1 試驗(yàn)區(qū)概況與研究方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地點(diǎn)位于大理市灣橋鎮(zhèn)（100°00′5″~100°09′08″ N,25°44′48″~25°49′22″ E），覆蓋面積63.8 km2，地形西高東低，位于蒼山與洱海之間的寬谷平壩區(qū)，屬北亞熱帶高原季風(fēng)氣候，受西南季風(fēng)控制，冬無(wú)嚴(yán)寒，夏無(wú)酷暑，年平均氣溫15.5 ℃，年均降雨量1080 mm，但85%~96%的降雨集中在5-10月份，海拔1980 m，年均氣溫 14.6 ℃。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在不影響農(nóng)田溝渠和庫(kù)塘正常的灌排水功能前提下，對(duì)現(xiàn)有的溝渠和庫(kù)塘進(jìn)行改造提升。即根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行清淤疏浚、合理配置水生植物群落，適當(dāng)配置水位調(diào)節(jié)閘門，在溝渠和庫(kù)塘周邊適當(dāng)生態(tài)植草、放置生態(tài)多孔磚和種植經(jīng)濟(jì)林果等（表1），以延長(zhǎng)溝渠和庫(kù)塘內(nèi)的水力滯留時(shí)間，削減農(nóng)田排水中的污染物的含量。其中4種生態(tài)攔截系統(tǒng)溝壁和塘壁均為帶孔預(yù)制板，孔內(nèi)配置水生植物，溝底為土工溝底，配置水生植物群落。潛流庫(kù)塘為水平潛流人工庫(kù)塘，采用基質(zhì)搭配與植物配置相結(jié)合的形式，系統(tǒng)分為進(jìn)水區(qū)、濾料區(qū)和出水區(qū)，其中進(jìn)水區(qū)和出水區(qū)搭配基質(zhì)從下到上為石灰?guī)r細(xì)碎石、礫石和火山巖，鋪設(shè)厚度分別為0.4 m、 0.25 m和1 m，各層鋪設(shè)寬度均為5 m，鋪設(shè)完后在進(jìn)水區(qū)和出水區(qū)填泥，并生態(tài)植草，濾料區(qū)（系統(tǒng)土工溝底）石灰?guī)r細(xì)碎石填料層先鋪設(shè)厚 0.4 m, 然后再用礫石鋪設(shè)厚 0.25 m。系統(tǒng)改造提升后，分別在進(jìn)水口和出水口定時(shí)采集水樣，測(cè)定污染凈化效果，具體試驗(yàn)工程系統(tǒng)和試驗(yàn)措施見(jiàn)表2。

1.3 樣品采集與分析方法

所有工程建設(shè)于2019年8月完成后，在監(jiān)測(cè)期內(nèi)（2019年9月-2020年8月），每周于4個(gè)工程區(qū)的進(jìn)水口、出水口采集水樣1次（2020年2月因受疫情影響未采集），計(jì)算經(jīng)4個(gè)工程區(qū)后，污染物去除率，方法見(jiàn)下式（1），主要分析指標(biāo)和具體分析方法均選用國(guó)標(biāo)測(cè)試方法[17]。同時(shí)參照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）和《國(guó)家農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5084-2005）對(duì)4個(gè)系統(tǒng)的污水處理效果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

r = (C1 -C2) /C1×100 （1）

式中：r 為污染物（COD、TN和TP ）的去除率（%）；C1 為系統(tǒng)或某污染物的進(jìn)水濃度（mg·L-1）；C2 為經(jīng)生態(tài)攔截系統(tǒng)后某污染物出水濃度（mg·L-1）。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用 Microsoft Excel 2010 軟件對(duì)數(shù)據(jù)處理后，用 SPSS13.0 軟件進(jìn)行差異性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生態(tài)攔截系統(tǒng)對(duì)TN凈化效果的影響

由圖1可知，與進(jìn)水口TN濃度相比，經(jīng)生態(tài)攔截系統(tǒng)凈化后，各系統(tǒng)各月出水口TN濃度均有所下降，絕大多數(shù)月份出水口TN濃度均顯著低于進(jìn)水口TN濃度。各措施TN濃度變化范圍為進(jìn)水時(shí)1.98~9.24、1.68~7.47、0.69~2.52 mg·L-1和3.47~12.46 mg·L-1，出水時(shí)0.98~3.20、1.03~5.35、0.48~2.06 mg·L-1和1.47~4.41 mg·L-1，TN凈化率變化范圍依次是13.50%~76.08%、16.31%~71.52%、18.25%~64.77%、19.57%~86.59%。平均進(jìn)水TN濃度由高到低為生態(tài)溝渠+表流庫(kù)塘（8.06 mg·L-1）>表流庫(kù)塘（4.77 mg·L-1）>生態(tài)溝渠（3.86 mg·L-1）>潛流庫(kù)塘（1.35 mg·L-1），但平均削減效果由大到小卻分別是生態(tài)溝渠+表流庫(kù)塘（59.66%）、潛流庫(kù)塘（42.13%）、生態(tài)溝渠（40.59%）、表流庫(kù)塘（37.60%）。4個(gè)生態(tài)攔截系統(tǒng)各月削減率變幅均較大，且呈不同的削減趨勢(shì)。4個(gè)措施的進(jìn)水濃度分別是9.24 mg·L-1（10月）和4.55 mg·L-1（11月）、5.26 mg·L-1（3月）和4.88 mg·L-1（4月）、1.36~1.79 mg·L-1（5~8月）、10.40~12.46 mg·L-1（12月和4-8月）時(shí)，系統(tǒng)對(duì)污染物的凈化效果較高，對(duì)應(yīng)的凈化率分別是76.08%和61.98%、61.22%和71.52%、55.88%~64.77%、69.25%~86.59%。

出流TN濃度參照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002），生態(tài)溝渠有4個(gè)月可以達(dá)到Ⅴ類水水質(zhì)要求（4、5、11和12月），2個(gè)月可以達(dá)到Ⅳ類水水質(zhì)要求（5和12月）；表流庫(kù)塘有3個(gè)月可以達(dá)到Ⅴ類水水質(zhì)要求（1、4和12月），2個(gè)月可以達(dá)到Ⅳ類水水質(zhì)要求（1和4月）；潛流庫(kù)塘有10個(gè)月（9月除外）可以達(dá)到Ⅳ類水水質(zhì)要求；生態(tài)溝渠+表流庫(kù)塘有3個(gè)月可以達(dá)到Ⅴ類水水質(zhì)要求（1、7和8月），1個(gè)月可以達(dá)到Ⅳ類水水質(zhì)要求（1月）。

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