水生植物对低浓度铜离子净化效果的比较

方伟成，孙成访

（东莞理工学院城市学院，广东东莞523419）

水生植物对低浓度铜离子净化效果的比较

方伟成，孙成访

（东莞理工学院城市学院，广东东莞523419）

选取5种水生植物，研究其对不同浓度铜离子的净化效果。结果表明，这些植物对不同浓度Cu2+的去除效果均显著，去除率达到85%以上。在净化能力上，最好的为水葫芦和风车草，其次是铜钱草和美人蕉，石菖蒲略差。最后得出结论，对于净化铜污染废水应选择根系发达的植物。

水生植物；低浓度；铜；去除率

随着工业的快速发展，工业废水中含有的大量重金属给生态环境造成了严重危害。水中重金属污染现已成为环境污染问题之一。重金属元素具有难降解、易积累、毒性大等特点，它容易被微生物和水生植物富集吸收进入食物链，让更高级的生物受到危害[1]。因此，研究利用水生植物净化水体中的重金属具有重要意义。

目前，有不少科学家研究水生植物对重金属的吸附效果，并取得了较好的成果，利用水生植物（如美人蕉、菖蒲、水浮莲、浮萍等[3]）净化污水，具有投资、维护和运行费用低，管理简便，污水处理效果好，可改善和恢复生态环境等诸多优点[4]。鉴于此，本文通过设置不同铜浓度的污水，考查风车草、美人蕉、石菖蒲、水葫芦和铜钱草5种水生植物对模拟污水中铜离子的吸附效果，试图从中筛选出具有高吸附能力的水生植物，为治理含铜污水提供借鉴与参考。

1　实验部分

1.1实验材料

从净化能力和观赏性方面考虑，选用美人蕉、石菖蒲、水葫芦、铜钱草和风车草作为考查的水生植物，其中美人蕉、石菖蒲、水葫芦从东莞市东江河岸边选取，风车草、铜钱草从花卉市场选取。经过半个月的无土壤净水养殖，挑选大小一致、根系发达、枝繁叶茂的植株。

1.2实验方法

采用单因素对比法，将5种植物分别种在直径35cm、高45cm的塑料桶中，培养基质采用细小鹅卵石，分别加入6L自来水，加入不同浓度的CuSO4溶液于实验桶中，并调节pH值至中性。栽有植物桶放置于实验室内窗户旁边，每种植物设3个平行样品，每隔几天测量一次桶中水样Cu2+含量，并计算其去除率。

1.3测定方法

水中铜离子的测定按照火焰原子吸收分光光度法进行，其去除率计算公式为：

式中：C0－Cu2+的初始浓度，mg/L；Ci－第i天Cu2+的浓度，mg/L。

2　结果与分析

水生植物对Cu2+吸附实验结果分别绘于图1、图2、图3。

图1　 5种水生植物对1mg/L Cu2+的去除率比较

图2　 5种水生植物对3mg/L Cu2+的去除率比较

图3　 5种水生植物对5mg/L Cu2+的去除率比较

由图1可知，5种水生植物对于1mg/L Cu2+的去除效果非常显著。对Cu2+的去除主要集中于前3天，随着吸附时间的增加，其对Cu2+的去除效果均呈现稳定的趋势，去除率均达到86%以上。各种水生植物对Cu2+去除率相差不大，其大小依次为水葫芦（89.94%）＞风车草（88.55%）＞铜钱草（88.03%）＞美人蕉（87.79%）＞石菖蒲（87.03%）。

由图2可知，当Cu2+浓度为3mg/L时，随着吸附时间的增加，5种水生植物对Cu2+的去除效果均呈现先快速上升，并于第5天后呈现稳定的趋势。在前三天，5种水生植物对Cu2+去除率差异性较大，水葫芦和铜钱草的去除率比风车草、美人蕉和石菖蒲要大5%左右，但是在第5天，其差距缩小到1.27%。说明随着水培时间的推移，植物对Cu2+的适应性不断加大，促进Cu2+的去除。对于这5种水生植物来说，最佳水培时间为5天，对应的Cu2+去除率大小依次为水葫芦（87.24%）＞铜钱草（86.98%）＞风车草（86.95%）＞石菖蒲（85.98%）＞美人蕉（85.97%）。

由图3可知，当Cu2+浓度为5mg/L时，随着吸附时间的增加，5种水生植物对Cu2+的去除效果均呈现持续上升的趋势，说明植物对Cu2+的去除效果还没有达到饱和状态。截至第8天，5种水生植物对Cu2+去除率差异性较大，相差5.09%。其对Cu2+去除率大小依次为风车草（90.73%）＞水葫芦（90.10%）＞铜钱草（89.79%）＞美人蕉（87.94%）＞石菖蒲（85.64%）。

3　结论

（1）5种水生植物对不同浓度Cu2+的去除效果均显著，去除率达到85%以上，但是它们对Cu2+的去除效果存在一定差异，去除能力最好的为水葫芦和风车草，其次是铜钱草和美人蕉，石菖蒲略差。

（2）随着吸附时间延长，水生植物对Cu2+的去除能力均呈上升趋势。对于1mg/L、3mg/L和5mg/LCu2+的污水来说，其最佳水净化时间分别为3天、5天和8天。

（3）利用水生植物对Cu2+的吸附，应该选择根系发达的植物，如风车草和水葫芦。

[1]简敏菲，弓晓峰，游海，等.水生植物对铜、铅、锌等重金属元素富集作用的评价研究[J].南昌大学学报（工科版），2004，26（1）：85-88.

[2]侯晓龙，马祥庆.水生植物对垃圾渗滤液中重金属的吸附效果研究[J].农业环境科学学报，2007，26（6）：264-268.

[3]王敏，唐景春，王斐.常见水生植物对富营养化和重金属复合污染水体的修复效果研究[J].水资源与水工程报，2013，24（2）：50-56.

[4]鲍孝容.关于我国污水资源化的研究[J].环境科学与技术，2005，28（2）：51-53.

[5]王剑虹，麻密.植物修复的生物学机制[J].植物学通报，2000，17（6）：504-512.

[6]邱廷省，唐海峰.生物吸附法处理重金属废水的研究现状及发展[J].南方冶金学院学报，2003，24（4）：65-69.

[7]Brady D，Duncan J R.Bioaccumulation of Metal Cations by Saccharomyces Cereviseae[J].Microbial Bioteclmol，1994，41（1）：149-154.

[8]Genc Y，Yalcinkaya E Buyuktuncel，et al.Uranium Recovery by Immobilized and Dried Powered Biomass：Characterization and Comparison[J].Int J Miner Process，2003（68）：93-107.

[9]黄玉瑶.内陆水域污染生态学[M].北京：科学出版社，2001：9.

[10]黄永杰，刘登义，王友保，等.八种水生植物对重金属富集能力的比较研究[J].生态学杂志，2006，255（5）：73-77.

[11]赵克俭.城市重金属污染水体的植物修复实验研究[J].安徽农业科学，2010，38（14）：296-298，300.

To Compare the Purgative Effect of Hydrophytes on the Low Concentration of Copper

FANG Wei-cheng，SUN Cheng-fang
（CityCollege ofDongguan UniversityofTechnology，Dongguan 523419，China）

Choosing 5 hydrophyte，studied the purification effect of copper ions in different low concentration.The results showed that the removal effect of different concentration of Cu2+for 5 hydrophyte was remarkable，and the removal rate was more than 85%.In the purification capacity，the best were water hyacinth and windmill grass，the second were the money of copper grass and canna，the worse was acorus gramineus soland.In the treatment of copper wastewater，we should choose the developed root plant.

hydrophyte；lowconcentration；copper；removal rate

10.3969/j.issn.1008-553X.2016.04.030

X703

A

1008-553X（2016）04-0086-02

2016-03-25

东莞理工学院城市学院青年基金项目（ZR07）

方伟成（1981-），男，讲师，研究方向：环境规划与管理、水污染防治，13925721199，longbamboopk@163.com。