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摘要：生态河道构建是一种有效的河流水体修复技术, 选择合适的基质材料构建生态河道,能改善其对污染物质的净化效果。对比研究了砾石、砂子和沸石3 种不同生态材料在不同氮磷水平下对氮磷的强化吸附性能, 并对其吸附机理进行了初步探讨。试验结果表明, freundlich 等温吸附方程能较好地描述3 种材料的吸附性能, 对于氮、磷的饱和吸附能力依次为沸石> 砾石> 砂子。开发利用吸附能力较强的砾石或是利用吸附能力更强的沸石作为生态河道基质材料, 是构建生态河道的一种有效措施。

 

关键词：生态河道 生态材料 吸附 氮磷

 

中图分类号tv213.5 文献标识码a 文章编号1673- 4637( 2006) 04- 0027- 04

 

compar ison study on adsor pt ion nit r ogen and phosphor us for differ ent subst r ates mater ials in ecological r iver

 

fang sheng- hua

 

(beijing beiyun river management division, 101100, china)

 

abst r act constructing ecologic river is an effective technique to restore river water quality.suitable substrate materials can improve the purifying polluted performance. in this paper, the adsorption nitrogen and phosphorus ability of gravel, sand and zeolite in different concentration was investigated respectively, and the mechanism of adsorption was discussed. the results show that freundlich adsorption isotherms can delineate the adsorption characteristics of the three substrates. on the most ability of adsorption, the gravel is larger than sand but smaller than zeolite. so using gravel and zeolite as the substrates is an effective way to improve the performance of ecological river.

 

key wor ds ecologic river ecologic materials adsorption nitrogen and phosphorus

 

1 研究背景及意义

 

我国许多湖泊及部分河流处于富营养化状态,一般认为总磷与无机氮浓度分别达到0.02 mg / l 与0.3 mg / l 的水体, 标志着已处于富营养化状态。根据北运河2005 年水质资料( 见表1) 可知, 北运河干流已处于严重富营养化状态。国内外不少学者强调从控源—截留—输导—修复等环节来控制富营养化[1]。控制输送途径, 构建生态河道, 利用自然或人工加强生态环境的自净能力, 对去除水中氮磷以及其他污染物质具有较好的效果[2- 9], 可用于控制富营养化。

通过对构建生态河道的砾石、砂子和沸石3 种不同生态基质材料对氮磷吸附去除的对比试验研究, 探讨其对水体中氮磷的去除效果及去除机理, 并优化筛选材料, 为北运河干流生态河道整治提供理论支持。

 

2 国内外研究进展

 

表面流人工湿地的基质与生态河道中的生态材料其作用有相通性, 所以国内外对人工湿地基质的吸附氮磷性能的研究进展, 对构建生态河道选用合适的生态材料具有启发意义。

 

南京大学袁东海、尹大强等人( 2005) 研究了沙子、沸石、矿渣等人工湿地基质对净化磷素的污染性能[10]。结果表明沸石是一种较好的去除磷素的人工湿地基质, 沙子因其通透性好, 不易堵塞, 分布广泛等优点, 常可作为人工湿地的基质。

 

北美、欧洲和澳大利亚均对不同人工湿地基质去除磷有研究。新西兰研究了土壤、矿渣、沸石等材料对磷的吸附过程。挪威研究了黏土矿物质对磷的吸附效果。英国研究了石灰石、砾石、沸石等材料对磷的去除效果[11- 14]。

 

3 生态材料简介

 

20 世纪90 年代初, 日本的山本良一教授在材料研究中首次提出了“生态材料”的概念, 受到世界各国材料工作者的积极响应。生态材料应该具备3 种特性: 一是具有优异的使用性能, 称之为材料的先进性;二是材料在制备、流通、使用和废弃的全过程中必须保持与地球生态环境的协调性; 三是材料的感官性质,要求对材料的感觉舒服, 用户乐于采用, 称之为舒适