1 試驗區(qū)概況與研究方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗地點位于大理市灣橋鎮(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氣候，受西南季風控制，冬無嚴寒，夏無酷暑，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 試驗設計

在不影響農田溝渠和庫塘正常的灌排水功能前提下，對現(xiàn)有的溝渠和庫塘進行改造提升。即根據(jù)實際情況進行清淤疏浚、合理配置水生植物群落，適當配置水位調節(jié)閘門，在溝渠和庫塘周邊適當生態(tài)植草、放置生態(tài)多孔磚和種植經濟林果等（表1），以延長溝渠和庫塘內的水力滯留時間，削減農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制板，孔內配置水生植物，溝底為土工溝底，配置水生植物群落。潛流庫塘為水平潛流人工庫塘，采用基質搭配與植物配置相結合的形式，系統(tǒng)分為進水區(qū)、濾料區(qū)和出水區(qū)，其中進水區(qū)和出水區(qū)搭配基質從下到上為石灰?guī)r細碎石、礫石和火山巖，鋪設厚度分別為0.4 m、 0.25 m和1 m，各層鋪設寬度均為5 m，鋪設完后在進水區(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細碎石填料層先鋪設厚 0.4 m, 然后再用礫石鋪設厚 0.25 m。系統(tǒng)改造提升后，分別在進水口和出水口定時采集水樣，測定污染凈化效果，具體試驗工程系統(tǒng)和試驗措施見表2。

1.3 樣品采集與分析方法

所有工程建設于2019年8月完成后，在監(jiān)測期內（2019年9月-2020年8月），每周于4個工程區(qū)的進水口、出水口采集水樣1次（2020年2月因受疫情影響未采集），計算經4個工程區(qū)后，污染物去除率，方法見下式（1），主要分析指標和具體分析方法均選用國標測試方法[17]。同時參照《地表水環(huán)境質量標準》（GB3838-2002）和《國家農田灌溉水質標準》（GB 5084-2005）對4個系統(tǒng)的污水處理效果進行綜合評價。

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)或某污染物的進水濃度（mg·L-1）；C2 為經生態(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 軟件對數(shù)據(jù)處理后，用 SPSS13.0 軟件進行差異性分析。

2 結果與分析

2.1 不同生態(tài)攔截系統(tǒng)對TN凈化效果的影響

由圖1可知，與進水口TN濃度相比，經生態(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濃度均顯著低于進水口TN濃度。各措施TN濃度變化范圍為進水時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%。平均進水TN濃度由高到低為生態(tài)溝渠+表流庫塘（8.06 mg·L-1）>表流庫塘（4.77 mg·L-1）>生態(tài)溝渠（3.86 mg·L-1）>潛流庫塘（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+表流庫塘（59.66%）、潛流庫塘（42.13%）、生態(tài)溝渠（40.59%）、表流庫塘（37.60%）。4個生態(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。4個措施的進水濃度分別是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，系統(tǒng)對污染物的凈化效果較高，對應的凈化率分別是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)境質量標準》（GB3838-2002），生態(tài)溝渠有4個月可以達到Ⅴ類水水質要求（4、5、11和12月），2個月可以達到Ⅳ類水水質要求（5和12月）；表流庫塘有3個月可以達到Ⅴ類水水質要求（1、4和12月），2個月可以達到Ⅳ類水水質要求（1和4月）；潛流庫塘有10個月（9月除外）可以達到Ⅳ類水水質要求；生態(tài)溝渠+表流庫塘有3個月可以達到Ⅴ類水水質要求（1、7和8月），1個月可以達到Ⅳ類水水質要求（1月）。

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