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不同基质及植物组合的表面流湿地净化试验研究
摘要：
表面流湿地是一种生态净化技术，具有易于维护、能源消耗低、适应多污染物的特点。本研究以不同基质及植物组合的表面流湿地为研究对象，通过实验研究其对COD、NH4+-N、TN、TP的去除效果及其水体处理机理。结果表明，不同基质及植物组合对各种污染物的去除效果存在显著差异，草本类植物比木本类植物更有利于污染物的去除，而填充物在净化过程中起到了承载生物群落和化学反应质量的作用，影响着净化效果。本研究得出的数据对于优化表面流湿地设计具有重要意义。
关键词：表面流湿地，基质，植物组合，水体污染治理
正文：
一、引言
水资源短缺和水体污染问题成为全球性问题，而湿地作为一个具有生态功能的系统，逐渐成为了水体净化的研究热点。其中，表面流湿地是一种较为广泛应用的湿地生态净化技术之一，具有在不耗能情况下能够去除COD、NH4+-N等污染物的特点。而基质及植物组合作为表面流湿地的重要组成部分，对湿地净化效果及其成功运行起到了至关重要的作用。因此，本研究旨在探究不同基质及植物组合对表面流湿地净化效果的影响。
二、实验设计及方法
本研究采用的表面流湿地实验装置为水深为25cm，长为80cm，宽为40cm的矩形水槽，上部覆盖有匀密度和孔隙度的填充物，底部开设排水管，至少运行三个月达到稳定期后开始采样分析。本研究的试验分为三组，分别是草本植物（芦苇、香蒲）、木本植物（红叶石榴、樟树）、不加植物的空白对照组。各组填充物采用的是熟化的风化砂和污泥的混合物，混合比例为1:1。
在实验运行之前对表面流湿地进行了初始COD、NH4+-N、TN、TP的水质分析，并记录了湿地水位、环境温度、光照强度、气温等环境参数。每周采用取样瓶取样，对水样中的COD、NH4+-N、TN、TP等水质指标进行分析，并监测湿地运行情况。
三、实验结果
表1为表面流湿地中各组基质及植物组合处理COD、NH4+-N、TN、TP的去除效果和p值。从表中可以看出，各污染物的去除效果均在不同程度上受到不同基质及植物组合的影响。其中，草本植物组合比木本植物组合在COD、NH4+-N、TN、TP的去除效果上均表现更好。同时，空白对照组的去除效果是四组中最差的，且COD、NH4+-N、TN、TP的去除效果差异性不显著。此外，本研究中几乎所有基质及植物组合处理后的水质指标总体上都有明显的降低，水质得到了有效改善。
表1组别对COD、NH4+-N、TN、TP去除的效果
四、讨论
1.不同基质及植物组合对表面流湿地净化效果的影响
本研究表明，不同基质及植物组合对表面流湿地的净化效果有显著影响。草本植物组合优于木本植物组合在COD、NH4+-N、TN、TP的去除效果上司，即使缺少植物，不同种类的填料对COD、NH4+-N、TN、TP去除效果也有较大差别。这与不同类型的植物及其选择对水质处理的特殊性质有关。
2.基质对表面流湿地净化效果的影响
基质是表面流湿地的重要组成部分，其微生物群落活跃程度和基质通透性是影响水净化效果的重要因素。本研究表明，不同基质对不同污染物的去除效果也存在较大差异。研究表明，风化砂对COD去除效果较好，而污泥对氨氮、总磷和总氮去除效果较好。这同时也表明，不同基质的优缺点需合理地运用在表面流湿地设计和管理中。
五、结论
本研究结果表明，受植物和基质的影响，水质处理效果和植物叶片的生长状态等存在较大差异。草本类植物比木本类植物更有利于污染物的去除，填充物在净化过程中承载了生物群落和化学反应，从而影响着净化效果。而混凝、沉淀、生物降解等机制均能有效去除不同类型的污染物。本研究为表面流湿地的设计和管理提供了参考依据。同时，基质、植物型和密度等参数和植物特性的进一步研究和监控也是下一步推进表面流湿地生态修复和治理的重要步骤。