陶 紅

（寧夏大學資環(huán)學院 寧夏銀川 750021）

引言

寧夏地處干旱半干旱地區(qū)，悠久的引黃灌溉歷史造就了銀川平原優(yōu)越的農業(yè)生產條件，使其成為享譽西北的“塞上江南”、“魚米之鄉(xiāng)”。但是由于先天水資源的匱乏和國家對黃河水資源的分配調度，部分農田不得不使用溝水進行灌溉，這些溝水主要來源為農田退水、生活污水及工業(yè)污水。據(jù)調查，銀川平原污灌區(qū)灌溉歷史最長的已達30年，長期灌溉污水已對當?shù)剞r產品質量、土壤生態(tài)產生嚴重影響。

生態(tài)溝渠是在傳統(tǒng)農田排水溝渠的基礎上進行生態(tài)化改造[1]，形成的由植物、動物、微生物和土壤等組成的農田生態(tài)系統(tǒng)。當污水通過溝渠時可以通過植物吸收、底泥截留吸附、微生物降解凈化等方式來實現(xiàn)對污染物質和營養(yǎng)物質的吸收和分解[2-3]，從而使水質得到凈化，與人工濕地、植物緩沖帶等工程措施相比，具有結構簡單，基建投資少，適應范圍廣等優(yōu)點[4-5]。

銀川平原溝渠密布，在替代水源無法實現(xiàn)的情況下，使用生態(tài)溝渠對農田水質進行凈化更符合當?shù)氐膶嶋H需要。基于以上原因，筆者對銀川市掌政鄉(xiāng)污灌區(qū)農田生態(tài)溝渠構建及凈化效果進行了研究，以期為該地區(qū)的水質凈化措施提供科學依據(jù)和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗位置

試驗溝渠位于銀川市掌政鄉(xiāng)永二干溝明生渠，該渠周邊為水稻種植區(qū)，溝渠護坡為水泥護坡。受實驗場地建設條件限制，生態(tài)溝渠布置采用“一”字形，總長為50m。

1.2 方案設計

1.2.1 植物選擇與配置

溝渠植被選取應綜合考慮植被對周圍環(huán)境的適應性、脫氮除磷能力、生物量多寡等多種因素，通過資料調研篩選，選擇本地常見、耐污性較強、且較美觀的香蒲、菖蒲、金魚藻為凈化植物。實驗前，所有水生植物在實驗室內用湖水培養(yǎng)1周，湖水來自寧夏大學金波湖，水質類別為《地表水環(huán)境質量標準》（GB38382012）Ⅳ類水。

1.2.2 填料選擇與配置

選擇本地常見、物美價廉、性質穩(wěn)定的陶粒為填料，配置時，將陶粒鋪設于長寬高為51cm×37cm×14cm的塑料方篩中，厚度為8cm。

1.2.3 實驗設計及樣品采集

實驗時，將培養(yǎng)好的水生植物按照沉水植物+挺水植物組合的形式，種植于實驗區(qū)內，分別在3d，6d，9d采集水樣，采樣點位于實驗區(qū)兩端。

1.3 分析方法

水樣主要分析項目包括高錳酸鹽(IMn)、總氮(TN)、總磷(TP)、氨氮(NH+-N)。取樣及處理方法參照《水和廢水監(jiān)測分析方法》[6]。IMn采用酸性高錳酸鉀法測定；NH+－N采用納氏試劑分光光度法測定；TN采用過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法測定；TP采用鉬酸氨分光光度法測定。

2 結果與分析

2.1 對高錳酸鹽(IMn)的去除效果

生態(tài)溝渠系統(tǒng)對高錳酸鹽指數(shù)（IMn）的去除率平均為17.97%（表1所示），去除率在試驗期間雖有一定的波動，但基本成上升趨勢，去除率波動主要與水質、水溫、流速等有關。從時間上來看（圖1所示），系統(tǒng)在三天以后即可發(fā)揮穩(wěn)定的生態(tài)功能，產生水質凈化作用。

圖1 不同時間生態(tài)溝渠對高錳酸鹽的去除率

2.2 對TN的去除效果

生態(tài)溝渠系統(tǒng)對總氮(TN)的去除率平均為24.66%（表1所示），試驗期間去除率有一定的波動（圖2所示）。由于生態(tài)溝渠系統(tǒng)對總氮攔截、分解、吸收過程除了依靠微生物及植物的吸收利用外，系統(tǒng)豐富的根系和沉水植被葉面系統(tǒng)，是對總氮發(fā)生吸附、膠粘作用，從而被截留下來的主要因素，因此，受到水質影響較大。

圖2 不同時間生態(tài)溝渠對TN的去除率

2.3 對總磷（TP）的去除效果

系統(tǒng)對總磷(TP)的去除率平均為28%（表1所示），試驗期間去除率仍有一定的波動（圖3所示）。但隨著生態(tài)溝渠系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)揮作用，TP去除率有所下降后保持穩(wěn)定，這是可能是由于磷的截留吸收與底泥、溝底植物殘體P的釋放形成動態(tài)平衡。

圖3 不同時間生態(tài)溝渠對TP的去除率

表1 生態(tài)溝渠系統(tǒng)主要污染物水質及去除率 單位：(mg/L)

結語

農田生態(tài)溝渠系統(tǒng)通過植物及微生物的攔截與分解作用，可以實現(xiàn)對污灌區(qū)灌溉用水中的COD、TN和TP的去除，其9天平均凈化效率分別達到17.97%、24.66%和28.00%，有較好的攔截效果，可實現(xiàn)對污灌區(qū)灌溉用水的生態(tài)凈化作用。

農田生態(tài)溝渠系統(tǒng)在原有農田灌排渠道進行生態(tài)化建設，不需另外占地，可有效避免生態(tài)工程占用較多耕地的問題，同時，篩選出的水生植物具有較好的景觀美化功能，對改善農村景觀結構，建設美麗農村具有很好的應用價值。