潛流型人工濕地作為人工濕地的一種類型，因其污水處理效率高，占地面積相對較少，因而在污水處理中得到了廣泛的應用[1]，植物是潛流人工濕地的重要組成部分[2]，目前濕地植物的研究主要主要集中在去污植物的篩選與組合配置､濕地植物的去污機理等方面，濕地植物品種主要包括為蘆葦(Phragmitesaustralis)､美人蕉(Cannaindica)､風車草(Cyperusalternifolius)､香蒲(Typhaangustifolia)､水蔥(Scirpusvalidus)､梭魚草(Pontederiacordata)等草本濕地植物類型[3，4]，為了增加濕地植物的多樣性與冬季抗寒性，我們考慮擴大濕地植物的篩選范圍，增加木本植物，我們還發(fā)現，木本植物部分品種更具有抗寒性，而且可以提高地上部分生物量､生物多樣性與景觀效果､增加立體空間[5，6]。
為此，我們利用潛流人工濕地運行水位在表層基質的20cm以下的特點，將木本植物引入潛流人工濕地中，前期研究發(fā)現，少數木本植物經過根系馴化誘導后可以適應潛流人工濕地環(huán)境[6，7]，但是，大部分木本植物很難適應人工濕地水生缺氧的環(huán)境，生長受阻甚至導致死亡，因此，本研究擬在人工曝氣的條件下，將3種木本植物引入潛流人工濕地系統(tǒng)，比較曝氣前后木本植物的潛流人工濕地系統(tǒng)對污水處理效果､植物的生物量與對TN､TP負荷減少的貢獻率､丙二醛和根系活力､根系類型､根際微生物與基質酶活性的變化，旨在為木本植物在潛流人工濕地的應用提供基礎數據與技術支撐。
1 材料與方法
1.1 實驗系統(tǒng)
系統(tǒng)由三級串聯(lián)的潛流人工濕地單元構成(編號為A､B和C)。每級池體內寬0.8m，長2m，深0.6m，底部填大粒徑石灰石，厚度20cm，中間填充15cm的蛭石，比較上層填20cm厚的河砂。在床體表層下20cm處添加了微曝氣裝置(ACQ-007型，比較大供氣量100L/min)(圖1)，每天08:30—18:30曝氣10h，其余時間不曝氣。系統(tǒng)進水水質為:COD64.58~207.09mg/L､NH+4 -N 33.31~49.91mg/L､TN37.5~55.64mg/L､TP2.93~3.17mg/L。A､B和C植物分布為花葉冬青(Ilexaquifolium)､月季(Rosachinensis)和八角金盤(Fatsiajaponica)，每種植物種植10行，每行10株。平均每天進水量為1m3，未供氧前濕地系統(tǒng)連續(xù)運行60d，60d后啟動曝氣裝置，同樣運行60d。每6d取一次水樣測定，取水時間為每天曝氣停止的時間18:30。
1.2 實驗方法
1.2.1 水質測定
方法參照文獻[8]。
1.2.2 植物生長量的測定
每種植物在種前稱重，經過12個月的生長以后再稱重，將待測樣品在80℃ 烘箱中烘至恒重后稱重，計算單株平均生長量。植物氮磷積累量的測定:將植物樣品用H2SO4-H2O2 消煮制備成溶液，總氮含量用過硫酸鉀氧化吸光光度法測定[9];總磷用釩鉬藍法測定[10]。
1.2.3 植物吸收貢獻率測定
單元氮磷去除量=(進水氮磷濃度-出水氮磷濃度)×均進水量。
單位面積氮磷去除量=單元氮磷去除量/單元面積。
植物氮磷吸收量=(整株植物全氮含量×總生物量增量)/種植面積。
植物吸收貢獻率=(植物氮磷吸收量/單位面積氮磷去除量)×100%。
植物單元生物量=濕地單元中植物莖葉生物量+濕地單元中根生物量。
植物單元生物增量=曝氣后單元植物生長量-種植前單元植物生長量。
1.2.4 根際微生物數量測定
選取5點取樣法，在植物根系附近取基質，用MPN法分別測定其中硝化菌及反硝化菌的數量[11]。
2 結果與討論
2.1 曝氣前后系統(tǒng)對污水處理效果的比較
2.1.1 曝氣前后COD去除率比較
從曝氣前后系統(tǒng)對COD去除率(圖2)比較可以看出:在前期1個月內曝氣前后的COD去除率差異不明顯,但去除率的比較高值曝氣后晚于曝氣前1周左右,運行1個月后,曝氣后的COD去除率明顯高于曝氣前｡數據顯示曝氣前系統(tǒng)對COD去除率在48% ~73%之間,曝氣后系統(tǒng)對COD的去除率在56% ~80%之間,平均較曝氣前增加了6.99%,出現這種現象的原因可能是有機物的去除以兼性細菌和厭氧細菌的分解為主,而增加濕地含氧量,增大了濕地的有氧環(huán)境,有利于有機物的去除,曝氣后,改善了濕地環(huán)境中的含氧量保證了硝化作用的順利進行[12,13]｡
2.1.2 曝氣前后TN去除率比較從曝氣前后系統(tǒng)對TN去除率(圖3)可以看出:去除率均在45%以上,整個實驗期間,曝氣后的去除率都高于曝氣前,總體上,TN的去除率曝氣后>曝氣前平均增加了10.25%｡有研究證明,人工潛流濕地去除TN主要通過硝化?反硝化､水生植物和濕地微生物吸收[14],曝氣增強濕地植物及其根際微生物吸收[15]可能是系統(tǒng)提高TN去除的重要原因｡
