물 가용성 및 공급 역학은 사회에 큰 문제가되는 문제입니다. 수질은 또한 우리가 가진 물이 깨끗하고 사용되거나 재사용하기에 안전한 지 확인하기 때문에 물 가용성 역학에 영향을 미칩니다. 오스틴, 텍사스, 조지아 주 애틀랜타와 같은 저명한 도시에서는 부싯돌, 미시건 및 도시 전체의 끓는 통지로 인해 최근 수질이 주목을 받았습니다. 플로리다 해안, 체사 피크 베이, 이리 호수와 같은 대규모 조류 꽃은 물 내 산소 가용성 감소에서 대규모 어류 사살에 이르기까지 부정적인 환경 영향을 일으킬 수 있습니다. 조류 꽃은 물에서 발견되는 영양소, 특히 질소 및 인의 양과 직접 연결됩니다. 따라서 영양소를 조절하거나 제거하십시오. 조류 꽃을 멈추십시오. 수질을 늘리십시오.
건설 된 습지는 수로의 영양소 오염을 완화하기위한 하나의 해결책입니다. 그들은 자연적으로 발생하는 습지의 자연 여과 및 클렌징 특성을 모방하여 작동합니다. 특히, 플로팅 처리 습지 (FTW)는 수역 내 영양소 치료를위한 유망한 유형의 건설 습지입니다. 떠 다니는 처리 습지는 해안선에서 벗어나 자연적으로 떠 다니는 갈대 침대에서 모델링됩니다. 이 시스템은 매트 나 뗏목과 같은 부력 구조를 사용하여 식물 수명을 지원하고, 수선 위에 매달린 식물의 식물성 싹과 뿌리가 물에 직접 노출 된 뿌리를 사용합니다. 수경법에 익숙한 사람들에게는이 개념이 비슷합니다. 뿌리가 물에 직접 접근 할 수있게함으로써 식물은 자연 성장 과정에서 과도한 질소와 인을 제거하기 위해 노력합니다.
FTW는 항구에서 강, 호수 및 보유 연못에 다양한 물 시스템에 배치되었습니다. 이전의 연구에 따르면 다른 유형의 건설 된 습지는 수원에 폭기를 첨가하여 물 혼합, 식물 성장 및 영양소 흡수를 촉진함으로써 혜택을 받았다 (Bowmer, 1987; Maltais-Landry et al., 2007, 2009; Zhang et al., 2010). 그러나, FTW는 토양이나 기질의 부족으로 인해 다른 구성된 습지와 매우 다르게 기능합니다. FTW 시스템에 폭기가 추가되는 것이 유익한 것으로 판명됩니까? 지역 사회가 보유 연못에 분수를 추가하기를 원한다면 어떻게해야합니까? 그것이 FTW의 효능을 상하게 할 것인가?
왜 폭기가 실제로 큰 문제인지 더 잘 이해하기 위해, 질소주기라는이 작은 자연 시스템이 있습니다. 기억하세요? 젖소 똥. 똥은 고장이 나고 암모늄이됩니다. 암모늄은 아질산염으로 변형됩니다. 아질산염은 질산염이됩니다. 식물은 질산염을 차지합니다. 소는 식물을 먹는다. 이 시스템에서 중요한 것은 암모늄에서 아질산염 및 아질산염에서 아질산염으로 변형 된 것이 질화 박테리아에 의해서만 수행된다는 것입니다. 생존하기 위해,이 박테리아는 호기성 조건이라고 불리는 물에 산소가 있어야합니다. 산소 수준이 너무 낮아지면 시스템은 혐기성 (산소없이)으로 간주되며 질소주기는 대신 질소 가스를 생산하는 것으로 이동합니다. 질소 가스는 대기로 방출되며 식물에 의해 소모되지 않아 식물에 의한 질소 접근성을 줄입니다.
우리의 연구를 위해, 우리는 한 세트의 FTW를 수족관 버버에 노출시켜 시스템에 산소를 도입했으며, 다른 FTW 세트에서는 추가 산소 공급원을 제공하지 않았습니다. 폭기가 없으면, 산소 수준은 2 mg/L 이상으로 유지되었지만, 공기가 발생하면 평균 산소 수준은 7 mg/L 이상이었다. 비 에어 화 된 시스템과 폭기 시스템 사이의 산소 농도의 차이에도 불구하고, 비 에어 화 시스템에서의 산소 농도는 결코 <1 mg/l로 감소하지 않았거나, 즉, 즉, 혐기성이되지 않았다. 다른 형태의 구성 습지에서는 혐기성 조건에 도달 할 수 있지만 (Butterworth et al., 2013; Fan et al., 2013), FTWS는 수면을 가로 질러 가스 교환을 허용하고 추가 인공 화기없이 질산화 과정에 대한 허용 가능한 폭기 수준을 유지합니다.
.다른 연구에서, 폭기의 첨가는 습지가 호기성을 유지하는 데 도움이되었으며, 따라서 질산염의 생산을 증가시켜 식물이 물에서 꺼내고 제거 할 수 있습니다. FTW를 사용할 때 비슷한 결과를 발견했습니다. 폭기에 노출 된 식물은 식물 조직 내에서 폭기가없는 것과 비교하여 더 많은 양의 질소를 가졌다. 그러나, 물 기둥 내 영양소의 전반적인 치료를 볼 때, 다른 이야기가 나타났습니다. 비 지역화 시스템은 실제로 질소 제거에 더 효율적이었습니다. 따라서, 비 지역화 시스템이 폭기보다 더 많은 질소를 제거했지만 식물에서 질소가 줄어들고 있다면 어디로 가고 있었습니까?
머리 긁힘 기간에 이어, 우리는 데이터로 돌아와 두 가지 그럴듯한 이유를 발견했습니다. 첫 번째 솔루션은 간단합니다. 잡초입니다. 우리가 FTW에서 잡초를 제거하고 방지하려고 노력하는 동안, 모든 정원사가 알고 있듯이 때때로 당신은 전투를 잃습니다. 잡초에 포함 된 잡초의 수와 영양소 수준을 평가함으로써, 우리는 시스템에서 약간의 질소 제거를 기여하는 비 에어가없는 FTW에 더 높은 잡초 존재가 있음을 발견했습니다. 그러나 이것은 우리의 살인 건틀릿에서 살아남은 잡초에 대해서만 설명했습니다. 실험 전반에 걸쳐 제거 된 잡초는 시스템에서 어느 정도의 질소 제거를 설명했을 것입니다.
두 번째 이유는 용해 된 유기 탄소 (DOC) 또는 시스템 내에서 이용 가능한 탄소의 양과 관련이 있습니다. DOC에 기여하는 사람은 유기물, 조류 및 식물 뿌리 시스템에서 방출되는 대사 산물을 포함 할 수 있습니다. 방출 및 비 지역화 된 각 시스템에서 DOC의 양을 평가할 때, 우리는 비 지역화 시스템이 폭기 시스템보다 DOC가 30% 더 많다는 것을 발견했습니다. DOC는 영양소 싱크 역할을 할 수 있기 때문에 중요합니다. 즉,이 유기물에 의해 질소가 흡착되어 물 기둥에서 제거 될 것입니다. 또한, 높은 DOC는 실제로 혐기성 조건에 도달하지 않더라도 탈질 과정을 장려하기 위해 실제로 작용할 수 있습니다. 따라서, 비중 시스템으로부터의 질소 손실은 산소 수준이 높음에도 불구하고 질소 가스의 형태 일 수있다.
궁극적으로 FTW는 폭기 및 비 지역화 조건에서 효과적인 것으로 보입니다. 그러나, 시스템에서 질소 제거의 형태는 에어레이션 된 시스템 및 잡초의 주요 공정으로서 시스템 플랜트 제거, DOC 흡착 및 질소 가스를 비중 조건에서 주요 공정으로 방출 할 수있는 형태가 다릅니다. 두 시스템 모두 수질을 높이고 깨끗한 지표수가 가능한 미래를 보장하는 데 도움이됩니다.
