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人工湿地是为了处理污水,模仿天然湿地而建造的工程化的湿地除污系统。这种湿地通过人工设计,在具有一定长宽比的洼地中由砾石、土壤等材料组成混合的湿地床上种植植物。污水从湿地床体一端流进,经过植物、微生物等的协同作用从另一端流出进而达到除污效果。作为一类新型的污水处理技术,与传统的二级、三级等处理技术相比具有成本低、工艺设备简单、系统各要素配置可塑性强、高生态效应等优点,因此被广泛应用于农村、中小城市污水处理、农业面源污染控制及湖泊综合治理。我国人工湿地多建于南方,且各地区人工湿地建设情况均不相同,本文以博斯腾湖西岸人工湿地为研究对象,探索了干旱区人工湿地在运行过程存在的问题及污染去除效果等问题。博斯腾湖是第三纪末期新构造运动下形成的断陷湖泊,作为蒙新湖区典型的内陆淡水湖泊,近些年来随着当地人口的大规模的增长、工业、农业的发展,人们对淡水资源进行掠夺式的开发利用,使得入湖污染负荷增加并严重破坏了湖滨湿地、面临着生态容量降低、水体矿化度增加、生物量减少,部分区域芦苇已经不能自然生长等问题。为改善湖泊生态环境,在各级政府的大力支持和帮助下及大量文献阅读和参观实体人工湿地、反复实验论证。由博斯腾湖县金海育苇有限责任公司牵头,新疆师范大学主动参与理论研究并共同建设博斯腾湖西岸人工湿地。本文依托课题项目,2015年4-10月连续7个月在该人工湿地各期工程的进水口、出水口进行水样采样,对比分析人工湿地4-10月及沿程水体污染物的变化规律。2015年4月、6月、8月在人工湿地内、外采集土壤样品,对比分析人工湿地内、外土壤盐分、养分变化情况。得出以下结论:(1)通过对博斯腾湖西岸人工湿地水样4-10月份及沿程不同样点的监测结果显示,2015年4-10月人工湿地的进、出水中TN、NH3-N、NO3--N、NO2--N浓度平均消减量分别为7.94 mg·L-1、4.85 mg·L-1、1.19 mg·L-1、0.61 mg·L-1。进水口,氮浓度在8月份最高,10月份最低;出水口,氮浓度在9月份出现最大值,6月份出现最小值。TN、NH3-N、NO3--N、NO2--N浓度在进、出水处均表现为先上升后下降。去除率分别为55.39%、62.96%、71.72%、74.10%,TN、NH3-N的去除率表现为先上升后下降趋势,NO3--N和NO2--N则表现为去除率呈现为先下降后上升再下降的态势。人工湿地水体中NH3-N对TN的去除贡献最高,贡献率为61.16%。博斯腾湖西岸人工湿地对水体污染物去除效果显著,水质改善明显。人工湿地进水口到出水口的沿程变化中TN、NH3-N、NO3--N、NO2--N浓度沿程逐渐降低,在人工湿地前端的消减量较大,平均消减量达到90%以上。(2)对博斯腾湖西岸人工湿地中磷浓度监测结果显示,2015年4-6月,进出水口中TP浓度消减量为1.66 mg·L-1,去除率为67.36%。去除率最大值出现在7月,为91.6%,TP的去除率表现为先上升后下降的态势,去除效果较好。人工湿地沿程水体中TP浓度由1#到7#样点逐渐降低。其中,1#-3#样点浓度降幅最大,降幅为3.92 mg·L-1,消减贡献率超过90%。(3)有机物以BOD5和COD为代表,对博斯腾湖西岸人工湿地水体监测显示,2015年4-6月BOD5和COD进出水浓度平均消减量分别为3.79 mg·L-1、22.34 mg·L-1,去除率分别为57.85%和40.12%,有机物去除率效果较差。沿程变化中BOD5、COD浓度在1#-4#样点变化趋势相似,呈现缓慢下降态势,4#样点之后BOD5有小幅上升态势。(4)对比人工湿地及对照组土壤养分指标发现人工湿地和其对照组中土壤各养分指标差异明显,人工湿地中土壤养分高于对照组,各样点显示土壤养分指标中有机质含量较为丰富,其他养分含量较贫乏,说明人工湿地的运行提高了土壤养分含量。土壤中盐分含量变化表现为随土层深度增加各盐分离子含量不断减少,呈现明显的表聚型,其中阴离子以SO42-为主,阳离子则以Na++K+含量最大。(5)运用主成分分析法和相关分析法分析博斯腾湖西岸人工湿地水体和土壤主要污染主导因子,结果显示,水体中主要污染因子为COD、NH3-N、NO2-N。土壤盐分主导因子为SO42-、Na++K+、HCO3-。相关分析显示,SO42-与Na++K+呈现显著正相关关系,BOD5和植物密度、水体温度呈现显著正相关。