不同基质在人工湿地脱氮中的应用及其研究进展

４卷　第５期　２０１２年５月　环境污染与防治　第３

不同基质在人工湿地脱氮中的应用及其研究进展＊

丁　怡１　宋新山１＃　严登华２

（）东华大学环境科学与工程学院，上海２中国水利水电科学研究院，北京１１．０１６２０；２．０００４４

认为基质作为人工湿地的重要组成部分，在为植物和微生物提供生长介质的同　　摘要　在比较了不同基质脱氮效率的基础上，

时，也能通过沉淀、过滤和吸附等作用直接去除污染物质，其中基质的类型、级配等因素会影响基质作用的发挥；不同基质对脱氮性能存在较大差异，沸石和蛭石是目前研究中脱氮效率较高的两种基质。在归纳了脱氮机制和影响因素的基础上，认为不同基质由于脱氮性能和脱氮效率也存在较大差异；人工湿地基质所有理化性状都可能影响到它对污水的脱氮效率。最后，对今脱氮机制不同，

后的相关研究方向进行了展望。

　　关键词　人工湿地　基质　脱氮机制　综述

１

，ＡｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｒｏｒｅｓｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｕｂｓｔｒａｔｅｓｉｎｔｈｅｎｉｔｒｏｅｎｒｅｍｏｖａｌｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｗｅｔｌａｎｄｓＩＮＧ　Ｙｉ　　　　　　　　　　　　　　Ｄｐｐｐｇｇ１２

，（ＳＯＮＧ　ＸｉｎｓｈａｎＹＡＮ　Ｄｅｎｈｕａ．１．ＣｏｌｌｅｅｏＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄ　ＥｎｉｎｅｅｒｉｎＤｏｎｈｕａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔ　　　ｇｇｆ　ｇｇ，ｇｙ，

）Ｓｈａｎｈａｉ２０１６２０；２．ＣｈｉｎａＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄ　ＨｄｒｏｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈ，Ｂｅｉｉｎ０００４４　　　　　　ｇｆ　ｙｐｊｇ１

：Ａｂｓｔｒａｃｔｈｅａｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｕｂｓｔｒａｔｅｓｉｎｔｈｅｎｉｔｒｏｅｎｒｅｍｏｖａｌｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｗｅｔｌａｎｄｓｗａｓｒｅｖｉｅｗｅｄ．　Ｔ　　　　　　　　　　　　　ｐｐｇ，ａｎｉｍｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｓｉｎｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｗｅｔｌａｎｄｎｏｔｏｎｌｏｎｎｕｔｒｉｅｎｔｆｏｒｏｆａｎｄｍｉＳｕｂｓｔｒａｔｅｓｌａｅｄｒｏｖｉｄｅｒｏｗｔｈｌａｎｔｓ　　　　　　　　　　　　　　　　－ｐｙｐｙｐｇｐ　，ｃｒｏｂｅｓｂｕｔａｌｓｏｗｉｅｓｏｕｔｔｈｅｏｌｌｕｔａｎｔｓｔｈｒｏｕｈｉｔｓｓｔｒｏｎａｄｓｏｒｔｉｏｎａｎｄｆｉｌｔｅｒａｂｉｌｉｔ．Ｔｈｅｔｅｏｆｓｕｂｓｔｒａｔｅｓａｎｄ　　　　　　　　　　　　　　　ｐｐｇｇｐｙｙｐ　ｆｉｌｌｉｎｎｏｄｅｓｗｅｒｅｔｈｅｍａｉｎｆａｃｔｏｒｓｔｈａｔｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｔｈｅｎｉｔｒｏｅｎｒｅｍｏｖａｌ．Ｎｉｔｒｏｅｎｓｏｒｔｉｏｎｃａａｃｉｔｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｕｂ　　　　　　　　　　　　－ｇｇｇｇｐｐｙ　　　；ｒｅｆｅｒａｂｌｅｓｔｒａｔｅｓｗａｓｓｉｎｉｆｉｃａｎｔｌｄｉｆｆｅｒｅｎｔｚｅｏｌｉｔｅａｎｄｖｅｒｍｉｃｕｌｉｔｅｗｅｒｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄａｓｓｕｂｓｔｒａｔｅｓｏｎｎｉｔｒｏｅｎｒｅｍｏｖａｌ　　　　　　　　　　　　ｐｇｙｇ　，ｒｏｒｅｓｓ．Ｂａｓｅｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｏｎｔｈｅｃｏｍａｒｉｓｏｎｏｆｎｉｔｒｏｅｎｒｅｍｏｖａｌｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｕｂｓｔｒａｔｅｓｔｈｅｎｉｔｒｏｅｎｒｅｍｏｖａｌ　　　　　　　　　　　　　ｐｇｐｐｇｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｓａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｅｖｅｒａｌｃｏｍｍｏｎｓｕｂｓｔｒａｔｅｓｗｅｒｅｃｏｎｃｌｕｄｅｄ．Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｎｉｔｒｏｅｎｒｅｍｏｖａｌｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ　　　　　　　　　　　ｇｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｎｉｔｒｏｅｎｒｅｍｏｖａｌａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｃ．Ａｌｌｔｈｅｏｆｓｕｂｓｔｒａｔｅｓｉｎｃｏｎｓｔｒｕｃｒｏｅｒｔｈｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌｒｏｅｒｔｉｅｓｌｅｄ　　　　　　　　　　　　　－ｇｙｐｐｙｐｙｐｐ　ｔｅｄｗｅｔｌａｎｄｗｏｕｌｄａｆｆｅｃｔｔｈｅｎｉｔｒｏｅｎｒｅｍｏｖａｌ．Ｔｈｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｆｉｕｒａｔｉｏｎｏｆｓｕｂｓｔｒａｔｅｓｉｎｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｗｅｔｌａｎｄ　　　　　　　　　　　　　　ｇｇ，ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎａｐｒｏｓｅｃｔｏｎｆｕｔｕｒｅｓｔｕｄｉｅｓａｎｄｒｅｌｅｖａｎｔｓｕｅｓｔｉｏｎｓｗｅｒｅｉｎｔｈｉｓｉｖｅｎａｅｒ．ｗｅｒｅ　　　　　　　　　　　　　ｐｇｇｇｐｐ

：；；；Ｋｅｗｏｒｄｓｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｗｅｔｌａｎｄｓｕｂｓｔｒａｔｅｓｎｉｔｒｏｅｎｒｅｍｏｖａｌｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｓｕｍｍａｒｉｓａｔｉｏｎ　ｃ　　　ｇｙ

从水中脱　　在水体富营养化日趋严重的背景下，

１］

。人工氮已成为目前水处理领域的研究热点之一［

湿地作为一种生态化、低成本的水处理技术，目前在

２，３］

。有研国内外已广泛应用于污废水的脱氮处理［

８］

。种粘土矿物成为主要研究对象［

并对一些常　　笔者对现有基质进行了分类描述，

同时对可见基质的脱氮效率和机制进行系统归纳，能影响基质脱氮的主要因素进行了细致研究，最后论述了人工湿地中基质的选择与配置原则，并对今后的相关研究方向进行了展望。１　不同基质的脱氮效率对比及研究

基质作为人工湿地的重要组成部分，在为植物和微生物提供生长介质的同时，也能通过沉淀、过滤和吸附等作用直接去除污染物质。其中，基质的类型、级配等因素会影响基质作用的发挥。选择比表更利于脱氮。面积较大的基质有利于生物膜的生长，

　　人工湿地中基质主要通过吸附来脱氮。其中，

究表明，人工湿地系统平均可以除去８６％～９８％的氨氮、大于９９％的亚硝态氮、８２％～９９％的硝态氮

［，］

和９５％～９８％的总无机氮４５。人工湿地脱氮效率

主要受到温度、溶解氧、碳源、基质类型及填充方式等因素影响。其中，基质（也称填料）作为构成人工是污水处理的主要场所。目前，广湿地的主要部分，

泛应用的人工湿地基质主要有炉渣、土壤、砾石和石

６，７］

，灰石等［但是这些基质的脱氮效率不高，因此国

内外一些学者不断研究和应用新型基质提高脱氮效率，沸石与包括累托石、天然蛭石和海泡石在内的各

＃通讯作者。第一作者：丁　怡，男，硕士研究生，主要从事水污染治理研究。１９８８年生，

；；国家“项目（上海市自然科学基金资助项目（Ｎｏ．５１０７９０２８）９７３计划”Ｎｏ．２０１０ＣＢ９５１１０２４）Ｎｏ．＊国家自然科学基金资助项目（－

）。１０ＺＲ１４００３００

·８８·

丁　怡等　不同基质在人工湿地脱氮中的应用及其研究进展

沸石显示出比砾石和碎石都要高的脱氮效率。李旭

９］

研究发现，在同样的进水水质和水力负荷下，东等［［９］

，下同）通过微生物代谢过程进行数，８％左右１～４

２０，２１］

。可硝化－反硝化是人工湿地脱氮的主要途径［

沸石床在脱氮方面明显优于砾石床。ＳＴＥＦＡ－

［０］

通过两组人工湿地对比投加天然沸石ＮＡＫＩＳ等１

以说，微生物的数量直接影响人工湿地系统污水处理的效率。基质的存在发挥着不可替代的重要作用，有些基质由于疏松、通气性好、比表面积大，有利为硝化细菌提供充于空气中的氧气进入人工湿地，

足氧气，有利于硝化作用脱氮；而一些多孔基质由于能使人工湿地形成厌氧环境，有利于反硝含水率高，

２２］

化作用脱氮。靳同霞等［研究发现，两种人工湿地

（斜发沸石）前后的去污效果，结果显示脱氮效率接近８氨氮去除率０％。当沸石粒径为１６～３０ｍｍ时，

［１］１２］

。尹连庆等［研究了粉煤灰可以达到７８％左右１

对生活污水的去除，结果表明粉煤灰人工湿地对氨氮均具有良好的去除效果。聂发辉ＣＯＤ、ＳＳ、

１３］

／等［研究发现，蛭石的饱和吸附量达２０．８３ｍＬ，ｇ

的基质上层和下层的氨氮去除率均高于中层，其原因应是，基质上层中溶解氧含量高，有利于硝化反应；下层溶解氧含量低，有利于反硝化反应进行。因通过选择合适基质进行层级配置，使得人工湿地此，

中形成上层以硝化菌为主的硝化反应区和下层以反硝化菌为主的反硝化反应区，将有利于提高人工湿

２３］

通过对组合基质和煤渣地脱氮效率。刘慎坦等［

超过现在使用广泛的沸石，因此可考虑使用蛭石作为基质来提高脱氮效率。

通过多种基质的合理搭配所产生的互补　　此外，

效应，也可以提高人工湿地基质层的去污能力。徐

１４］丽花等［研究了沸石、沸石－石灰石、石灰石３种基

发现沸石－石灰石混合使用不会降低质的净化能力，

沸石吸附氨氮的能力，并且由于沸石和石灰石发生了协同作用，对总氮、总磷的去除效果均好于其单独使用。

国内外研究的基质主要有塑料、沸石、石　　目前，

石英砂、煤灰渣、高炉钢渣、草炭、粉煤灰、活性灰石、

炭、陶瓷滤料、蛙石、自然岩石与矿物材料等。应根以充分发据污水水质及经济适用性原则进行选择，挥基质的作用。为了综合发挥各基质优势，潜流人基质级配很重要，能工湿地床往往由多种基质组成，

有效去除各种污染物质，同时有效避免堵塞、提高运

［１５］

列出了不同基质的脱氮效率及理化行周期。表１

基质人工湿地的脱氮效率对比研究，发现组合基质人工湿地脱氮效率更高，其原因在于基质类型对人工湿地中硝化菌和反硝化菌的数量和空间分布有较在上层，组合基质人工湿地硝化菌数量是煤大影响；

渣基质人工湿地的２．在下层，反硝化菌数量又８倍；是煤渣基质人工湿地的１．８倍。充裕的硝化菌和反硝化菌是人工湿地脱氮的重要保证。

　　基质除了作为微生物生长繁殖的场所以及为微

生物脱氮提供良好环境外，基质自身还能通过吸附和过滤作用脱氮。不同基质由于脱氮机制不同，因此脱氮性能和脱氮效率也存在较大差异。简单介绍几种常见基质的脱氮机制：

）沸　石１　　（

同时沸石构沸石结晶结构由硅氧四面体组成，架中有一定孔径的空腔和孔道，决定其具有吸附和

２４］

，可快速截留污水中的氨氮。人离子交换等性质［

性质比较。

表１　不同基质的脱氮效率及理化性质比较

Ｔａｂｌｅ１　Ｃｏｍａｒｉｓｏｎｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｕｂｓｔｒａｔｅｓｉｎｎｉｔｒｏｅｎ　　　　　　ｐｇ

ｒｅｍｏｖａｌａｎｄｈｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌｒｏｅｒｔ　　　ｐｙｐｐｙ

基质沸石无烟煤页岩蛭石陶瓷滤料砾石高炉钢渣生物陶粒

去除率／％总氮６４　２１　１４　２３　５８　１２　２６　１８　

氨氮８９　３０　２１　５１　７６　２３　２０　３１　

孔隙度／％实验前４２．８　３５．３　５３．６　４７．８　４１．７　４２．８　４１．８　４１．２　

渗透系数

－１）（ｍ·ｄ实验后／４１．８　３２．６　５０．７　３７．６　４０．７　３８．６　４０．６　３８．９　

１３．７１３５．３９．２８．０１１３．４２．３９０．８９９．５

工湿地系统稳定运行后，沸石表面会形成生物膜，此时离子交换和硝化反应起作用，沸石表面形成生物膜后仍有交换氨氮的能力。当人工湿地系统面临强的冲击负荷时，水力停留时间短，离子交换作用将占

２５］

。沸石吸附饱和后的吸附位点可以通主导地位［

过微生物和植物的协同作用得到再生。沸石内部结构的松散程度是影响沸石吸附容量的主要因素，结构松散、孔径相对较大并且分布均匀的沸石吸附容量较高。

）蛭　石２　　（

蛭石对氨氮的吸附包括作为吸附剂直接吸附，

２６］

。由于以及作为添加剂为微生物提供反应场所［

２　基质的脱氮机制与影响因素研究

人工湿地中存在多种脱氮机制，包括植物吸收、

］１６１８－

。其中，基质吸附、氨挥发、硝化－反硝化等［通过

反硝化作用的脱氮量占投配总氮量的４质量分７％（

·８９·

４卷　第５期　２０１２年５月　环境污染与防治　第３

蛭石晶体内部有很多孔穴和通道，孔穴通过开口的通道彼此相连，使得蛭石的比表面积很大，对氨氮具相较之下，蛭石通过有很强的选择性离子交换能力，

蛭石亦是一种理物理吸附作用脱氮量有限。此外，

想的生物载体，能进一步选择性地富集脱氮细菌，更而且蛭石可以反复再生进一步提高脱氮性能，

２７］

。使用［

（）基质类型及填充方式也是影响人工湿地脱２

氮效率的重要因素。为了综合发挥各基质优势，人能更有效地脱氮，同时工湿地可以由多种基质组成，

有效避免堵塞，提高运行周期。通过选择合适基质进行层级配置，可以使得人工湿地中形成上层以硝化菌为主的硝化反应区和下层以反硝化菌为主的反硝化反应区，将有利于提高人工湿地脱氮效率。（）已有基质材料的小孔隙度和易饱和的特点３

影响了其脱氮性能，新型基质材料研发是今后基质研究的重点。合理利用易得的天然材料，充分开发研制出吸附容工业副产品或是人工合成新型材料，

量大、截留效果好、性能长效持久的新型基质材料，应用到人工湿地工程中，提高人工湿地的脱氮性能。参考文献：

［］，１ＥＦｅｎｘｉａＬＩＹｉｎ．Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｏｆｎｉｔｒｏｅｎｒｅｍｏｖａｌｉｎｔｏｗ－　Ｙ　　　　　　　ｇｇ

ｅｒｈｂｒｉｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｗｅｔｌａｎｄｔｏｔｒｅａｔｄｏｍｅｓｔｉｃｗａｓｔｅｗａｔｅｒ　　　　　　ｙｙ　

［］，ｆｏｒｓｍａｌｌｒｕｒａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓＪ．ＥｃｏｌｏｉｃａｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎ２００９，　　　　ｇｇｇ（）：３５７１０４３１０５０．－

［］杨庆，吴昌永，等．不同污水生物脱氮工艺中Ｎ２　刘秀红，２Ｏ释放

］（）：量及影响因素［环境科学学报，Ｊ．２００６，２６１２１９４０１９４２．－［］３ＺＡＬＪ．Ｔｈｅｕｓｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｗｅｔｌａｎｄｓｗｉｔｈｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ　ＶＹＭＡ　　　　　　

［］ｓｕｂｓｕｒｆａｃｅｆｌｏｗｆｏｒｖａｒｉｏｕｓｔｅｓｏｆｗａｓｔｅｗａｔｅｒＪ．Ｅｃｏｌｏｉｃａｌ－　　　　　　ｙｐｇ，（）：Ｅｎｉｎｅｅｒｉｎ２００９，３５７１１７．－ｇｇ

［］，，４ＨＡＮＧＹｕｓｈａｎＷＡＮＧＪｉｎＱＩＵＪｉｎｕａｎ．Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆａ　Ｚ　　　　　ｇｑ

ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｗｅｔｌａｎｄｏｎｔｈｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｓａｌｉｎｅｓｕｂｓｕｒｆａｃｅ　　　　　　　［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｉｗａｓｔｅｗａｔｅｒ　　　　　－ｇ，（）：ｎｅｅｒｉｎ２０１０，２６４９１３．－ｇ

［］，５ＩＮ　ＹｉｎｆｅｎＪＩＮＧＳＲ，ＬＥＥＤＹ，ｅｔａｌ．Ｎｕｔｒｉｅｎｔｒｅｍｏｖａｌ　Ｌ　　　　　　ｇｇ

ｆｒｏｍａｕａｃｕｌｔｕｒｅｗａｓｔｅｗａｔｅｒｕｓｉｎａｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｗｅｔｌａｎｄｓｓｓ　　　　　　－ｑｇｙ　］，（／／／）：ｔｅｍ［Ｊ．Ａｕａｃｕｌｔｕｒｅ２００２，２０９１２３４１６９１８４．－ｑ

［］，，６ＢａｏｈｕａＹＡＯＸｉｎ，ＪＩＡＮＧＪｉｎｈｕｉｅｔａｌ．Ｐｈｏｓｈｏｒｕｓ　ＧＵＡＮＧ　　　　ｐ

：ａｂｉｌｉｔｏｆｔｈｒｅｅｉｎｅｘｅｎｓｉｖｅｓｕｂｓｔｒａｔｅｓｒｅｍｏｖａｌｈｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌ　　　　ｙｐｐｙ　］，ａｎｄａｌｉｃａｔｉｏｎ［Ｊ．ＥｃｏｌｏｉｃａｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎ２００９，３５ｒｏｅｒｔｉｅｓ　　　ｐｐｇｇｇｐｐ

（）：４５７６５８１．－［］，，７ＨＵ　ＷｅｎｌｉｎＣＵＩＬｉｈｕａＬＯＮＧＣｕｉｆｅｎ，ｅｔａｌ．Ｋｉｎｅｔｉｃａｄｓｏｒ　Ｚ　　　　－ｇｐ

ｔｉｏｎｏｆａｍｍｏｎｉｕｍｎｉｔｒｏｅｎｂｓｕｂｓｔｒａｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒｃｏｎｓｔｒｕｃ　　　　　　　－ｇｙ　［］，（）：ｔｅｄｗｅｔｌａｎｄｓＪ．Ｐｅｄｏｓｈｅｒｅ２０１１，２１４４５４４６３．　－ｐ

［］何绪文．钢渣－灰岩人工湿地脱除粪便污水高氮素的实验８　黄玲，

］（）：环境工程学报，研究［Ｊ．２０１２，６１１０４１０８．－

［］］张旭，薛玉，等．沸石芦苇床除氮中试研究［环境科９Ｊ．　李旭东，

（）：学，２００３，２４３１５８１６０．－

［］，１０ＴＥＦＡＮＡＫＩＳＡＩＡＫＲＡＴＯＳＣＳ，ＧＩＫＡＳＧＤ，ｅｔａｌ．Ｅｆｆｌｕ　Ｓ　　　　　　　－

ｅｎｔｕａｌｉｔｉｍｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｔｗｏｉｌｏｔｓｃａｌｅｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｓｕｂｓｕｒ　　　　－　　－ｑｙｐｐ　ｆａｃｅｆｌｏｗｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｗｅｔｌａｎｄｓｕｓｉｎｎａｔｕｒａｌｚｅｏｌｉｔｅ（ｃｌｉｎｏｔｉ　　　　　－ｇｐ　）［］，（／ｌｏｌｉｔｅＪ．ＭｉｃｒｏｏｒｕｓａｎｄＭｅｓｏｏｒｕｓＭａｔｅｒｉａｌｓ２００９，１２４１　　　ｐｐ／）：２３１３１１４３．－

［］陈嫣，邓舟，等．沸石吸附法去除垃圾渗滤液中氨氮的１１　蒋建国，

］（）：研究［给水排水，Ｊ．１９９２，２９３６９．－

［］张建平，董树军，等．粉煤灰基质人工湿地系统净化污１２　尹连庆，

］（）：水的研究［华北电力大学学报，Ｊ．１９９９，２６４７６７９．－

）砾　石３　　（

砾石对氮吸附量很小，主要通过为微生物提供而后通过微生物硝化反硝化作用进吸附生长表面，

２８］

。行脱氮［

）膨胀蛭石４　　（

膨胀蛭石比表面积比蛭石大得多，吸附性相应膨胀蛭石对氨氮的解吸量与交换增强。研究表明，

容量相比小得多，说明膨胀蛭石主要是通过离子交

２９］

。物理吸附作用相对很小［换作用去除水中氨氮，

　　人工湿地基质所有理化性状都可能影响到它对

３０］

，污水的脱氮效率［其中最重要的影响因子之一是它反映人工湿地基质发生氧化还原氧化还原电位，

反应的能力，还会通过影响植物或微生物生长代谢过程来间接影响人工湿地的脱氮效率。基质本身的粒径大小和粒径分布会影响污水在人工湿地系统中的流速及污水与基质的接触面积。不均匀系数太大的基质会减小孔隙度，影响进水的渗透率和空气流容易在人工湿地中形成表面流或短流，以致基质通，

与污染物质不能有效接触而降低人工湿地净化能力。粒径较大的基质可以有效防止堵塞发生，但粒影响净化效果，所以需径过大会缩短水力停留时间，

要在保证净化效果和防止堵塞之间找寻一个最佳平衡点

［３１］

。对于有多层基质的垂直流人工湿地，除基

质粒径，不同粒径基质配比的选择也很重要。一般孔隙度尽可能大也意味着能容纳更多的污水而言，

量，使污水能在人工湿地内部受到较长时间吸附与吸收，达到更好的净化效果。此外，基质的类型、渗胶体、黏性及各种络合剂、螯合剂的存在，透率、Ｈ、ｐ都会影响到人工湿地的脱氮效率。人工湿地中的砂石基质具有类似于活性炭的吸附作用，也会对人工湿地的脱氮效率产生一定的影响。３　结　语

（）人工湿地基质理化性状都有可能影响到它１

对污水的脱氮效果。在人工湿地内部填充多孔的、有较大比表面积的基质，可以为微生物提供更大的附着面积，进一步增强人工湿地脱氮性能。·９０·

（下转第１００页）

４卷　第５期　２０１２年５月　环境污染与防治　第３

间属性，开展重点污染源空间数据库及管理平台建设是普查数据进一步开发利用的基础和保障。本研究建立了首套第一次全国污染源普查专题空间数据库，实现了污染源普查数据的多维度空间展现和可视化，实现了污染源普查专题空间信息资源和成果的整合、共享和发布，为污染源普查专题应用系统以及其他专题业务系统提供强大的空间数据支持，避免了各部门对空间数据的重复整理。不但为第一次全国污染源普查数据的开发利用提供空间数据、功同时为环境空间信息共享与服务提能的技术支撑，

供了基础支撑平台，提升了环境空间信息资源的有进一步提高了环境保护管理与服务的效率、效利用，质量和水平。参考文献：

［］国务院关于开展第一次全国污染源普查的通知１　国务院办公厅．

（］［国发［北京：国务院办公厅，２００６３６号文件）Ｒ］．２００６．［］中华人民共和国国家统计局，中２　中华人民共和国环境保护部，

华人民共和国农业部．第一次全国污染源普查公报［北京：Ｒ］．中华人民共和国环境保护部，２０１０．

［］］浅谈Ｇ承德民族３ＩＳ技术在环境保护工作中的应用［Ｊ．　鞠文杰．

（）：师专学报，２０１０，３０２２９３１．－

［］徐建明，施加春．４ＧＩＳ在环境保护中的应用现状与发展　何艳，

［］（）：环境污染与防治，Ｊ．２００３，２５６３５９３６１．－

［］］邹志文，姚继承．环境污染源管理系统的设计与实现［５Ｊ．　汤立，

（）：农机化研究，２００６１０１１０１１２．－

［］王少平，郑丽波．基于Ａ６ｒｃＧＩＳＥｎｉｎｅ的污染源数据库系　霍莉，　ｇ

］：统开发与应用［长江流域资源与环境，Ｊ．２００７，１６（５）６６７－６７３．

［］］内蒙古科技７ＧＩＳ在阿拉善污染源管理中的应用［Ｊ．　斯琴巴图．

（）：与经济，２００７３９５９６．－

［］赵大为．基于Ｇ８ＩＳ的城市级污染源管理信息系统的建　吴莉萍，

］（）：立［四川环境，Ｊ．２００５，２４５８８９０．－

［］吴健平，陈爱丽，等．基于Ｓ９ＩＧ框架的上海城市空间信　余柏蒗，

］（）：计算机应用，息应用服务系统［Ｊ．２００７，２７７１７７６１７７９．－［］曾瑾．地理信息系统在宁夏造纸企业污染源调查中的应１０　樊韬，

］（）：用［环境保护，Ｊ．２００６１８２８４．－

［］］用Ｇ贵州环保科１１ＩＳ技术建立盘县污染源数据库［Ｊ．　严修儒．

（）：技，２００６，１２１４６４８．－

［］赵文晋，董德明，等．中国燃煤电厂Ｓ１２Ｏ　周奔，２总量控制地理

］信息系统数据库研究［吉林大学学报：地球科学版，Ｊ．２００３，（）：３３３３６０３６２．－

（上接第９０页）

［］吴晓芙，胡日利．人工湿地中蛭石填料净化污水中氨１３　聂发辉，

］（）：氮能力［城市环境与城市生态，Ｊ．２００３，１６６２８０２８２．－

［］周琪．不同填料人工湿地处理系统的净化能力研究１４　徐丽花，

［］（）：上海环境科学，Ｊ．２００２，２１１０６０３６０５．－

［］不同基质对垂直流人工湿地处理效果及堵塞影响研１５　张翔凌．

究［武汉：中国科学院水生生物研究所，Ｄ］．２００７．

［］１６ＺＡＬＪ．Ｔｈｅｕｓｅｏｆｓｕｂｓｕｒｆａｃｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｗｅｔｌａｎｄｓ　ＶＹＭＡ　　　　－　　

：ｆｏｒｗａｓｔｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｉｎｔｈｅＣｚｅｃｈＲｅｕｂｌｉｃ１０ｙｅａｒｓｅｘ　　　　　　　－ｐ［］，（）：Ｊ．ＥｃｏｌｏｉｃａｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎ２００２，１８５６３３６４６．ｅｒｉｅｎｃｅ　－ｇｇｇｐ

［］１７ＥＲＣＣ，ＫＡＤＬＥＣＲ　Ｈ，ＧＩＢＢＳＭ　Ｍ，ｅｔａｌ．Ｎｉｔｒｏｅｎ　ＴＡＮＮ　　　　　ｇ

ｒａｄｉｅｎｔｓｒｏｃｅｓｓｉｎｉｎｓｕｂｓｕｒｆａｃｅｆｌｏｗｔｒｅａｔｍｅｎｔｗｅｔｌａｎｄｓ－　　－　　ｇｐｇ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｗａｓｔｅｗａｔｅｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ［Ｊ］．ＥｃｏｌｏｉｃａｌＥｎｉ　　　　－ｇｇ，（）：ｎｅｅｒｉｎ２００２，１８４４９９５１８．－ｇ

［］１８ＺＡＬＪ．Ｒｅｍｏｖａｌｏｆｎｕｔｒｉｅｎｔｓｉｎｖａｒｉｏｕｓｔｅｓｏｆｃｏｎ　ＶＹＭＡ　　　　　　　　－ｙｐ

，ｓｔｒｕｃｔｅｄｗｅｔｌａｎｄｓ［Ｊ］．ＳｃｉｅｎｃｅｏｆｔｈｅＴｏｔａｌＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　　　　　（／／）：２００７，３８０１２３４８６５．－

［］］胡洪营．人工湿地的反硝化能力研究［中国给水排１９Ｊ．　陆松柳，

（）：水，２００８，２４７６３６５．－

［］２０ＺＡＬＪ．Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｓｕｂｓｕｒｆａｃｅｆｌｏｗａｎｄｈｂｒｉｄｃｏｎ　ＶＹＭＡ　　－　　　　－ｙ

［］ｓｔｒｕｃｔｅｄｗｅｔｌａｎｄｓｓｓｔｅｍｓｆｏｒｗａｓｔｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔＪ．Ｅｃｏ　　　　　－ｙ，（）：ｌｏｉｃａｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎ２００５，２５５４７８４９０．　－ｇｇｇ

［］２１ＵＬＣＴＧ．Ｌｏｎｔｅｒｍｏｆａｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｗｅｔｌａｎｄｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　Ｂ　　　　　　　ｇｐ　

，ｆｏｒｌａｎｄｆｉｌｌｌｅａｃｈａｔｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ［Ｊ］．ＥｃｏｌｏｉｃａｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎ　　　　ｇｇｇ（）：２００６，２６４３６５３７４．－

［］王程丽，张永静，等．两种人工湿地不同填料层净化污２２　靳同霞，

］水效果研究［河南师范大学学报：自然科学版，Ｊ．２０１２，４０（）：１１１６１２０．－

［］王国芳，谢祥峰，等．不同基质对人工湿地脱氮效果和２３　刘慎坦，

］硝化及反硝化细菌分布的影响［东南大学学报：自然科学Ｊ．（）：版，２０１１，４１２４００４０５．－

［］］张盼月，曾光明，等．沸石用于去除废水中的氨氮［２４Ｊ．　肖辉煌，

（）：环境保护科学，２００７，３３２７１０．－

［］周琪，张荣社，等．三种人工湿地脱氮除磷效果比较研２５　李旭东，

］（）：究［地学前缘，Ｊ．２００５，１２Ｓ１７３７６．－

［］］李政一．废水处理中蛭石的应用研究进展［北京工２６Ｊ．　胡光锁，

（）：商大学学报：自然科学版，２００６，２４３１３１６．－

［］吴晓芙，胡日利，等．生物蛭石污水处理过程中氮的形２７　董敏慧，

］（）：态变化研究［生态环境，Ｊ．２００６，１５６１１４２１１４５．－

［］李田．不同基质复合垂直流人工湿地对富营养化景观２８　黄德峰，

］（）：水的净化效果［环境污染与防治，Ｊ．２００７，２９８６１６６２１．－

［］］苏杰南，雷金勇．膨胀蛭石吸附氨氮的研究［河南２９Ｊ．　陈福坤，

（）：师范大学学报：自然科学版，２００７，３５１１３３１３６．－

［］俞穆清，田卫，等．人工湿地生态系统中氮的净化机理３０　张虎成，

］：及其影响因素研究进展［干旱区资源与环境，Ｊ．２００４，１８（４）１６３１６８．－

［］吴振斌，徐栋，等．潜流型人工湿地堵塞机制及其模型化３１　于涛，

［］（）：环境科学与技术，Ｊ．２００６，２９６７４７６．－

）编辑：黄　苇　（修改稿收到日期：２０１２０３１５－－

）编辑：贺锋萍　（修改稿收到日期：２０１２０１１０－－

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