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设计建造了由芦苇(Phragmites australis Trin.ex Steud.)、美人蕉(Canna indica Linn.)、风车草(Cyperus flabelliformis Rottb.)、菖蒲(Acorus calamus Linn.)和水鬼蕉(Hymenocallis littoralis(Jaeq.)Salisb.)五种植物构建的单。种和多种小型潜流人工湿地(0.56×0.46×0.38 m,L×W×D),研究了不同湿地植物的生长特性及不同时期的污水净化效果,本研究从植物生长(包括根系生长)和净化效果的结合上,比较单种植物和多种植物人工湿地的差异。实验结果如下:
1.同一植物在单种湿地和多种湿地中的生长情况明显不同。多种湿地中,菖蒲和水鬼蕉的生长明显不如单种湿地,植株生物量也不如单种湿地,而芦苇、风车草和美人蕉的生长要好于单种湿地,植株生物量高于单种湿地。
2.五种植物呈现两种不同的连茬生长特点。芦苇和水鬼蕉第二年的生物量显著高于第一年(P<0.05),这两种单种湿地对可溶磷(SP)的去除率也显著高于第一年(P<0.05),芦苇湿地对总磷(TP)、总氮(TN)和氨氮(NH4+—N)的去除率显著高于第一年(P<0.05);而美人蕉、风车草和菖蒲第二年的生物量显著低于第一年(P<0.05),这三种单种湿地对SP的去除率也显著低于第一年(P<0.05),风车草湿地对化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD5)和TP的去除率显著低于第一年(P<0.05);多种湿地第二年的生物量显著低于第一年(P<0.05),但对各污染物的去除率差异不明显。
3.不同湿地植物生物量差异较大。第一年,地上生物量以风车草湿地最大,多种湿地、美人蕉湿地、芦苇湿地和菖蒲湿地次之,水鬼蕉湿地最小。第二年,以芦苇湿地的生物量最大,风车草湿地、水鬼蕉湿地、多种湿地和美人蕉湿地次之,菖蒲湿地最小。地上生物量以芦苇湿地最大,风车草湿地、多种湿地、美人蕉湿地和水鬼蕉湿地次之,菖蒲湿地最小。根系生物量以水鬼蕉湿地最大,美人蕉湿地、风车草湿地、芦苇湿地和多种湿地次之,菖蒲湿地最小。
4.2007年,风车草湿地具有最大的年根生长量,显著大于水鬼蕉湿地、芦苇湿地和菖蒲湿地(P<0.05),大多数植物在秋季的生长量最大。2008年,美人蕉湿地具有最大的年根生长量,显著大于风车草湿地、水鬼蕉湿地和菖蒲湿地(P<0.05)。大多数植物的根生长量都集中在5—15 cm,芦苇湿地、风车草湿地、水鬼蕉湿地和多种湿地的根生长量有较多分布在15 cm以下。
5.湿地净化效果具明显的季节变化,在冬季,湿地对污染物的净化效果最差。对COD的去除秋、夏好于春、冬,对BOD5的去除春、夏好于冬、秋,对N的去除春、秋好于夏、冬,对P的去除秋、夏好于春、冬。
6.植物生物量与N、P的去除率呈较好的相关关系,地上部分生物量与TN、SP、NH4+—N呈显著相关(P<0.05),根生长量同TN和NH4+—N呈显著相关(P<0.05)。
7.湿地对各污染物表现出较好的净化效果。对COD、BODs、TP、SP、TN、NH4+—N和硝氮(NO3——N)的平均去除率分别为51.6%—69.7%、60.8%—80.4%、50.2—80.4%、53.6—90.1%、45.2%—66.7%,.56.4%—83.9%和64.5%—76.2%。通过两年的实验测定,多种湿地的总体净化效果优于其它单种湿地。