水生植物对富营养化水体的净化效果研究①

黄文涛邓呈逊陈 俊金 杰

(1.合肥学院，安徽 合肥 230601；2. 污水净化与生态修复材料安徽省重点实验室，安徽 合肥 230601)

0 引 言

1 材料与方法

1.1 实验材料

本实验以挺水植物的菖蒲，沉水植物的狐尾藻、漂浮植物的凤眼蓝和浮叶植物睡莲四种不同生活型的湿地植物为研究对象，以上植物购自当地花卉市场；用清水对实验植株进行冲洗，去除根部所携带的泥土及杂物，然后将其放入装有适量自来水的有机玻璃容器中，不断换水浸泡，进行5～7d的无土水培驯化。

1.2 实验设计

表1 水质参数均值

1.3 分析测试方法

图1 单一植物对水中的去除效果

图2 组合植物对水中的去除效果

2 结果与分析

2.1 对NH3-N的去除效果

2.2 对TP的去除效果

图3 单一植物对水中TP的去除效果

图4 组合植物对水中TP的去除效果

六组植物组合对TP的去除效果如图4所示。植物组合狐尾藻+凤眼莲对TP去除效果最佳达到60.95%，TP去除率在各个时间段均明显高于其他组合，去除效率狐尾藻+凤眼莲>狐尾藻+睡莲>狐尾藻+菖蒲>菖蒲+凤眼莲>凤眼莲+睡莲>菖蒲+睡莲。植物组合狐尾藻+凤眼莲去除率较高的原因可能因为狐尾藻为沉水植物，其生长发育阶段均在水中进行，其本身能够与水体完全接触，已经适应了其生长环境；凤眼莲为挺水植物根系比较发达、根部细菌附着量较大，可以吸附大量的磷酸盐，最终使TP含量大大地降低。但相比于单一植物水生态系统，TP 的去除效果反而有所降低，这是因为各植物的生长发育都需要吸收营养物资[13]，水中的TP含量相对一定，由此会引发植物之间的自然竞争，有的长势不好的可能会被淘汰，从而影响到去除效果。

图5 单一植物对水中COD的去除效果

图6 组合植物对水中COD的去除效果

2.3 对COD的去除效果

由图5可知，四种水生植物均对COD的去除率均随天数的增加而提高，实验后期增速趋于平缓。四种水生植物相对处理效果分别为狐尾藻为54.44%、菖蒲为85.55%、凤眼莲为84.07%、睡莲为68.52%，去除效率菖蒲>凤眼莲>睡莲>狐尾藻。单一水生植物对COD的去除均呈稳定上升的趋势，COD的降解主要是通过水中微生物的作用。作为浮水植物，凤眼莲和睡莲根系较发达且均可以对水体中有机污染物进行吸附以供微生物分解；菖蒲作为挺水植物，可以更好的从外界吸取大量的氧气运输至水环境中，使得水体中的溶解氧含量上升，此时好氧微生物开始自身的生长代谢，分解大量有机物，COD去除效果增加。相关的研究[14]认为沉水植物更有利于COD的去除。本实验得到的结果有所不同，造成这些差异可能有两方面：一是植物在不同生长期对有机物的分解能力不同；其次，COD的降解主要是由微生物活动而不是植物活动主导的。

如图6所示，六种混合植物组合对TP的去除效果。组合处理中，植物组合菖蒲+凤眼莲对COD去除效果最佳达到85.74%，其次是菖蒲+睡莲：71.85%；凤眼莲+睡莲：70.55%；狐尾藻+菖蒲：65.74%；狐尾藻+凤眼莲：64.44%；狐尾藻+睡莲：60.74%；去除效率菖蒲+凤眼莲>菖蒲+睡莲>凤眼莲+睡莲>狐尾藻+菖蒲>狐尾藻+凤眼莲>狐尾藻+睡莲。植物组合菖蒲+凤眼莲去除率较高的原因可能是因为菖蒲为挺水植物，凤眼莲为漂浮植物，二者叶片均在水面上，有利于光合作用的进行；且两种水生植物根系发达，根区微生物数量较多，更有利于根区的泌氧作用有关，因此COD的降解效果更好。

2.4 水生植物净化前后生物量的变化

经过36d的处理，不同类型水生植物的综合生长态势存在较大差异，且同一类型的水生植物在不同的组合中也存在显著的差异。植物的生长发育主要从以下几方面体现：叶数增多、植株增高、根系伸长、生物量积累等，与此同时同时植物的鲜重能较好的反映植物的生长情况。4种不同植物的增重率区间为10.45%～45.47%。单一组分中，4中植物的增重率由大到小排序为狐尾藻(45.47%)>凤眼莲(41.18%)>菖蒲(37.33%)>睡莲(21.01%)；6组植物组合处理中，狐尾藻增重率最高，说明其长势最好。

由表2可见，狐尾藻+睡莲组合中狐尾藻增重率最高为32.97%，对睡莲的生长起到抑制作用；而狐尾藻+凤眼莲和狐尾藻+菖蒲组合中狐尾藻增重率最高分别为26.12%和31.4%，说明凤眼莲和菖蒲对狐尾藻的生长具有抑制作用。凤眼莲+菖蒲组合中，增重率凤眼莲(25.95%)>菖蒲(21.94%)，但相差不大，说明凤眼莲更具生长优势。菖蒲+睡莲和凤眼莲+睡莲植物组合中，说明凤眼莲和菖蒲对狐尾藻的生长情况明显好于睡莲，睡莲属于弱势物种。综上所述，在每个植物组合中，狐尾藻增重率均高于其他植物组份，但相比于单一组分，每种植物的增重率均有所下降，所以植物的组合之间均会对配置的另一种植物的生长产生一定的影响，这是因为在两种植物共生的情况下，由于植物的生长特性不同，混合搭配种植可能造成植物间竞争光源、营养物资等生长必备条件，从而造成相互抑制生长。

表2 各植物生物量变化表

3 结 论

3)不同水生植物的生物增量差异较大，大致变化的范围为10.45%～45.47%，净增生物最高的是狐尾藻，最低的是睡莲。本试验是在静态条件下进行的探究实验，所以植物的生长条件都会受到一定的限制，又因为物种间的相互竞争，不同物种的长势会受到彼此的影响。因此，要针对水质要求和水中主要污染物的含量，选择合适的植物，并搭配合适的种植方式，才可以到达既可以能满足水质要求，又能为后续的运行管理工作提供便利，而且还可以节约成本。