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屈泉秀,何宇婷,李婧,张瀚文,白一术,郝建锋
摘要: 探究人工湿地不同植物塘床的生态化学计量学特征及其与水体净化效果的耦合关系,为优化城市污水处理系统中的水生植物优化配置提供理论依据。以成都市活水公园5种植物塘床[Ⅰ:浮萍(Lemna minor)、Ⅱ:菖蒲(Acorus calamus)、Ⅲ:金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、Ⅳ:风车草(Cyperus involucratus)、Ⅴ:狐尾藻(Myriophyllum verticillatum)]为研究对象,测定植物茎叶与根系的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量比,并同步监测水体中总氮(NTW)、总磷(PTW)、化学需氧量(CODCr)、五日生化需氧量(BOD5)、溶解氧(DO)及pH等指标。结果表明:(1)沿水流方向,水体中总氮NTW、总磷PTW、化学需氧量CODCr、五日生化需氧量BOD5和溶解氧DO总体呈下降趋势,其中化学需氧量CODCr与五日生化需氧量BOD5在不同塘床间差异显著(P<0.05)。(2)5种植物中,挺水植物(菖蒲、风车草)对污染物的去除效果优于浮水植物(浮萍)和沉水植物(金鱼藻、狐尾藻)。植物C、N、P含量均表现为茎叶高于根系。(3)植物茎叶与根系的C︰N、C︰P、N︰P范围分别为9.47~18.77与13.01~34.94、113.79~325.11与110.59~584.53、11.23~19.92与8.58~18.83。相关性分析表明,茎叶C︰N与水体CODCr、BOD5呈极显著正相关(P<0.01),茎叶C︰P与DO呈显著正相关(P<0.05);根系N︰P与DO呈极显著正相关,与CODCr、BOD5呈显著正相关。上述结果揭示,植物茎叶C︰N对有机污染物的去除效率具有指示意义,根系N︰P则与水体溶解氧水平及有机物降解过程相关。活水公园人工湿地系统对城市污水具有显著净化效能,其中挺水植物塘床综合净化效果最佳。植物化学计量特征,尤其是茎叶C︰N和根系N︰P,可有效反映水体有机污染去除效率。建议将化学计量特征纳入人工湿地植物筛选与运维管理指标,并采用定期切割茎叶、及时清理死亡植株的策略,以持续高效去除水体营养盐与有机污染物,防止二次污染。