农田排水与污染防治一直是农业领域的重要课题。瓦管排水虽是去除农田多余水分的常用方法，但会将有害营养物质送入水体，引发藻华泛滥、水生生物缺氧等问题。木屑生物反应器作为减少氮污染的有效手段，通过处理田间流出水发挥作用，然而此前人们担忧其可能将木屑中的磷渗入环境。

近日，伊利诺伊大学厄巴纳 - 香槟分校开展的一项新研究，评估了伊利诺伊州10个生物反应器的数据，以判断它们是否会成为磷污染源，相关研究结果发表于《环境质量杂志》。

伊利诺伊州致力于将排入密西西比河流域的氮排放量减少45%，木屑生物反应器是推荐的环保措施之一，可清除农业排水中的硝酸盐污染。该研究主要作者、伊利诺伊大学农业、消费者与环境科学学院作物科学系副教授劳拉·克里斯蒂安森表示，在解决氮污染问题的同时，需避免磷污染问题再次出现。

反硝化生物反应器通常由放置在农田边缘的一大盆木屑构成。富氮水流过沟渠时，自然产生的细菌会消耗木屑中的碳，将硝酸盐转化为无害气体。由于木屑中含有树木生长过程中吸收的磷，研究人员想评估其是否会浸出磷，毕竟减少下游磷排放也至关重要。

此次研究评估了伊利诺伊州10个全尺寸生物反应器、共计23个站点年的数据。研究人员测量生物反应器的流入量和流出量以计算每日水流量，分析水质样本确定溶解活性磷(DRP，一种可被植物和藻类吸收的磷)的含量。

结果显示，在23个站点运行的年份中，有15年DRP浓度不仅未增加，反而略有下降，表明生物反应器带来了除磷的净效益，不过结果在一年中存在波动。研究共同作者、农业和生物工程系教授理查德库克称，降雨量大时，特别是田间施用肥料之后，磷的去除会急剧增加。

研究还发现，生物反应器运行最初几个月，木屑中会有大量磷被淋洗出来，此后磷主要来自田地排水管。并且，随着生物反应器老化，除磷效率会逐渐降低。不过，生物反应器寿命约10年，若最初几个月短暂磷激增后，在其大部分使用寿命内去除的磷多于释放的磷，仍具有价值。

克里斯蒂安森补充道，生物反应器是有效的脱氮方法，还能去除少量磷，可谓双重受益。磷进入水道后清除困难且成本高昂，生物反应器的这一额外好处如同“免费赠品”。

反硝化生物反应器作为相对较新的节水措施，伊利诺伊州900万英亩的排水系统为其提供了众多实施机会。有意安装生物反应器的农业生产者可联系当地自然资源保护服务机构寻求帮助，成本分摊和联邦激励计划可抵消投资，且生物反应器安装后维护成本极低，农民每年只需检查几次确保无堵塞即可。

此外，还有其他减少氮的做法，如减少施肥量、改善施肥时间或种植覆盖作物。库克建议，生产者应考虑最适合农场的方案，若可能可结合多种做法，农民作为土地的好管家，会对有效做法感兴趣。

更多信息： AP Sanchez‐Bustamante Bailon 等人，反硝化生物反应器与溶解磷：净源还是净汇?，《环境质量杂志》(2024)。