水生植物对封闭式景观水体净化性能研究

沙风路，齐 丹

(海南热带海洋学院生态环境学院，海南 三亚 572022)

0 引言

水体植物净化修复也叫水质生态净化技术，是一种以植物群落构建为核心的水污染治理策略，是一种集经济、生态和社会效益于一体的水体原位修复方法[1]。水体环境中，植物能够增加污染物的溶解、凝聚和过滤作用，有效抑制藻类增长，吸收同化营养盐和污染物，降低水污染程度，恢复原有生态功能[2]。同时植物发达的根系为微生物提供合适的生长环境，微生物通过硝化、反硝化、氨化等作用分解大分子污染物，降解水体中有机污染物和营养盐[3-4]，通过吸附作用固定水体中的悬浮物质，提高水体透明度。已有研究证明，以水生植物修复区域水环境的富营养化是一种简单、高效、低耗、安全、持久的方法[5-7]。

基于封闭式景观水体建设的发展趋势，本研究选取适宜热带环境生长喜温湿气候的5种常见水生景观植物，模拟封闭式景观水体环境，以总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(CODCr)含量为指标，对比研究不同水生植物对不同污染程度的景观水体净化效果。从而筛选出能高效净化封闭式景观水体的植物，以期为建立环境友好型景观水体模式以及保护流域水环境提供参考。

1 实验部分

1.1实验材料

购置5种水生植物：美人蕉(CannaindicaL.)、水葱(ScirpusvalidusVahl)、香蒲(TyphaorientalisPresl)、中华天胡荽(Hydrocotylechinensis(Dunn)Craib)、绿萝(Epipremnumaureum)，纯水加营养液预培养，选取长势良好、大小一致的植株用于实验研究，见表1。

表1 五种水生植物

1.2 供试水质

供试水体分别取自海南省三亚市海南热带海洋学院学生宿舍生活污水、海南热带海洋学院景观湖，三亚河白鹭公园景观湖，模拟不同污染程度的封闭式景观水体。水质见表2。

1.3 测试指标

实验中水质各项指标测定方法见表3。

1.4 实验方法

试验用水生植物培养容器为塑料箱，规格为43cm×35cm×30cm，处理水体体积约为36L。分别将预培养后的美人蕉、水葱、香蒲、中华天胡荽、绿萝植入等量的生活污水、学院景观湖水、白鹭公园景观湖水中，植物覆盖率约为60%。植物在自然光照、避雨的条件下生长，试验期间发生的水分蒸发用等量纯水补充。以TN、TP、CODCr为指标，每周测定1次，运行周期56d，对比研究不同水生植物对不同水质水体的净化效果。

表2 供试水质 (mg/L)

表3 各项指标测定的方法

2 实验结果与讨论

2.1 不同水生植物对生活污水净化效果

由图1可知，5种水生植物对生活污水中的总氮、总磷、化学需氧量都有一定的清除能力。中华天胡荽对TN去除效果最佳，其次为香蒲、美人蕉、水葱、绿萝，中华天胡荽处理的水体中TN含量由105mg/L降至72.6mg/L；水葱对TP去除效果最佳，其次为中华天胡荽、美人蕉、香蒲、绿萝，水葱和中华天胡荽处理的水体中TP含量由0.66mg/L分别降低至0.06mg/L和0.11mg/L；中华天胡荽对COD去除效果最佳，含量由179mg/L降低至56.4mg/L。

图1 水生植物对生活污水的净化效果

图2 水生植物对学院景观湖水的净化效果

图3 水生植物对白鹭公园湖水的净化效果

5种水生植物在前14d培植期内，生活污水中总磷和COD含量下降迅速，随后进入平缓下降时期。总氮含量呈波动缓慢下降趋势。取自学生宿舍生活污水的供试水体TN和COD严重超标、TP含量略低，通过水生植物净化，TP指标达标。经观察，5种水生植物都有不同程度黄叶落叶现象。

2.2 不同水生植物对学院景观湖湖水净化效果

由图2可知，5种水生植物对学院景观湖水的总氮、总磷、化学需氧量都有较好的清除能力。其中水葱对TN去除效果最佳，其次为中华天胡荽，水葱处理的水体中TN含量由15.3mg/L缓慢降低至6.30mg/L，中华天胡荽处理的水体中TN含量由15.3mg/L降至7.33mg/L；中华天胡荽对TP去除效果最佳，其次为香蒲，中华天胡荽处理的水体中TP含量由1.37mg/L降至0.27mg/L；中华天胡荽对COD去除效果最佳，其次为绿萝和香蒲，中华天胡荽处理的水体中COD含量由158mg/L降至27.2mg/L。

5种水生植物在前2～3周培植期内，各指标都出现迅速下降后又回升的现象，然后呈下降趋势。取自校园景观湖的供试水体TN、TP和COD均严重超标，经水生植物净化处理后，TN含量虽未达标，但大幅度降低；中华天胡荽和香蒲净化处理后的景观水体TP和COD指标降低至地表水质量标准V类标准。经观察，部分水生植物有黄叶落叶现象。

2.3 不同水生植物对白鹭公园湖水净化效果

由图3可知，5种水生植物对公园景观湖水的总氮、总磷、化学需氧量都有较好的清除能力。其中水葱对TN去除效果最佳，其次为中华天胡荽，水葱处理的水体中TN含量由11.4mg/L降至2.89mg/L，中华天胡荽处理的水体中TN含量降至3.19mg/L；水葱对TP去除效果最佳，其次为中华天胡荽和香蒲，水葱处理的水体中TP含量由0.87mg/L降至0.15mg/L；中华天胡荽对COD去除效果最佳，其次为绿萝和香蒲，中华天胡荽处理的水体中COD含量由80.8mg/L降至5.8mg/L。

5种水生植物在前2～3周培植期内，各指标都出现迅速下降后又回升的现象，然后呈下降趋势，且有大幅度降低。取自公园景观湖的供试水体TN、TP和COD均超标，经水生植物净化处理后，TN含量未达标，TP和COD指标全部达标。

3 结论

(1)美人蕉、水葱、香蒲、中华天胡荽、绿萝5种水生植物对封闭式景观水体均有一定的净化能力。不同水生植物的生长速率和代谢功能不同，导致其对营养盐的吸收利用特征不同，因此对水体的净化效果不同。

(2)在污染程度较高的生活污水中，对TN、TP、COD三个指标去除效果最好的分别为中华天胡荽、水葱、中华天胡荽，其中中华天胡荽对三个指标均有较好的去除效果；在中等污染程度的学院景观湖水中，对TN、TP、COD三个指标去除效果最好的分别为水葱、中华天胡荽、中华天胡荽，其中中华天胡荽对三个指标均有较好的去除效果；在较低污染程度的公园景观湖水中，对TN、TP、COD三个指标去除效果最好的分别为水葱、水葱、中华天胡荽，其中中华天胡荽对三个指标均有较好的去除效果。说明中华天胡荽在不同污染程度的水体中均具有较好的净化效果。

(3)在TN污染程度较高的水体中，中华天胡荽的消除效果好；TN污染程度较低的水体中，水葱对其的消除效果好。在TP污染程度较高的水体中，中华天胡荽对其消除效果好；TP污染程度较低的水体中，水葱对其的消除效果好。在COD污染程度不同的水体，中华天胡荽对COD指标均有较好的去除效果。