浙南山区生态沟渠氮磷拦截体系建设的调查与分析

孙雅峰　吴忠信　陈潇　管鸿才

摘 要：以温州文成西里村生态沟渠为例，调查分析生态沟渠的表流湿地、生态透水坝、反硝化除磷模块、生态塘等措施对沟渠水质的净化效果。结果表明，沟渠末端出口CODCr、氨氮、总磷等主要水质指标稳定达到了《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅲ类水水平，CODCr、氨氮、总磷的浓度分别降低了27.3%、88.5%和50.0%。说明该生态沟渠对氮、磷有着良好的拦截效果，可为浙南山区氮、磷拦截生态沟渠建设提供有益的借鉴。

关键词：生态沟渠;生态拦截;氮磷

中图分类号 S79 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2022）07-0134-02

随着我国农业和农村经济的快速发展，化肥、农药的投入量逐年增加。据国家统计局的资料显示[1]，2016年我国化肥、农药的使用量分别为5984.1万t、174.05万t，分别为世界平均水平的3倍、2.5倍，然而化肥利用率不足33.3%，农药利用率仅为35%，农业面源污染正成为我国地表水体的主要污染源，威胁着水生态健康和水环境安全[2-3]。近年来，浙江省为打赢污染防治攻坚战，积极推进农田水环境治理，在全国率先开展了农田沟渠水环境综合治理探索，累计建设农田氮磷生态拦截沟渠系统300多条，总长度超过370km，覆盖农田面积约1.6万hm2[4]。目前，温州市已累计建成氮磷生态拦截沟渠30余条，约占浙江省沟渠总数的10%。生态拦截沟渠建设虽已有了统一标准，但由于沟渠地理环境条件的差异较大，导致氮磷净化效能参差不齐。

西里村地处温州市文成县西北部，百丈漈水库上游，隶属飞云江流域泗溪河流，水环境功能区类型为泗溪文成保留区，无工业污染，属于典型的浙南山区近水源地村镇。本文介绍了西里村氮磷生态沟渠系统建设情况，为优化控制浙南山区农业面源污染提供依据。

1 基本情况

经调查，2016年前的西里村沟渠生活污水与农田退水污染较为严重，鉴于其地理位置特殊，当地政府相当重视村水质的生态治理工作。西里村自2016年起采用集中+散户处理模式实施农村生活污水处理工程，但该污水处理系统并未正常运行，生活污水基本排入西里村沟渠。2019年8月开始建设生活污水和农田面源复合污染的氮磷生态拦截沟渠工程，2020年5月完成了氮磷生态拦截沟渠工程建设。根据现场勘察，西里村生态沟渠氮磷拦截系统运行正常。为验证该生态沟渠氮磷拦截效能的有效性及进一步判断是否有推广示范的价值，笔者对西里村生态沟渠氮磷拦截体系建设开展了进一步的调查研究。

2 调查结果

据2019年西里村水样检测数据（表1）（原生态氮磷拦截沟渠建设单位温州**环境科技公司提供）显示，生态氮磷拦截沟渠建设之前，西里村水样的CODCr、氨氮、总磷等主要参数平均浓度远超《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅲ类水标准要求，因此在西里村开展生态拦截沟渠建设是非常必要的。

为进一步调查西里村生态氮磷沟渠的治理效能，对生态沟渠的上游和出水口的水样进行采样，委托第三方专业机构检测，检测结果见表2。由表2可知，生态沟渠的出水口和沟渠上游的水质差异明显，经计算，沟渠出水口发CODCr、氨氮、总磷较上游平均浓度分别下降了27.3%、88.5%和50.0%。实验数据显示该生态沟渠的氮磷拦截效能良好，表明西里村生态拦截沟渠体系建设有一定的推广应用价值。

3 西里村生态沟渠氮磷拦截体系建设研究

3.1 基本思路 西里村氮磷拦截生态沟渠在建设过程中遵照因地制宜原则，针对西里村沟渠生活污水污染较为严重以及两边农业面源污染的实际情况，将原有沟渠规整为统一的生态沟渠，科学配置乔、灌、草以及水生植物。根据项目上、中、下游污染源情况、水力条件，因地制宜对沟渠进行生态化改造，建设碎石床表面流湿地，消除上游农村生活污水及农田退水的部分影响、提高水体透明度，利用现有沟渠石质底质，营造深潭、浅滩交错环境，削减中游农田退水中的氮磷，采用荷花塘、生态塘进一步吸收氮磷，最后经潜流式人工湿地出水，保障出水水质。

3.2 氮磷拦截治理体系原理 西里村生态拦截沟渠氮磷削减技术原理见图1。主要原理为：一是通过水生植物的生长-收割移除沟渠水中的氮磷;二是针对农田退水氮磷浓度高的问题，采用高效多孔吸附填料为基质，强化微生物的反硝化作用，将农田排水中的氮素脱除，同时利用填料吸附农田排水中的磷素，形成对农田排水中氮、磷营养元素的同步去除和阻截。

3.3 氮磷拦截关键治理措施

3.3.1 建设表流湿地 沟渠上游的污染源为生活污水和农田退水（主要种植水稻和蔬菜）。在涵洞下建设表流湿地，底部挖除淤泥、平整，铺设粒径10～30cm碎石，其上采用钢丝网，将粒径10～15mm的除磷填料均匀播散于碎石床上，形成碎石床+除磷陶粒表流濕地。

3.3.2 建设生态透水坝 自上游村庄起至生态塘进水端，安装多功能陶粒构建透水坝，拦截上游来水中的氮磷，内部充填多功能陶粒，将固态异养硝化-好氧反硝化菌放置于透水坝内。

3.3.3 采用反硝化除磷模块 深潭中放置竹纤维生物载体（1.0m×0.5m），投加优势微生物菌剂，形成生物膜，有效去除有机污染物、氨氮和总磷;利用浅滩提高水体溶解氧，磷酸根离子与石头表面溶出的钙离子结合形成磷酸钙沉淀，进一步削减总磷。

3.3.4 建设生态塘 生态塘安装竹纤维生物载体，种植对氮磷具有较强吸收能力的荷花、睡莲等浮水植物;生态塘内安装生态浮床，种植美人蕉、黄菖蒲等挺水植物;生态塘滨岸带种植野姜花、黄菖蒲、再力花等。通过植物的吸收、吸附及过滤作用，进一步去除水中氮磷及悬浮物质。

3.3.5 实施长效管理 为持续保持氮磷生态拦截沟渠的治理效果，应定期对沟渠内环境、水生植物、沟渠沟坡、生态透水坝、沉泥池等进行管理维护。特别是在汛期前，对生态拦截沟渠进行全面检查和维护。

4 结论

本文通过对西里村生态沟渠氮磷拦截体系建设的调查，并对生态沟渠氮磷拦截沟渠上游和出水口的水样进行检测分析，结果表明，CODCr、氨氮、总磷等主要水质指标稳定达到了《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅲ类水平。说明西里村生态沟渠氮磷拦截体系是有效、稳定的，对浙南山区农田氮磷拦截生态沟渠建设具有较好的推广价值。

参考文献

[1]国家统计局农村社会经济调查司.2017年中国农村统计年鉴[M].北京：中国统计出版社，2017.

[2]Du X，Su J，Li X，et al.Modeling and evaluating of the non-point source pollution in a semi-arid watershed：Implications for watershed management[J]. CLEAN-Soil，Air，Water，2016，44（3）：247-255.

[3]楊林章，吴永红.农业面源污染防控与水环境保护[J].中国科学院院刊，2018，33（2）：168-176.

[4]邵建均，吕旭东，王永尚，等.浙江省农田氮磷生态拦截沟渠系统建设实例与分析建议[J].浙江农业科学，2020，61（9）：1915-1917，1921. （责编：张宏民）

Investigation and Analysis on the Construction of Nitrogen and Phosphorus Intercepting System in Ecological Ditch in Mountain Area of Southern Zhejiang

——Take Xili Village in Wencheng County as an Example

SUN Yafeng   WU Zhongxin   CHEN Xiao   GUAN Hongcai

（Whenzhou Institute of Industry and Science， Whenzhou 325028， China）

Abstact： This paper takes the ecological ditches of Wencheng Xili Village in Wenzhou as an example to investigate and analyze the purification effects of the surface wetlands， ecological permeable dams， denitrification and phosphorus removal modules， and ecological ponds on the water quality of the ditches. The results show that the main water quality indicators such as CODCr， ammonia nitrogen and total phosphorus at the end of the ditches have stably reached the level of “Surface Water Environmental Quality Standards” （GB3838-2002）， and the concentrations of CODCr， ammonia nitrogen and total phosphorus have been reduced by 27.3%， 88.5% and 50.0% respectively. indicating that the ecological ditches has a good interception effect on nitrogen and phosphorus， and has good reference value for the construction of nitrogen and phosphorus interception ecological ditches in the mountainous area of southern Zhejiang.

Key words： Ecological ditches; Ecological interception; Nitrogen and phosphorus

基金项目：温州市科学技术协会项目（2021-nlts08）;浙江省基础公益研究计划项目（LGF20E090001）。

作者简介：孙雅峰（1981—），女，浙江台州人，助理研究员，从事环境生态治理等研究工作。

通讯作者：管鸿才（1976—），男，高级工程师，从事环境科学等领域研究工作。  收稿日期：2021-11-22