人工湿地处理富营养化水体潜力 研究 :来自太湖的证据 李林峰、李英 毫 、比斯 瓦 斯、年 跃 刚、蒋高明 * * 通讯作者 中国科学院植物研究所植被与环境变化重点实验室 中国环境科学研究院湖泊工程技术中心 生物 资 源技术 , 2008 , 99 ( 6 ) : 1656-1663 ( 影响因子 5.807 , SCI 引文 197 ) 采 用垂直潜流( VSF )、水平潜流( HSF )和自由水面流( FWS )三个平行的中试人工湿地单元, 研究 其净化 中国 太湖富营养化水体 之 能力。每次处理时,湖水以 0.64 m d -1 的水力负荷率连续泵入 人工湿地 。一年运行结果表明,化学需氧量( COD )、氨氮( N H 4 + -N )、硝态氮( NO 3 - -N )、总氮( TN )和总磷( TP )平均去除率分别为 17-40% 、 23-46% 、 34-65% 、 20-52% 和 35-66% 。除 N H 4 + -N 外, VSF 和 HSF 对养分去除潜力相似,前者比后者高 14% 。然而,在高水力负荷下, FWS 湿地表现出比 VSF 和 HSF 最小的效果。 VSF ( 0.056mg L -1 )和 HSF ( 0.052mg L -1 )出水 口 平均总磷浓度接近国家三级(湖泊、水库 0.05mg L -1 )水质标准。湿地植物(香蒲)在三种 人工湿地 中生长良好。 研究发现 ,植物吸收和贮藏是三种 人工湿地 氮磷去除的重要因素。然而,收获地上生物量贡献了 FWS 湿地总氮、 总 磷去除量的 20% 和 57% ,而 在 VSF 和 HSF 中,通过收获地上部生物量 总氮、 总 磷去除量仅 为 5% 和 7% ,分别占湿地总氮、 总 磷去除量的 14% 和 17% 。结果表明,人工湿地对富营养化太湖水体具有较好的处理效果。如果考虑 条件 限制,在较高水力负荷下, 垂直潜流 ( VSF ) 和 水平潜流 ( HSF ) 比 自由水面流 ( FWS ) 人工湿地 更为适合。 Potential of constructed wetlands in treating the eutrophic water: Evidence from Taihu Lake of China Li Linfeng, Li Yinghao, Biswas Dilip Kumar, Nian Yuegang Jiang Gaoming* *Correspondence author Key Laboratory of Vegetation and Environmental Change, Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing, PR China Lake Engineering Technology Center of Chinese Academy of Environmental Sciences Bioresource Technology , 2008, 99 (6):1656-1663 ( IF=5.807 , SCI citation 197 ) Three parallel units of pilot-scale constructed wetlands (CWs), i.e ., vertical subsurface flow (VSF), horizontal subsurface flow (HSF) and free water surface flow (FWS) wetland were experimented to assess their capabilities in purifying eutrophic water of Taihu Lake, China. Lake water was continuously pumped into the CWs at a hydraulic loading rate of 0.64 m d -1 for each treatment. One year's performance displayed that average removal rates of chemical oxygen demand (COD), ammonia nitrogen (N H 4 + -N), nitrate nitrogen (NO 3 - -N), total nitrogen (TN) and total phosphorous (TP) were 17-40%, 23-46%, 34-65%, 20-52% and 35-66%, respectively. The VSF and HSF showed statistically similar high potential for nutrients removal except N H 4 + -N, with the former being 14% higher than that of the latter. However, the FWS wetland showed the least effect compared to the VSF and HSF at the high hydraulic loading rate. Mean effluent TP concentrations in VSF (0.056 mg L -1 ) and HSF (0.052 mg L -1 ) nearly reached Grade III (0.05 mg L -1 for lakes and reserviors) water quality standard of China. Wetland plants ( Typha angustifolia ) grew well in the three CWs. We noted that plant uptake and storage were both important factors responsible for nitrogen and phosphorous removal in the three CWs. However, harvesting of the above ground biomass contributed 20% N and 57% P of the total N and P removed in FWS wetland, whereas it accounted for only 5% and 7% N, and 14% and 17% P of the total N and P removed in VSF and HSF CWs, respectively. Our findings suggest that the constructed wetlands could well treat the eutrophic lake waters in Taihu. If land limiting is considered, VSF and HSF are more appropriate than FWS under higher hydraulic loading rate.
2009 年 5 月 8 日,美国《 Science 》周刊 (2009 年第 324 卷总 5928 期第 721-725 页 ) ( http://www.sciencemag.org/content/vol324/issue5928/index.dtl ) 第一次就富营养化话题在同一期连续刊登了 5 篇 Letters, 题目分别是 :1) 富营养化 : 需要更多的氮数据; 2 )富营养化 : 聚焦磷; 3 )富营养化 : 建模之后再行动; 4 )富营养化 : 预期时间需要调整;和 5 )富营养化 : 预期时间需要调整的回应 , 体现了当今地球人类对水体富营养化话题的关注和担忧 . 富营养化是目前全球水体面临的最主要的环境问题之一. 流域内人类活动不断地将营养盐带到河流、湖泊和海洋. 如果人类不依赖这些最终的汇而生存、发展的话,所有这些富营养化话题可能就变得简单起来. N,P始终是问题的焦点. 由于大气中N的广布和沉降,目前对N的营养限制作用引起了越来越多的学者的质疑;而P尽管全球禁P洗衣服运动如火如荼,在发展中国家含P化肥的大量使用、以及人类、牲畜排泄物等面源带来的P负荷正引起更多的关注. 水华(赤潮、绿潮、红潮......)似乎是水体浮游生物对营养盐过量的直接反应. 早期的湖靛以及2008年的浒苔,其实都是具有相当经济利用价值的,而今人类生活、生产方式改变了,也开始畏惧这些直接的、感官的、可能有毒的低等生物,甚至越来越恐惧. 国家政策层面上对水问题的重点转移到重点水域、饮用水保护区,战线在退缩. 不知道这是不是最后的防线? 对富营养化治理的预期人类开始小心谨慎起来,不再像过去面对滇池可以豪言壮语,不再像1998年零点行动让湖水变清;最近江苏省公布的太湖整治目标相对似乎比以前客观一点也应对了SCIENCE预期时间的调整2012年太湖水质要达到V类水,2020年要达到IV类水;而对于滇池,应该是2050年目标达到类水? 片面的强调几类水可能只是表面文章,更重要的是水体在周边人类看来,还有多少利用价值,如果我们还要依赖这方水的话?君不见杭州西湖截污已经50年,而今开始实施西湖西进了,这也是目前中国看得见的希望和范本;武汉东湖在忙碌大东湖工程,水专项在启动,巢湖、太湖、滇池、松花江、白洋淀、淮河......期待有一些推动效果,科研其实是次要的,关键在于政府意识的提升和法律、政策的落实. 原江苏省书记曾经说:哪怕江苏牺牲15%GDP,也一定要把太湖治好!好豪言啊!!! 私下和环保部门工作人员谈及,叹曰:改革开放30年,江苏GDP增加了多少?未来30年,江苏要是能每年都牺牲GDP15%,哪怕每年牺牲5%GDP也行啊...... 湖殇,水殇...... Eutrophication: More Nitrogen Data Needed D. W. Schindler and R. E. Hecky. Science 8 May 2009: 721-722. Eutrophication: Focus on Phosphorus Claire L. Schelske. Science 8 May 2009: 722. Eutrophication: Model Before Acting Andreas C. Bryhn and Lars Hkanson. Science 8 May 2009: 723. Eutrophication: Time to Adjust Expectations Charles A. Jacoby and Thomas K. Frazer. Science 8 May 2009: 723-724. Eutrophication: Time to Adjust ExpectationsResponse Daniel J. Conley, Hans W. Paerl, Robert W. Howarth, Donald F. Boesch, Sybil P. Seitzinger, Karl E. Havens, Christiane Lancelot, and Gene E. Likens. Science 8 May 2009: 724-725.
世界资源研究所(World Resource Institute,简称WRI,非营利性机构,作者:Mindy Selman, Suzie Greenhalgh, Robert Diaz And Zachary Sugg,题目:Eutrophication And Hypoxia In Coastal Areas: A Global Assessment Of The State Of KnowlEdge)2008年提交一篇报告,内中提到目前全球范围内所包含的富营养化和缺氧海域,就是该图。(此处为测试贴图,具体出处将过后给出。)