為探討生態攔截係統對洱海流域農田尾水氮(N)、典型磷(P)和化學需氧量(COD)的生态水质去除效應,提高生態攔截係統對農業麵源汙染物的淨化效果,研究了生態溝渠、措施表流庫塘、净化潛流庫塘、效果生態溝渠+表流庫塘4種改建的研究生態攔截係統對水質淨化效果的影響。結果表明,典型與進水口汙染物濃度相比,生态水质經生態攔截係統淨化後,拦截各係統出水口汙染物濃度均有所下降。措施4種生態攔截係統以生態溝渠+表流庫塘係統對汙染物總氮(TN)、净化總磷(TP)和COD的削減效果較好,平均削減率為59.66%、研究55.99%和38.33%,典型出流全年各月可用於各類型農田灌溉,且TN、TP和COD濃度全年分別有3個月、10個月和10個月可滿足地表水環境質量標準中Ⅴ類水質要求;潛流庫塘係統削減效果次之,平均削減率為42.13%、31.31%和34.29%,出流全年各月可用於旱作回灌,9個月可用於水作灌溉,TN、TP和COD濃度全年分別有10個月、6個月和2個月可達到地表Ⅳ類水質要求;生態溝渠係統和表流庫塘係統則削減能力相對較弱,平均削減率分別為40.59%、21.03%、25.25%和37.60%、27.69%、26.07%,但這2個係統出水全年可用於水作和旱作灌溉,其中生態溝渠係統出流TN和TP濃度全年分別有4個月和11個月可達到地表水Ⅴ類和Ⅳ類水質要求,表流庫塘係統出流TN、TP和COD濃度全年分別有3個月、11個月和3個月可達到地表Ⅴ類、Ⅳ類和Ⅴ類水質要求。綜合而言,改建的4個生態攔截係統對汙染物的平均淨化效果由大到小分別為生態溝渠+表流庫塘、潛流庫塘、表流庫塘、生態溝渠。
洱海是雲南省大理白族自治州的生命源泉,具有供水、農灌、發電、調節氣候、漁業、航運、旅遊七大主要功能。近20年來,由於各種因素的影響,造成入湖汙染負荷量持續增加,洱海水質下降,生態環境受到破壞。大量的研究工作表明,流域內農田麵源排放是洱海水中氮磷的主要來源之一。洱海流域現存有大量灌排溝渠和庫塘,其水質狀況與周邊種植類型農田尾水的排放存在非常密切的關係,這些溝渠和庫塘以及下遊農田是地表水灌排和村莊供排水的水源,但位於農田與水體的過渡帶,能有效攔截農田排水產生的N、P和COD等農業麵源汙染物,已成為研究農業麵源汙染阻斷的關鍵環節。
近幾年,有關洱海流域生態溝渠的研究主要集中在不同種植類型、不同年份生態溝渠和農田灌排溝渠對水質淨化的影響等方麵。例如陳安強等研究表明,不同種植類型對生態溝渠出水口徑流氮磷濃度的影響從大到小依次為菜地、稻田和苗木地;田昌等研究表明,2016年和2017年生態溝渠對農田排水TN平均攔截率為 58.49%、47.61%,對NH4+ -N平均攔截率為 77.29%、69.72%。謝坤等研究表明,生態溝渠農田入口、農田出口、村落出口等處生態溝渠的水質明顯不同,晝夜節律變化明顯。有關生態庫塘的研究則主要集中在不同水生植物和生態植草對水質淨化的影響等方麵。例如不同水生植物的庫塘對總氮的年均去除率表現為荇菜(83.1%)>蘆葦(73.9%)>黑藻(73.3%)>無植物庫塘(65.5%)。
但上述研究都僅將生態溝渠或者庫塘作為單一研究對象進行研究,在洱海流域“田-村”景觀單元交替分布模式中,實際存在很多灌排水先流經生態溝渠,後入庫塘繼續淨化的情況。同時,洱海流域生態庫塘包括表流生態庫塘和潛流生態庫塘,截止目前有關生態庫塘的研究僅涉及表流庫塘,鮮有關於潛流生態庫塘的研究報導。因此本研究將洱海流域主要的生態溝渠、表流庫塘、潛流庫塘和生態溝渠+表流庫塘4種排灌係統進行改造提升(即清淤疏浚、種植水生植物,生態植草植樹等),分析經不同生態攔截係統後,N、P和COD濃度的變化特征,並探討汙染物經過4種生態攔截係統後TN、TP和COD濃度的削減貢獻率,以期為生態攔截工程設計和應用提供參考,提高灌排係統對農業麵源汙染物的攔截效果。
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