城市非点源污染是指污染物来自广泛分散的源头,难以追踪其具体位置,这与工业或市政设施等固定点源污染相对。城市非点源污染主要包括了道路、停车场、屋顶、草地等不透水或半透水面的径流污染。磷作为其中的一种污染物,是造成城市水体富营养化的主要因素之一。为了有效控制和处理城市非点源污染中的磷,研究者们常会考察植物滞留系统的作用。
在本研究中,选择的四种草本植物是黑麦草(Lolium perenne)、地毯草(Axonopus compressus)、高羊茅(Festuca elat)和早熟禾(Poa annua)。研究主要集中在这些植物在植物滞留系统中的表现,即它们在不同介质和不同入口浓度条件下去除磷的能力。植物滞留系统是一种利用植物和其根区微生物群落来处理水体污染物的绿色基础设施。
研究结果显示,四种草本植物对人工降雨径流中的磷均表现出明显的去除效果,其中磷的总去除率介于60.24%至83.56%之间。在不同草本植物中,去除人工降雨径流中总磷(TP)的能力由强至弱的顺序为:早熟禾>黑麦草>地毯草>高羊茅。这表明,从去除效果来看,早熟禾可能是更好的选择。
同时,研究还发现,对于同一种草本植物,在相同入口浓度条件下,不同介质(土壤类型)对磷去除率的影响显著。具体而言,沙土Ⅱ介质表现出最佳的磷去除效果。随着入口浓度的增加,四种草本植物对磷的去除率也随之增加,这可能是因为随着污染物浓度的提高,提供了更多的营养物质供植物吸收利用。
在磷的累积量方面,研究指出黑麦草的磷累积总量最高,其次是地毯草,最低的是早熟禾。在植物的地上部分和地下部分磷累积量分别在2.27~5.92 mg和4.33~6.46 mg之间。这些数据对于了解植物在不同生长阶段对磷的吸收能力和利用效率提供了依据。
综合考虑污染物去除率和磷在植物体内的累积量,研究提出交替种植早熟禾和黑麦草的方法,可以提高植物滞留系统的去磷能力并有利于延长系统的使用寿命。这主要是因为不同植物可能对不同形态的磷有不同的吸收和累积特性,而交替种植可以促进植物根系多样性,进而提高生态系统的健康和稳定。
本研究的结论不仅有助于城市非点源污染磷污染的植物治理提供参考,也为植物滞留系统的优化设计和管理提供了科学依据。此外,研究成果可以应用于城市景观设计,提升城市的生态环境,减轻城市排水系统和水体的污染压力。通过植物滞留系统来管理城市非点源污染磷,既可以达到环保效果,又兼顾了生态美观,为构建和谐的人居环境提供了新的思路。