[发明专利]用植物纤维素氧同位素组成确定潜流湿地堵塞位置的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境监测技术领域，具体涉及用植物纤维素氧同位素组成确定潜流湿地堵塞位置的方法。

背景技术

人工湿地作为一个污水处理系统，因建造运行费用低、易于维护、处理效果好、生态效益好等优势，已广泛应用于污水处理。潜流人工湿地作为一种湿地类型，具有处理负荷高、卫生条件好的优越性，已成为人工湿地发展的新趋向。

潜流人工湿地中污水流动可充分利用填料表面生长的微生物膜、植物丰富的根系及填料截流和土壤等的作用，达到其处理能力和处理效果，但潜流湿地存在堵塞的问题，严重影响处理效果。因此确定潜流湿地中堵塞区域、改变水力流态有利于潜流湿地稳定运行。

目前，对潜流人工湿地堵塞问题的研究多集中在前处理工艺、基质种类、植物搭配、湿地运行方法方面，对如何快速确定潜流人工湿地堵塞区域的研究不足。之前有学者利用植物木质部水分组成分析湿地缓流区、滞留区，此方法在提取叶片及根系中的水分时易造成水分蒸发从而使氧同位素发生分馏导致测量结果有较大偏差，同时，在潜流湿地中，根系泌氧是其内部氧来源，而该方法须采集根系，从而导致潜流湿地内部缺氧，破坏潜流湿地中赖以发挥净化作用的根系微生物、根部生物膜。因此，该方法不适于潜流湿地，只适用于可通过大气复氧补充氧量的表流湿地。

发明内容

本发明针对目前潜流人工湿地中堵塞研究中存在的不足，提出一种简单方便、成本低、准确度高、不对潜流湿地内部产生破坏作用、不存在二次污染的利用潜流湿地植物中纤维素成分组成确定潜流湿地堵塞位置的监测评价方法。

为解决上述问题，本发明采用如下方案：

一种用植物纤维素氧同位素组成确定潜流湿地堵塞位置的方法，包括如下步骤：

(1)在选定的潜流人工湿地中，运用均匀布点法在待评估区域布点，选择在无风、无雨时段进行植物茎部采集，每个采样点选3棵植物进行剪取，装入自封袋中编号，同时记录采样点处气温、湿度，并进行GPS定位；

(2)取植物纤维素，利用质谱仪对样品中¹⁸O含量进行测量，应用SMOW标准计算各点处¹⁸O值，利用数据软件作潜流湿地¹⁸O等高线分布图，¹⁸O含量高、等高线密集区域即潜流湿地堵塞区域。

优选的是，所述纤维素氧元素直接来源于植物内部水分，植物内部水分直接反映出植物根部水组成成分，结果真实可靠，精确度高。

优选的是，所述均匀布点法为：根据人工湿地规模划分采样网格，100亩以下的人工湿地，划分等面积网格10个，100亩-500亩之间的人工湿地，划分等面积网格15个，500亩以上的人工湿地划分等面积网格20个，在网格中心设置采样点。

优选的是，所述均匀布点法为：根据潜流人工湿地长度选定采样断面个数，采样断面为水流方向的垂直面，在长度小于200m的潜流湿地中，沿长度方向均匀设置4个监测断面；在长度200m-800m的潜流湿地中，沿长度方向均匀设置8个断面；在长度大于800米的潜流湿地中，沿长度方向均匀设置12个采样断面；当采样断面宽度小于20m时，在采样断面宽度方向均匀设置2个采样点；当采样断面20m-100m时，沿采样断面宽度方向均匀设置3个采样点；当采样断面宽度大于100m时，沿采样断面宽度方向均匀设置4个采样点。

本发明采集样品均直接来自于湿地内部，不需添加任何示踪剂，方法无外部污染源汇入，无二次污染，对人工湿地无危害性，且成本低；

本发明的纤维素氧同位素分析方法准确实用，数据处理方法精确可靠，同位素等高线分布图能直接反应出人工湿地堵塞区域，简单有效。

本发明的思路如下：

人工湿地中，植物合成纤维素的必需元素氧元素来自于植物根部区域水介质，水分由根部向上运输，水体氧同位素的组成直接决定纤维素中氧同位素的组成。在湿地堵塞区域，污水蒸发累积量大，造成水体中¹⁸O的富集，致使此区域植物纤维素中¹⁸O含量高。在人工湿地中均匀布点采集长势良好的植物茎部存入自封袋中，带回实验室洗净、烘干、磨碎，对植物样品纤维素进行提取，后对纤维素氧同位素组成进行分析，确定采样点处植物纤维素中¹⁸O含量，绘制待评估潜流人工湿地¹⁸O含量等高线分布图，在分布图密集区域即为潜流湿地堵塞区域。

本发明的有益效果