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1.3 样品采集与分析
浑浊度和叶绿素a使用YSI EXO多参数水质分析仪进行现场测定。总氮(TN)、氨氮NH4+-N硝酸盐氮NO3--N、总磷(TP)、磷酸盐PO43--P进行实验室测定。TN根据HJ 636—2012测定,NH4+-N根据HJ 535—2009测定,NO3--N根据HJ/T 346—2007测定,TP根据GB/T 11893—1989测定,PO43--P根据GB/T 5750.5—2006测定。浮游植物的测定指标包括丰度和群落结构。
Part 2 结果与分析
2.1 氮磷营养盐浓度
两个湿地各监测点的氮营养盐浓度变化如图2所示。总体而言,石臼漾湿地进出水TN浓度变化不大,TN的净化效果不明显。根孔净化区对NH4+-N的去除效果明显,但深度净化区处理前后NH4+-N浓度基本不变。根孔净化区和深度净化区对NO3--N的去除效果均不明显。
两个湿地各监测点的磷营养盐浓度变化如图3所示。水流经过S1→S2→S3,TP浓度逐渐降低,根孔净化区和深度净化区均对TP有较好的去除效果。水流经过根孔净化区和深度净化区,盐PO43--P浓度逐渐降低。
2.2 浊度
浊度是影响水体富营养化的重要光学指标,主要受到水中悬浮颗粒物、浮游植物、浮游动物等影响。由图4可知,石臼漾湿地的进水浊度较高,经过人工湿地净化后,浊度大幅度下降。水流经过S1→S2→S3,水体浊度逐步降低,根孔净化区和深度净化区均对浊度有较好的净化效果。贯泾港湿地的进水浊度比石臼漾湿地低,经过湿地净化后浊度也在一定程度上降低。
2.3 叶绿素a
叶绿素a是表征水体中浮游植物数量的重要指标。如图5所示,在贯泾港湿地中, 由于深度净化区水域较小,G1和G2的叶绿素浓度相近。总体而言,两个人工湿地的叶绿素a浓度呈现出“深度净化区>根孔净化区≈进水区”的特征。
2.4 浮游植物群落结构
在石臼漾湿地中共鉴定出藻类7门71属,在贯泾港湿地中共鉴定出藻类7门62属。两个人工湿地的浮游植物种属构成基本一致。
两个人工湿地的5个采样点在4个采样日期的藻类优势种如表1所示。两个人工湿地的优势种属基本一致,主要优势种属为隐藻属(Cryptomonas sp.)、蓝隐藻属(Chroomonas sp.)、小环藻属(Cyclotella sp.)、四星藻属(Tetrastrum sp.)和衣藻属(Chlamydomonas sp.)。经过人工湿地净化,浮游植物群落结构发生了改变。
Part 3 讨论
3.1 影响浮游植物生长的水质因子
氮磷营养盐是藻类生长的物质基础,但营养盐对藻类生长的促进作用有浓度上限,超过一定浓度后,藻类生长已有足够的营养,营养盐不再是藻类生长的限制条件。从营养盐角度来看,经过人工湿地净化后藻类的营养限制类型由“磷限制与不受磷限制间波动”转变为“磷限制”。
两个人工湿地的氮磷营养盐浓度都是出水低于进水,而叶绿素a浓度却呈现出“深度净化区>根孔净化区≈进水区”的特征。现有研究表明,较长的水力停留时间有利于藻类生长。因此,人工湿地建设中应关注藻类增殖问题,合理控制水力停留时间。
3.2 浮游植物群落对人工湿地水质处理的响应
两个湿地的主要优势种属为隐藻、蓝隐藻、小环藻、四星藻、衣藻。人工湿地净化改变了水体生境,影响藻类群落结构,促使石臼漾湿地和贯泾港湿地的优势种属向蓝隐藻和隐藻转变。
Part 4 结论
(1)石臼漾湿地的TN进出水浓度基本不变,NH4+-N平均去除率为17.0%,NH3--N平均去除率为4.7%,TP平均去除率为45.3%,PO43--P平均去除率为52.7%,浊度平均去除率为57.0%;贯泾港湿地的TN平均去除率为10.9%,NH4+-N平均去除率为36.7%,净化前后NH3--N浓度基本不变,TP平均去除率为21.4%,PO43--P平均去除率为13.6%,浊度平均去除率为22.5%。经人工湿地净化后,氮磷营养盐浓度和浊度降低,对磷营养盐的净化效果比氮好。
(2)经湿地净化后,水体营养盐浓度降低,但由于水体透明体提升,深度净化区水流缓慢,水力停留时间长,出水处的叶绿素a浓度和藻类数量都明显增加。因此,人工湿地建设中应关注藻类增殖问题,合理控制水力停留时间。
(3)从浮游植物功能群的适宜生境来看,两个湿地总体上为中、富营养状态的低流速浅水水体。湿地进水区的浮游植物群落易受到上游来水的影响,但人工湿地净化可改变水体生境,影响藻类群落结构,促使石臼漾和贯泾港湿地的优势种属向蓝隐藻和隐藻转变。
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