道 但是经过一个月的暂停并曝气的情况下又可以恢复一定的蓄磷能 中， 中国沈阳以南的地区都有使用人工湿地的实例， 在 并取得 了相当好 力 。 ３影响氮 、 磷等营养物质迁移、 转化的其他因素 的经济效果和对污水的处理效果。在人工湿地使用技术中， 常用的水流 方式有表面流 、 、 潜流 复合流三种方式 。无论那种方式， 湿地基质在污染 植物的根系吸收对氮素的转化有重要贡献。不同的植物对氮素的 物质去除的贡献都是主要因素。 吸收程度也有不同。在 ＾工湿地基质中拥 有粗大根系而细小须根少的 １人工湿地基质中氮的主要去除机理 植物对氮素的去除作用不如细小须根多的植物 的作用明显。这主要与 放氧能力强， 表面积大的因素有关。 人工湿地基质中有 人工湿地基质中含氮污染物中的氮主要以颗粒有机氮 、溶解有机 细小根系活陛强， 氮、 氨态氮 、 和硝态氮的形式存在。进入人工湿地基质中的城市污水中， 大量的原生动物和底憩动物， 这些动物以基质中的菌胶团为食 。捕食活 士 曾 氮有 ５ ％的质量分数是有机氮 ０ ， 】 余下的是 Ｎ ４ Ｎ和 Ｎ ３ Ｎ Ｈ＋ ～ Ｏ－ 。这些物 动加速了基质上的生物膜的脱落和更新’ 加了生物膜的活性 。同时原 一 质进入人工湿地基质 中以后， 通过基质 中的土壤 、 砂和卵石以及其他人 生动物和后生动物延长了食物链的长度， 了对能量的利用， 增加 和对含 有文献表明＇ 在菌胶团中有纤毛虫， 可以增加处理水 工加入的煤灰 、 石灰石等基质构筑物以后发生了复杂的变化。 同时基 质 氮物质的转化速度 。 基质的机械强度很强， 不适合大型软体动物 表面的微生物膜和基质上生长的植物根系也对含氮污染物形态转化起 的效果。在人工湿地基质中’ 到了重要的作用。人工湿地基质的净化功能主要由下列要素构成： ④绿 的繁殖和生长。一般在 自然环境 中的软体动物的对营养物质和氧的传 色植物根系的吸收 、 、 转化 降解和生物合成作用② 土壤 中的生物膜的转 输功能在人工湿地基质中很难得以实现。在处理城市废水 中， 随着时间 化、 降解和生物固定作用； ③土壤的有机 、 无机胶体及其复合体的吸收 、 的增长 工 湿地基质中可能存在三种污染物残留的状况 。 在铵化能力 、 络合和沉淀作用； ④土壤离子的交换作用日 在处理废水的初期④对无机 消化能力和反硝化ｆ ５ 高． 。 ｔ０ 处理废水处于较低状态时， 整体生物膜处 于 盐和重金属等污染物起主要作用， 随着处理时间的增加离子交换作用逐 饥饿状态， 易分解有机物不会产生残留； 在生物膜的处理能力与进入基 渐减弱。 而在处理过程中①②③始终起到重要作用 。 在基质中氧的主要 质的污染物持平时， 处理废水的效率达到最大， 微生物活性达到最高； 在 来源主要包括污水中含有的氧和植物根系扩散的氧。氧的消耗过程主 污染物的数量超过基质中物质转化能力的条件下基 质内部会出现有机 基质出现堵塞， 整体的铵化能力、 消化能力微生物活性下降， 人 要有生物好氧、 物质分解好氧。氮素转化过程中， 硝化过程消耗氧气， 质的残留， 反 硝化过程则需要厌氧环境 。在人工湿地的基质中， 由于位置不同能够形 工湿地基质的处理作用将会出现停滞或崩溃的状态。 ４ 结论 成微氧环境或无氧环境。而在植物根系附近’ 由于植物根系的释放氧的 作用形成了一个—个的有氧小环境。使得基质中形成了有氧和无氧的 综上所述， 人工湿地在几十年 的发展中， 人们对人工湿地基质中氮 、 交替环境 。有机氮在进入基质后， 首先在微生物的作用下发生铵化反 磷等营养物质的各种生物、物理和化学途径以及其影响因素和控制条 应。铵化反应形成的 Ｎ ４ Ｎ在有氧环境条件 下，在微生物作用的下， 件有了比较深入的了解＇ 是由于人工湿地本身系统的复杂性质和地域 Ｈ＋ ～ ｆ 旦 Ｎ ４ Ｎ发生硝化反应， Ｎ ｒ Ｎ并很快转化成 Ｎ ３ Ｎ Ｈ＋ 一 生成 Ｏ — Ｏ－ 。这个过程 性的生物差异以及大环境的变化使定量了解去除机理有一定的困难。 － 中， 每转化 ｌＮ ４ Ｎ需要消耗 ４ ｇ ０ 和 ７ ４ 的碱。随着水的流动， 而硝化 、 ｇ Ｈ￣ 一 ． 的 。 ．ｇ ３ １ 反硝化的空间冲突和对磷去除的恢复机制的微观条件控制还 和水中溶解氧的消耗， 氮素进入无氧环境。 在无氧环境中， 反硝化过程占 没合适的解决手段， 因此也影响了人工湿地技术的广泛应用。还需要对 主导作用。 Ｏ－Ｎ被转化为 Ｎ０和 Ｎ。 Ｎ ３ － ２ ：每消耗 １ 的 Ｎ ３ Ｎ需要消耗 微观定量反应机理进行进一步的研究。 ｇ Ｏ－ － 相当于 ２ ６Ｂ Ｄ的有机物质并产生 ３ ｇ的碱 。反硝化过程是氮素在 ．ｇＯ ８ ． ０ 参考文献 基质中的主要去除过程。 在人工湿地基质中溶 解氧的数量相对不足， 『 张军＇ 限 １ ］ 周琪， 蓉． 面流人工 湿地 中氮磷 的去除机理『． 态环境 ， 何 表 Ｊ生 １ 制了硝化反应的进彳 ， 亍而溶解氧数量影响硝化过程， 限制 了整体氮素 ２ ０． （：８ １１ 也 ｏ ４１ １９— ０ ． ３） 的转化速度。据报道， 在人工湿地基质中反硝化过程去除氮的数量占人 ［ 白峰青， ２ Ｊ 郑炳辉， 自强． 田 水生植物在水污染控制中的生态效应叽． 环境
科 技 论 坛
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人工湿地基 质 中氮 、 磷元 素 的迁移转化机制
胡 希 茹
（ 辽宁葫芦岛市兴城环保局 ， 辽宁 兴城 １５０ ） ２ １０
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
摘 要： 人工湿地是 处理 污水 的重要工 艺。人工湿地基 质 中的含 氮物质 可以通过硝 化作用、 反硝化作用的途 径加 以去除 ； － ￣通过 磷， ｊ － 植 物吸收和物理化 学反应从 污水 中沉淀到人工湿地基 质上 的方式从 污水 中去除。人工湿地 中植物 、 生物在 氮的转化 中起到 了主要 的作 微 用。操作 方式也是影响人 工湿地基质 中营养物质 转化 的重要 因素 关 键词： 工湿地 ； 质 ； 人 基 氮磷 ； 化 机 制 转 ’