生态沟渠对农田排水中氮磷的去除机理初探
农田退水和养殖废水中氮磷及重金属去除方法研究
农田退水和养殖废水中氮磷及重金属去除方法研究农田退水和养殖废水中氮磷及重金属去除方法研究引言农田退水和养殖废水中的氮、磷和重金属对于环境污染具有潜在的风险。
随着农业和养殖业的发展，这些污染物对环境的影响日益凸显。
因此，研究农田退水和养殖废水中氮、磷和重金属的去除方法对于环境保护至关重要。
一、农田退水中氮磷的去除方法1. 植物吸收法植物吸收法是一种常见的农田退水中氮磷去除方法。
通过在退水的处理过程中引入适宜的植物，如芦苇、菖蒲等，利用植物对氮磷的吸收能力，达到去除氮磷的效果。
2. 人工湿地法人工湿地法是一种模拟天然湿地的处理方法，通过构建人工湿地，利用湿地植物和微生物的共同作用，将农田退水中的氮磷转化为植物可吸收的形态，从而达到去除氮磷的效果。
3. 土壤过滤法土壤过滤法是一种简单有效的农田退水中氮磷去除方法。
通过选择合适的土壤材料，将退水通过土壤滤料，利用土壤的吸附性和微生物的降解作用，去除水中的氮磷。
二、养殖废水中氮磷的去除方法1. 曝气法曝气法是一种常用的养殖废水处理方法，通过给养殖废水提供充足的氧气，利用好氧微生物的降解作用，将养殖废水中的氮磷降解为无机盐或气体等形式，从而去除氮磷。
2. 植物修复法植物修复法是一种环境友好的养殖废水处理方法。
通过引入具有吸收和富集污染物能力的植物，如节水植物、多叶无患子等，将养殖废水中的氮磷吸收和积累在植物体内，从而实现氮磷的去除。
3. 高级氧化法高级氧化法是一种高效的养殖废水处理方法。
通过添加氧化剂，如臭氧、过氧化氢等，加速养殖废水中有机物和氮磷的氧化过程，从而达到去除氮磷的效果。
三、农田退水和养殖废水中重金属的去除方法1. 吸附法吸附法是一种有效的去除重金属的方法。
通过选择具有吸附性的材料，如活性炭、膨润土等，将退水中的重金属吸附在材料表面，从而去除重金属。
2. 螯合沉淀法螯合沉淀法是一种常用的去除重金属的方法。
通过添加螯合剂和沉淀剂，形成络合物和沉淀，将退水中的重金属转化为不溶性沉淀物，达到去除重金属的效果。
降雨径流时农田沟渠水体中氮、磷迁移转化规律研究
降雨径流时农田沟渠水体中氮、磷迁移转化规律研究研究背景随着人口的增加和经济的快速发展，农业生产对水资源的需求量日益增大，农业排放也日益增多。
针对农田沟渠水体中氮、磷的迁移和转化规律，相关研究大多仅仅是在单一的自然条件下进行，没有完全考虑到降雨径流对水体中氮、磷的影响。
因此，本文旨在研究降雨径流时农田沟渠水体中氮、磷的迁移和转化规律。
研究内容实验设计在农田沟渠中布置样地，利用雨水模拟器进行模拟降雨，探究降雨时的径流对水体中氮、磷的迁移和转化规律的影响。
本实验设置三个处理组别：1）控制组，不加以任何处理；2）施氮组，每立方米加入50g尿素；3）施磷组，每立方米加入20g三钙磷。
实验步骤1.选取有土壤层的农田沟渠示范区。
2.将每个样地分为三个收集器进行取样。
3.施氮组和施磷组每立方米加入相应的氮、磷肥料。
4.使用雨水模拟器进行一定强度的降雨模拟，收集样地中产生的径流，并同时记录样地内氮、磷的浓度变化。
5.在每次降雨后10分种内取样，用离心机离心后，取上层水体样品进行分析。
实验结果实验结果表明，农田沟渠水体中氮、磷的迁移和转化过程受降雨和径流的影响较大。
不同组别水体中氮、磷的平均浓度组别氮平均浓度（mg/L）磷平均浓度（mg/L）控制组0.57 0.11施氮组 1.28 0.45施磷组 1.02 0.84由此可见，施氮组和施磷组水体中氮、磷的平均浓度均高于控制组，其中施氮组中氮的平均浓度较高，施磷组中磷的平均浓度较高。
氮、磷在水体中的贡献率为了进一步了解氮、磷在水体中的贡献率，根据样品分析数据，计算了不同处理组别氮、磷的迁移贡献率。
氮、磷在水体中的迁移贡献率组别氮迁移贡献率磷迁移贡献率控制组38.1% 20.3%施氮组47.7% 31.7%施磷组47.5% 36.2%通过计算得知，三个处理组中氮、磷在水体中的迁移贡献率均高于初始在水体中的含量，其中施氮组和施磷组在水体中的迁移贡献率更高。
结论1.本实验结果表明，农田沟渠水体中氮、磷的迁移和转化规律受到降雨和径流影响较大，并且施氮、施磷会导致水体中氮、磷含量增加。
氮磷生态沟
氮磷生态沟是一种针对农业面源污染的生态治理技术，通过对排水沟渠进行改造和生物措施的运用，实现对农田排水中残留的化肥农药的拦截和水质的改善。
它包括两种方式：生态拦截沟渠和湿地面源拦截系统。
生态拦截沟渠是一种广泛应用的氮磷生态沟类型。
典型的案例包括筱村镇长垟村建设的全长约1040米、宽约185米的氮磷生态拦截沟渠，每隔50米设置净化设备，拦截农田排水中残留的化肥农药。
此外，莲都区下槪头村农田也建成了一条1020m长的氮磷生态拦截沟渠。
湿地面源拦截系统则是一种结合了湿地生态系统和氮磷生态沟的综合治理方法。
它通常将农田变成小型“湿地公园”，通过利用湿地生态系统降低水体氮磷浓度，从而减少农田排放水中的化学需氧量、总氮、总磷。
越城区陶堰镇南湖村建设了一条这样的氮磷生态拦截沟渠，全长1000米左右，涉及田块面积约600亩，目前已全面竣工。
氮磷生态沟的治理效果非常显著。
例如，通过对排水沟渠进行改造和生物措施的运用，氮磷生态沟能够实现对农田排水中残留的化肥农药的拦截，从而改善水质。
在麦浪农场的示范性氮磷生态拦截系统建设中，共投入了30多万元资金，有效地改善了周边农田的水质，并实现了农田生产、农田面源污染拦截、生态保护和田园景观营造等功能。
对于氮磷生态沟的建设和维护，需要进行定期的检查和管理，以保证其有效的运行。
其中包括检查沟坡、透水坝、集泥井等设施，保持水生植物生长，节制闸钢闸门每年油漆1次，集泥井每月清泥1次，透水坝滤料每年更换1-2次。
此外，每年汛期前和1-2月、7-8月份进行全面检查和修剪，并确保氮磷生态拦截沟渠维持不低于10mm的水深。
总的来说，氮磷生态沟是一种有效的生态治理技术，能够有效地治理农业面源污染，保护生态环境。
通过生态拦截沟渠和湿地面源拦截系统的建设和管理，我们可以实现农田生产和生态保护的平衡，为美丽乡村建设和“两山”发展通道架起一座新桥梁，提高生态意识，促进绿色发展。
氮磷面源污染在沟渠中的迁移转化机理
氮磷面源污染在沟渠中的迁移转化机理作者：余红兵戴桂金来源：《南方农业·上旬》2018年第11期摘; ;要; ;分析当前氮磷农业面源污染的现状，简要综述了农田排水沟渠中氮元素的转化机理（植物吸收、脱氮作用、沉积作用、渗透作用），磷元素的迁移转化机理（植物吸收、底泥吸附、底泥沉降、还原产生PH3等）。
关键词; ;农业面源污染;排水沟渠;氮;磷;迁移转化中图分类号：X592; ; 文献标志码：B; ; DOI：10.19415/ki.1673-890x.2018.31.030農业面源污染已成为水体氮、磷的重要污染源。
2017年中央一号文件和政府工作报告中均指出：需加快治理农业面源污染，治理流域水污染和控制农村面源污染。
农业面源污染已成为我国环境污染治理的重中之重。
1 农业面源污染现状农业面源污染，又称农业非点源污染，是由农田中的土粒、氮素、磷素、农药重金属、农村禽畜粪便与生活垃圾等有机或无机物质，在降水和径流冲刷作用下，通过农田地表径流、农田排水和地下渗漏，使大量污染物进入受纳水体（河流、湖泊等）所引起的污染。
农业面源污染因范围广阔，难以控制，成为重要的污染源，是水环境污染的主要来源，其中，氮、磷营养元素是农业面源污染的主要污染物质。
在我国，氮、磷富营养化已成为水污染的核心问题，有25个湖泊水体中全氮均富营养化，山东近海和太湖流域等地的污染负荷均是由农业非点源污染造成的[1-2]，在其他主要湖泊和水系中，高浓度的总氮和总磷是影响水体水质的主要原因。
研究表明，水体中35.7%的氮和24.7%的磷均来自农田系统的面源污染。
在荷兰，60%的氮负荷和40%～50%的磷负荷也均来自农田系统的面源污染。
在法国、英国等国，氮素流失已成为水体污染的主要原因。
丹麦的270条河流中来自于面源污染的氮负荷和磷负荷分别达到94%和52%。
在美国，农业面源污染分别占所有湖泊和河流营养物质负荷总量的57%和64%，农业面源污染是湖泊和河流污染物的主要来源之一。
生态沟渠水生植物对农区氮磷面源污染的拦截效应研究
生态沟渠水生植物对农区氮磷面源污染的拦截效应研究一、本文概述随着农业生产的快速发展，氮磷等营养物质的大量使用导致了严重的面源污染问题，对生态环境和人类健康构成了严重威胁。
农区生态沟渠作为自然水体与农田之间的过渡地带，具有拦截和净化农田径流中氮磷等污染物的重要功能。
水生植物作为生态沟渠的重要组成部分，通过吸收、吸附和转化等作用，对农区氮磷面源污染具有显著的拦截效应。
因此，研究生态沟渠水生植物对农区氮磷面源污染的拦截效应，对于保护和改善农业生态环境、促进农业可持续发展具有重要意义。
本文旨在探讨生态沟渠水生植物对农区氮磷面源污染的拦截效应，通过文献综述和实地调查相结合的方法，分析水生植物在生态沟渠中的作用机制及其对氮磷污染物的拦截效果。
通过文献综述，梳理国内外关于生态沟渠水生植物拦截氮磷污染的研究进展和存在的问题；结合实地调查，选取典型的农区生态沟渠作为研究对象，通过野外原位实验和室内模拟实验，探究水生植物对氮磷污染物的吸收、吸附和转化等过程；根据实验结果，评估水生植物在生态沟渠中对氮磷面源污染的拦截效果，并提出相应的管理建议和技术措施。
本文的研究结果将为农区生态沟渠的规划和设计提供科学依据，为水生植物在农业面源污染治理中的应用提供理论支持和实践指导。
本文的研究也有助于提高人们对农业面源污染问题的认识和重视程度，推动农业生态环境保护和可持续发展的进程。
二、文献综述随着农业活动的日益频繁和集约化，氮磷等营养物质的过量排放已成为导致水体富营养化的重要因素。
农区氮磷面源污染的有效控制对于维护水生态环境质量至关重要。
近年来，生态沟渠作为一种新型的生态工程技术，在拦截和净化农田排水中的氮磷污染物方面表现出显著潜力。
生态沟渠通过模拟自然水体的生态功能，结合水生植物的吸收、微生物的降解以及底泥的吸附等多重作用机制，实现对农田排水中氮磷的有效去除。
国内外学者对生态沟渠及其中的水生植物在拦截农区氮磷面源污染方面进行了大量研究。
应用缓释氧基质强化生态沟渠对农田排水中氮磷的净化能力
应用缓释氧基质强化生态沟渠对农田排水中氮磷的净化能力赵新宇;商卫纯;陈昌仁;邵光成;钟天意;冯骞【摘要】考察三种景观挺水植物(风车草、黄菖蒲和梭鱼草)单独、组合种植条件下,某农村改造生态沟渠对农田排水中氮磷的削减水平;在此基础上,研究了缓释氧基质在生态沟渠的应用对农田排水中污染物的削减水平的强化效果.结果表明:改造的生态沟渠运行12 d后,挺水植物单独作用时,黄菖蒲对污染物的净化效果最好,NH3-N、TN和TP的去除率分别为31.46％、37.58％和57.25％.而挺水植物组合搭配对氮磷削减效果明显低于单一植物作用.与仅配置黄菖蒲的生态沟渠相比,缓释氧基质的布设使黄菖蒲对NH3-N的削减能力增强了约2倍,而TN、TP的去除效果提升不明显.研究结果为农村自然沟渠改造为生态沟渠提供了新的思路与技术方案.【期刊名称】《净水技术》【年(卷),期】2018(037)009【总页数】6页(P126-131)【关键词】农田排水沟;生态沟渠;挺水植物;缓释氧基质【作者】赵新宇;商卫纯;陈昌仁;邵光成;钟天意;冯骞【作者单位】河海大学环境学院,江苏南京210098;河海大学浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室,江苏南京210098;宁波市环境保护科学研究设计院,浙江宁波315010;江苏省水利厅,江苏南京210098;河海大学南方地区高效灌排与农业水土环境教育部重点实验室,江苏南京210098;河海大学环境学院,江苏南京210098;河海大学浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室,江苏南京210098;河海大学环境学院,江苏南京210098;河海大学浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室,江苏南京210098【正文语种】中文【中图分类】X172造成农业面源污染的原因多种多样，而农田排水占主导地位。
据相关调查，造成河、湖等富营养化的原因中，有超过了25%的原因是农田排水造成的[1]。
农田排水沟渠是农田排水的最初汇集地，也是河道和湖泊营养盐的输出源。
太湖流域农田生态沟渠塘不同水生植物组合净化氮磷效果研究
１．７４±０．０２ Ｏ．２０±Ｏ．０４ ２．２７±Ｏ．０ｒ７ Ｏ．４５±Ｏ．０７ １．５ｌ±Ｏ．１３ ０．４０±Ｏ．０２
Ｏ．１ｌ±０．０ｌ ０．２３±０．０３ Ｏ．１９±Ｏ．０６ Ｏ．１８±Ｏ．０６
Ｏ Ｏ Ｏ
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平均值
１．７２±Ｏ．５６ Ｏ．３５±０．１３
２．３水样的采集与分析 每隔３０ ｄ采集各试验小区内水样，监测指标包括硝态 氮、氨态氮、总氮和总磷，氨态氮的测定采用靛酚蓝比色法，硝 态氮的测定采用紫外分光光度法，总氮及总磷的测定采用过 硫酸钾氧化法。 ３结果与分析
率最小，仅为１４．０５％。ｍ、Ｈ３、Ｈ１、Ｈ６和Ｈ５等５种不同水
生植物组合对富营养化水体中总氮的去除效果均大于４０％， 可以作为高氮水体净化的植物组合。试验结果还表明，Ｈ２、 Ｈ３、Ｈ１、Ｈ６和Ｈ５等５种不同水生植物组合能够使被净化水 体的总氮在净化的末期一直维持一个良好的效果，这为解决 人工湿地中单一水生植物在净化一段时间后产生的氮的负增 长问题提供了一定的理论依据。
业环境保护研究。Ｅ一眦ｉｌ：１３００７０１０２＠ｑｑ．ｃ伽。
万方数据
一３６８一
表ｌ
江苏农业科学２０１５年第４３卷第１２期
预处理水体氮磷含量自然变化特征
Ｏ Ｏ Ｏ ０
２０１３一０９一１０ ２０１３一１０—２ｌ ２０１４一０３—０２
４．１２±Ｏ．５２ ３．０１±０．１３ ３．７６土Ｏ．５９ ３．６３±０．５７
收稿日期：２０１５一０５—１６ 基金项目：林业公益性行业科研项目（编号：２０１３０４１０５）；云南省优势 特色重点学科生物学一级学科科技创新基金（编号：５００９７５０５）。 作者简介：丁雅迪（１９８９～），女，硕士研究生，主要从事资源微生物开 发利用研究。Ｅ—ｍａｉｌ：１２０３６８５３６４＠ｑｑ．ｃｏｍ。 通信作者：熊智，教授，博士生导师，主要从事微生物学和分子生物
生态沟渠对农田排水中氮磷的去除机理初探
ｌ＞对照沟渠２。当ＨＲＴ延长至４８ ｈ之后，３条沟渠 对氮磷的去除效果排序为生态沟渠＞对照沟渠２＞
万方数据
・５８８・
牛态与农村环境学报
第２６卷
对照沟渠１，且３种沟渠对氮磷的去除基本达到稳 定，继续延长ＨＲＴ对氮磷的去除效果变化不大。 ＨＲＴ为４８ ｈ时生态沟渠、对照沟渠１和对照沟渠２ 对ＴＮ的去除率分另ｑ为５３．８％、２３．４％和４１．８％，对 ｒＩＰ的去除率分别为８１．６％、５４．ｏ％和６１．６％。 当ＨＲＴ较短时，沟渠对排水中氮磷的去除以吸 附为主。生态沟渠和对照沟渠１中的主要支撑部分 （水泥板）口ｆ快速吸收水中的氮磷元素，从而使这２ 条沟渠中的氮磷浓度快速下降；而生态沟渠除板材 吸附外，沟底和沟壁存在的大量植物也会促进其对 水中氮磷元素的吸收。随着ＨＲＴ的延长，板材吸附 逐渐达到饱和，此时植物对氮磷的吸收作用跃升为 沟渠净化水体的主要途径，在对照沟渠１中没有植 物生长，因此其净化效果逐渐趋于平缓；而牛态沟渠 和对照沟渠２中生长有植物，且生态沟渠底部的植 物量明显高于对照沟渠２，因此其净化效果也好于 对照沟渠２。
取样，设４ ｄ为１个周期，分别于停留时间（ＨＲＴ）０、
６、２４、４８、７２
异。动态试验分为２种：（１）选择不同的流速，研究 流动状态下生态沟渠和对照沟渠中水流减缓程度的 差异和底部增加拦截坝前后生态沟渠水体流速的变 化情况，每种流速重复３次；（２）模拟暴雨，在相同流 速和不同泥沙含量进水条件下，研究生态沟渠和对 照沟渠对进水中泥沙拦截的差异。试验结束后采集 沟渠植物和底泥样品。
Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ
Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１０００８，Ｃｈｉｎａ；２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ
Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ
２ １００１４，Ｃｈｉｎａ）
生态沟渠对农区农业污水中氮素的拦截效果研究
生态沟渠对农区农业污水中氮素的拦截效果研究【摘要】本文研究了生态沟渠对农区农业污水中氮素的拦截效果。
在介绍了研究背景、研究目的和研究意义。
在详细阐述了生态沟渠的构建、对氮素的拦截机制、实地实验设计与方法、实验结果与分析以及影响因素的讨论。
通过实验结果发现，生态沟渠在拦截农业污水中的氮素具有一定效果。
在指出生态沟渠在农区农业污水处理中具有广阔的应用前景，同时也提出了存在的问题和改进建议。
该研究为农区农业污水处理提供了新的思路和技术支持，对环境保护和农业可持续发展具有重要意义。
【关键词】农业污水、氮素、生态沟渠、拦截效果、研究、农区、实地实验、影响因素、应用前景、改进建议。
1. 引言1.1 研究背景农业是全球经济的重要组成部分，但随着农业生产的不断发展，农区农业污水排放也逐渐成为一个严重问题。
农业活动中常常会产生大量含有氮素的废水，如果这些废水未经处理直接排放到周围环境中，将会对土壤和水体造成严重污染，影响生态平衡和人类健康。
目前对于生态沟渠在农区农业污水处理中对氮素的拦截效果的研究还比较有限，尤其是在不同氮素来源和氮素形态下对其拦截效果的研究。
本研究将通过实地实验，探讨生态沟渠对农区农业污水中氮素的拦截效果及其机制，为生态沟渠在农业污水处理中的应用提供科学依据。
1.2 研究目的研究的目的是探讨生态沟渠在农区农业污水处理中对氮素的拦截效果，为提高农区农业污水处理效率和保护水环境提供科学依据。
具体目标包括：1.研究生态沟渠在氮素拦截过程中的机制和影响因素；2.通过实地实验设计和方法，验证生态沟渠对农业污水中氮素的拦截效果；3.分析实验结果，深入探讨生态沟渠的优势和不足，提出改进建议；4.评估生态沟渠在农区农业污水处理中的应用前景，为生态沟渠在实际应用中提供科学支持。
通过研究，旨在为农区农业污水处理提供一种高效、低成本的生态解决方案，促进农业生产和生态环境的协调发展。
1.3 研究意义研究生态沟渠对农区农业污水中氮素的拦截效果，不仅可以为农业生产提供清洁的水资源，减少农业活动对水环境的污染，还可以改善周边生态环境，保护水生生物的生存环境。
不同类型沟渠对农田氮磷流失的拦截效果
不同类型沟渠对农田氮磷流失的拦截效果摘要：为探究不同类型沟渠对农田径流水中氮磷的拦截效果及其机理，分别针对3种类型的农田排水沟渠（生态拦截沟渠、简易土质排水沟渠、混凝土板型沟渠）进行试验。
结果表明，生态拦截沟渠对农田径流水中的氮磷元素可以起到明显的拦截作用，几种养分（总氮、硝态氮、铵态氮、总磷、可溶性磷）的降低幅度在31.81%～58.21%之间，净化效果明显高于简易土质排水沟渠和混凝土板型沟渠。
总体来看，生态拦截沟渠对氮磷元素等污染物有较好的净化作用，可以减轻周围环境受到的水体污染。
关键词：沟渠；农田径流；生态拦截；氮磷流失中图分类号：X712文献标志码： A文章编号：1002-1302（2016）04-0361-05近年来，随着对点源污染控制能力的不断增强，农业面源污染对水体质量和生态系统影响的比例和危害越来越突出，特别是长三角地区。
研究表明，该区域的化肥平均施氮量已超过300 kg/hm2，远高于国家为防止化肥污染而制定的225 kg/hm2 的标准[1]。
长三角地区化肥和农药的施用量越来越大，导致该区域农业面源污染问题也日趋严重[2]。
农田排水渠作为农田径流污染物的主要排放点和湖泊、河流营养性污染物的主要输入源，对农田径流污染物的净化效果将直接影响该地区农业面源污染的危害程度[3]。
生态化的排水沟渠既可以作为农田降雨径流的排水通道，还可以通过其内部种植的植物拦截、滞留、吸收随农田排水流失的氮磷元素，实现生态拦截氮磷元素的目的[4-7]。
但到目前为止，关于生态沟渠的构建以及生态沟渠与其他不同类型的农田排水渠拦截效率横向对比的研究报道比较少。
因此，本研究以生态沟渠为主要对象，对比上海郊区常见的其他2种不同类型的农田排水渠，系统探究不同生态阻断系统对于农田排水渠氮磷随水流失拦截效率的影响[8]，为生态沟渠更有效地净化氮磷等面源污染物提供量化数据，进而为上海地区农业面源污染的优化控制提供重要的科学依据。
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２结果与讨论
２．１不同沟渠对排水中氮磷拦截的差异 静态试验中，不同沟渠在水力停留时间（ＨＲＴ） 为０～７２ ｈ时对进水中氮磷的去除效果见图ｌ。
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１０
沟渠Ｉ（采用硬质化混凝土板材，未人为布设植物）和对照沟渠２（上质沟渠，未人为布设植物），研究了３种沟渠埘 颗粒物的拦截效果及其机理。结果表明。生态沟渠对农田排水中氮磷的高效去除机理主要表现，（Ｅ沟渠植物的吸 收、过滤箱中的基质吸附和植物吸收、沟渠拦截坝所产生的减缓流速和沉降泥沙等方面。其中，沟渠植物吸收氮 磷分别占夏季试验进水氮磷总量的６８．３０％和７８．４５％，泥沙沉降占１．０５％和５．０５％；生态沟渠放置过滤箱后的 氮磷去除效果显著好于未放置时，过滤箱中的植物吸收氮磷占放置过滤箱试验进水氮磷量的０．３７％和１．５５％，过 滤箱中的基质吸附占１０．８２％和３７．９４％；生态沟渠设置拦截坝时的水力停留Ｈ寸ｌｈｌ较未设拦截坝时延长２．０倍。 关键词：农田排水；生态沟渠；氮；磷；植物；流速；过滤箱；拦截坝 中图分类号：Ｘ１７
生态与农村环境学报２０１０，２６（６）：５８６—５９０
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｃｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｒｕｒａｌ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ
生态沟渠对农田排水中氮磷的去除机理初探
王
岩１’２，王建国㈨，李
伟１，薄录吉１，杨林章１
（１．中国科学院南京土壤研究所，江苏南京２１０００８；２．江
苏省农业科学院农业资源与环境研究所，江苏南京２１００１４） 摘要：在野外分别构建生态沟渠（采用分布有１０ ｅｍ长方形孔的混凝土板材，沟底、沟壁种植植物）、对照
农业非点源污染已成为太湖流域重要的污染来 源，其对太湖的氮磷贡献率分别达８３％和８４％，其 中农田的污染贡献不容忽视¨以Ｊ。在众多针对太湖 地区农业非点源污染的治理方法中，生态沟渠法具 有较高的氮磷去除率和较好的景观效应，其动态氮 磷去除率达３５．７％和４１．ｏ％，静态氮磷去除率达 ５８．２％和８４．８％Ｌ３－４ｊ，但到目前为止，关于生态沟 渠的氮磷拦截机理的研究报道较少。鉴于此，笔者 就生态沟渠对农田排水中氮磷的拦截机理进行了系 统研究，以期指导生态沟渠的构建，进而为农业非点 源污染防治探寻一条适合中国国情和地域特色的技 术途径。
∞ ∞
枣
２．２生态沟渠加过滤箱后对氮磷拦截的影响 由图２可知，放置过滤箱后段，生态沟渠对ＴＮ 的去除率在ＨＲＴ分别为６和４８ ｈ时呈现２个高 峰，对ＴＰ的去除率表现为随时间延长平稳增长，放 置过滤箱后段对氮、磷的去除率显著高于未放置过 滤箱前段（Ｐ值分别为０．０３８和０．０４７）；未放置过 滤箱前段，生态沟渠对ＴＮ和ＴＰ的去除率均表现为 随时间延长平稳增长。 究其原冈，过滤箱中的炉渣表面存在较多氮磷 吸附位，可对其产生强烈的吸附作用，其上生长的植 物也会对氮磷产生吸附和吸收作用。因此，在ＨＲＴ 为６ ｈ时，增加过滤箱的净化效果明显好于未加过 滤箱。另外，在增加过滤箱后４８ ｈ时出现第２个 ＴＮ去除率高峰而并未出现ＴＰ去除率高峰，这说明 过滤箱中植物对氮的吸收净化效果明显好于磷，过 滤箱对磷的净化主要以吸附为主。
水力停留时间，ｌｌ
＋生态沟渠；一埘照沟渠ｌ（混凝上沟渠）；＋对照沟渠２（土质沟渠）。
图１不同沟渠对进水中ＴＮ、ＴＩＰ的去除差异
Ｆｉｇ。１ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｄｉｔｃｈｅｓ ｉｎ ＴＮ ａｎｄ ＴＩＰ
ｒｅｍｏｖｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ
从图１可以看出，当ＨＲＴ较短ｈｅ（０～６ ｈ），３条 沟渠对氮磷的去除效果排序为生态沟渠＞对照沟渠
ｌ＞对照沟渠２。当ＨＲＴ延长至４８ ｈ之后，３条沟渠 对氮磷的去除效果排序为生态沟渠＞对照沟渠２＞
万方数据
・５８８・
牛态与农村环境学报
第２６卷
对照沟渠１，且３种沟渠对氮磷的去除基本达到稳 定，继续延长ＨＲＴ对氮磷的去除效果变化不大。 ＨＲＴ为４８ ｈ时生态沟渠、对照沟渠１和对照沟渠２ 对ＴＮ的去除率分另ｑ为５３．８％、２３．４％和４１．８％，对 ｒＩＰ的去除率分别为８１．６％、５４．ｏ％和６１．６％。 当ＨＲＴ较短时，沟渠对排水中氮磷的去除以吸 附为主。生态沟渠和对照沟渠１中的主要支撑部分 （水泥板）口ｆ快速吸收水中的氮磷元素，从而使这２ 条沟渠中的氮磷浓度快速下降；而生态沟渠除板材 吸附外，沟底和沟壁存在的大量植物也会促进其对 水中氮磷元素的吸收。随着ＨＲＴ的延长，板材吸附 逐渐达到饱和，此时植物对氮磷的吸收作用跃升为 沟渠净化水体的主要途径，在对照沟渠１中没有植 物生长，因此其净化效果逐渐趋于平缓；而牛态沟渠 和对照沟渠２中生长有植物，且生态沟渠底部的植 物量明显高于对照沟渠２，因此其净化效果也好于 对照沟渠２。
Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ
Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１０００８，Ｃｈｉｎａ；２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ
Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ
２ １００１４，Ｃｈｉｎａ）
ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ
Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ。Ｊｉａｎｇｓｕ Ａｃａｄｅｍｙ
ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ
ａｎｄ
Ｐ ｉｎ ｔｈｅ
ｍｅｎｔ。０．３７％ａｎｄ １．５５％ｗｅｒｅ ｒｅｍｏｖｅｄ ｂｙ ｆｉｌｔｅｒ－ｂｏｘ ｐｌａｎｔｓ，１０．８２％ａｎｄ ３７．９４％ｂｙ ｆｉｌｔｅｒ－ｂｏｘ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅ
ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｄｉｔｃｈ ｗｉｔｈ ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎ ｄａｍｓ
万方数据
第６期
王岩等：生态沟渠对农田排水中氮磷的去除机理初探
ｅｍ
Ｘ
・５８７・
底部采用分布有１０
１０
ｅｍ长方形孔的混凝土
冬季试验于２００８年１１月２８日至１２月１０日进 行。将生态沟渠以拦截坝为界分为３段，堵住出水 口，以保证各段沟渠中的水体互不流通。于第３段 沟渠中每隔３ ｍ放置１个过滤箱，进行３个周期的 试验，对比生态沟渠前后段的净化差异，取出过滤箱 并采集过滤箱中的植物和基质样品。 １．２样品采集与测定 动态试验计时和采样：在进水池中凋好进水氮 磷浓度或泥沙含量，排空沟渠，打开进水阀门，开始 计时，当出水口出现稳定的水流时停止计时，并同时 在进水口和出水口采集水样。静态试验采样：在进 水池中凋好进水氮磷浓度，于每条沟渠的前、中、后３ 处分别设置采样点，结果取平均值。试验结束后对 沟底、沟壁和过滤箱中的植物进行取样并统计生物 量，测量３种沟渠底部的底泥厚度，并对底泥和过滤 箱基质进行采样。 水样主要分析项目包括总氮、总磷和悬浮物 （ＳＳ）浓度，取样及处理方法见文献［５］。总氮、总磷 浓度采用荷兰Ｓｋａｌａｒ公司ＳＡ一４０００型氮磷流动分 析仪测定；ＳＳ采用定量滤纸过滤，１０５℃烘干至恒质 量后测定。植株的主要分析项ｔ：ｔ为总氮和总磷，总 氮采用开氏定氮法测定，总磷采用钼锑抗比色法测 定旧１。底泥和基质磨碎后用Ｓｅ—ＣｕＳ０４一Ｋ２ＳＯ。一 Ｈ：ＳＯ。消化，凯氏滴定法测定总氮含量；总磷为 Ｈ：ＳＯ。一ＨＣＩＯ。消化，钼锑抗比色法测定含量。
ａｎｄ Ｐ ｆｒｏｍ ｄｒａｉｎａｇｅ
ｗａｓ
ｍａｎｉｆｅｓｔｅｄ ｉｎ Ｎ ａｎｄ Ｐ ｕｐｔａｋｅ ｂｙ
ｒａｔｅ
ｐｌａｎｔｓ，ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ
ｂｙ ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ
ａｎｄ
ｕｐｔａｋｅ ｂｙ ｐｌａｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｌｔｅｒ ｂｏｘ，ｒｅｄｕｃｅｄ ｆｌｏｗ
ａｎｄ ｓｉｌｔ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｃａｕｓｅｄ
ｗａｓ
ｔｗｉｃｅ
ａｓ ｍｕｃｈ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ａｓ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌｓ ｉｎ ｅｘｔｅｎｄｉｎｇ ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ ｔｉｍｅ
（ＨＲＴ）．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｉｅｌｄ
ｄｒａｉｎａｇｅ；ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｄｉｔｃｈ；Ｎ；Ｐ；ｐｌａｎｔ；ｆｌｏｗ ｒａｔｅ；ｆｉｌｔｅｒ ｂｏｘ；ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎ ｄａｍ
１材料与方法
１．１试验设计 试验地点设在江苏省宜兴市丁蜀镇渭渎村农田 （３１０１７．２９５
７
Ｎ，１１９。５３．８９８
７
Ｅ），生态沟渠按照当地
普通农田排水沟渠的尺寸设计，即沟渠横截面为梯 形，上口宽１．００ ｍ，底宽０．５０ ｍ，深０．９４ ｍ，两壁和
基金项目：国家科技支撑计划（２００６ＢＡＤｉ７８０３）；国家自然科学基金 （４０７７１１１９）；中国科学院知识创新工程领域前沿项目 （２０７５２０１００３３） 收稿日期：２０１０—０５—０５ ①通讯联系人Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｇｗａｎｇ＠ｉｓｓａｓ．∞．ｃａ
板材。对照沟渠的尺寸与生态沟渠相同，其中混凝 土沟渠（以下称对照沟渠１）的两壁和底部均采用硬 质化混凝土板材，土质沟渠（以下称对照沟渠２）的 两擘和底部均为土质。所有沟渠的长度均为３０ 配有公共的进水池和单独的进、出水控制系统。 夏季试验生态沟渠的沟底分别种植长度为１０
２０ ｍ ｍ，
的空心菜、水稻和水芹，沟壁分别种植长度为１０和 ｍ的狗牙根和豇豆；冬季试验沟底种植水芹，沟壁 种植黑麦草。对照沟渠的沟壁和沟底均未人为布设 植物。在生态沟渠中设置２个拦截坝，将沟渠平均 分为３段。拦截坝高３０ ｅｍ，其上有一出水口，位置 紧靠沟底，以保证排水时能排宅。需要时可在沟渠 中放置过滤箱。过滤箱由圆形带孔箱体、炉渣（基 质）和植物组成，其横截面为梯形，上口宽４０ ｅｍ，底 宽３０ ｃｍ，深２０