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人工湿地作用大

来源:科学网 www.sciencenet.cn 作者:王方 2017-2-8
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摘要: 漂浮式湿地听起来可能很奇怪,但实际上是一种极为自然的现象。草垫脱离岸边延伸到水里就可以形成漂浮式湿地。更令生态工程师们感兴趣的是,这些湿地是如何上下摆动影响水体的。 一个来自美国宾夕法尼亚圣弗朗西斯科大学和俄克拉荷马大学的研究团队,包括研究人员William Strosnider已经研究证明了漂浮式人工湿地在水处......


 

漂浮式湿地听起来可能很奇怪,但实际上是一种极为自然的现象。草垫脱离岸边延伸到水里就可以形成漂浮式湿地。更令生态工程师们感兴趣的是,这些湿地是如何上下摆动影响水体的?

一个来自美国宾夕法尼亚圣弗朗西斯科大学和俄克拉荷马大学的研究团队,包括研究人员William Strosnider已经研究证明了漂浮式人工湿地在水处理方面颇有效果。

研究人员在4块不同的漂浮式人工湿地上使用不同的材料和湿地植物进行了试验。“主要的研究结论认为,在影响水质这一作用上,漂浮式人工湿地与天然形成的湿地在很多方面是相同的。”Strosnider说。

在4次试验设计中,研究人员使用了很多材料,如排水管、麻布、护根、功能网和重复利用的塑料瓶等。他们将两种常见的人工湿地植物——香蒲、灯心草种在其中。研究团队花了三年时间测算人工湿地在改善水质上的作用。

彻底处理废水的话,需要着重处理其中含有的氮元素。Strosnider的研究表明,人工湿地也能起到这样的效果。这项研究没有直接论证湿地影响水质的过程,但他们认为,这是一个不同元素综合作用的结果。

他认为,植物本身可能会吸收水中的一些污染物,但微生物才是发挥作用最大的那个。漂浮式人工湿地的根部是诸如细菌等微生物生长的好地方,微生物进行分解和吸收氮、磷等污染物的过程都发生在那里。

有许多例子可以证明漂浮式人工湿地水处理是行之有效的方式。它们可以通过强化脱氮过程帮助提高城市污水处理效率。在另一个例子中,它们可以通过调节水温和太阳辐射来影响藻花。对饮用水水库和沿海池塘来说,藻是一个很难解决的问题,它堵塞滤水器,造成水中含氧量降低,进而杀死鱼类。

研究人员设计漂浮式人工湿地不仅是他们的兴趣和能力所在,更可以帮助改善水质,还能为水下的鱼类和昆虫、水鸟等提供栖息地。

Strosnider解释说:“漂浮式湿地下的水域是高质量的栖息地,因为小鱼和两栖动物可以利用根部的复杂结构躲避捕食者。一般情况下,漂浮式人工湿地或者其他任何类型的人工湿地作为栖息地的作用很少被研究,而我们向前迈出了一小步。”

他指出,要想达到这些积极效果,可能需要比较高的漂浮式人工湿地覆盖率。这意味着,他们必须继续研究如何设计人工湿地,以及在湿地上栽培何种植物。

漂浮式人工湿地如何以最低成本维持,是这次研究的主要目标。因此,他们把更多研究精力放在“粗放型”湿地上,即生长和维持都由自己完成,而不是“密集型”湿地——需要依赖塑料或者泡沫材料才能发挥作用。

Strosnider说,“下一步的工作是吸取经验教训,对‘粗放型’湿地设计进行测试提升。我们正在研究的是如何让漂浮式人工湿地成长和自我维护,以成为水处理系统中一个低成本维持的组成部分。这是这项工作中最为有趣和创新的地方。”(王方编译)


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