凤眼莲（水葫芦）的污水净化功能探秘

朱哲予 李殊

科学，能锻炼人的思维和逻辑。无论你研究的是什么，最后总要形成脉络非常清晰的文字材料。科学论文恰恰就是文字和思维最好的结合体。邓玉琳老师，广东省深圳市南山实验教育集团南头小学语文高级教师、班主任，教育部小学语文骨干教师国家级培训优秀学员，全国“阅读改变中国”2019年度点灯人。她引导孩子们对发现的问题进行探索，并付诸实验，最后提出解决的方法。这一系列的过程最后落在文字上，既锻炼了孩子的思维，又提高了孩子的写作能力。

问题·探索

周末的时候，我们到深圳大学校园里的文山湖去玩，看到文山湖里种着大片的水草。我们很好奇：为什么要种这么多水草呢？这些水草长得密密麻麻的，几乎把半个文山湖塞满了，看起来并不好看。妈妈告诉我们：这个文山湖其实是一个人工湿地，这种水草叫作凤眼莲，俗称水葫芦，种植它们并不是为了好看，而是为了对這个人工湿地起到污水净化的作用。我们很惊讶：凤眼莲能净化污水？它是怎么实现污水净化的呢？我们决定对此展开研究。

研究·思路

我们确定了如下的研究思路：

1.首先查阅文献，了解湿地植物及其净化污水的相关知识。

2.采集凤眼莲植物样本，观察它们的根、茎的特点。

3.做实验，通过水样检测来了解凤眼莲的污水净化作用。

研究·过程

1.文献阅读。

通过文献阅读，我们了解到：

（1）凤眼莲是一种可用于人工湿地污水净化的植物。类似的能够起到人工湿地污水净化功能的植物还有很多，一般可分为三种类型：挺水型、浮水型和沉水型。挺水型的如芦竹、梭鱼草、风车草、香蒲等;浮水型的如凤眼莲、睡莲等;沉水型的如狐尾藻等。浮水型湿地植物的净化效果比挺水型和沉水型湿地植物的净化效果要更好。

（2）污水中有各种各样的污染物。一般而言，生活污水中含有较高的人畜粪尿等成分，氮、磷含量特别高，还有细菌、微生物及碳氢化合物等。

（3）人工湿地植物去污的机理主要有三个方面：第一方面，植物自身可以直接吸收利用污水中的氮、磷等营养物质，积累、转化成植物生命物质或代谢物，同时吸附和富集污水中的重金属如铅、镉等有害物质，吸收污染物的主要器官是根;第二方面，输送氧气到植物根区，为微生物生长、繁殖和降解反应提供氧气;第三方面，增强和维持水体的水力传输能力。第一个方面可以理解为直接利用污染物，第二和第三个方面可以理解为间接地促进分解。

2.我们的猜想。

通过文献阅读，我们对湿地植物有了一些初步的了解。我们猜想：

（1）凤眼莲的根和茎应该具有某种特殊结构，从而有利于输送氧气以及吸收污水中的营养物质或有害物质，达到净化污水的作用。

（2）凤眼莲的根会吸附污水中的污染物，因此，它的根上应该含有大量的污染物。

（3）凤眼莲还会把污水中的污染物吸收到自己的身体里，因此，凤眼莲的茎里面也会含有污染物。

针对第一个猜想，我们打算从文山湖中采集凤眼莲带回实验室，观察它们的根、茎结构;针对第二个猜想，我们打算清洗采集回来的凤眼莲根部，获得根系水样，检测其中的污染物含量，并与文山湖水中的污染物含量作对比，了解凤眼莲的根对污染物的吸附作用;针对第三个猜想，我们打算将采集回来的凤眼莲的茎捣碎，获得茎汁水样，检测其中的污染物含量，并与文山湖水中的污染物含量作对比，了解凤眼莲的身体对污染物的吸收作用。

3.植物观察。

（1）根系观察。肉眼可以看到，凤眼莲的根系非常密集，毛茸茸的。这意味着与污水的接触面较大，应该有助于它们对于污水内各类物质的吸收。

（2）茎观测。我们把凤眼莲的茎进行切片，肉眼可以看到它的茎切面呈网状，透气性较好。

我们把它带回实验室用显微镜进行观测，可以看到非常明显的气室结构。这种气室结构应该有助于输送氧气到植物根区。

4.水质检测。

通过文献阅读，我们知道污水中氮、磷含量特别高。针对这两类污染物，我们在咨询相关专家后，按照专家的建议从网上购买了专业的水质检测试剂盒：氨氮检测试剂盒和磷检测试剂盒。

我们通过不同方式分别采集获取了四类水样本：

（1）自来水。从水龙头接水，采集自来水水样本。自来水样本可以帮助我们确定检测试剂的可靠性。

（2）文山湖水。我们猜测文山湖水可能因为种植凤眼莲而得到了净化，因此，我们在文山湖的凤眼莲种植区采集了湖水样本来做检测。在采集的过程中，我们尽量靠近但不搅动凤眼莲根系来获取文山湖水样本。

（3）凤眼莲根系水。我们猜测凤眼莲的根系中可能因为吸收了湖水中的污染物而含有氨氮或磷，且含量要高于文山湖水中的氨氮或磷含量。我们取了5株从文山湖中采集的凤眼莲，放入一小盆自来水中，用力清洗并挤出根系吸附的水分，获得凤眼莲根系水样本。

（4）凤眼莲茎汁水。我们猜测凤眼莲的身体中可能因为吸收了湖水中的营养物质而含有氨氮或磷，且含量要高于文山湖水中的氨氮或磷含量。我们将凤眼莲的茎在小碗里捣碎，形成汁水，获得茎汁水样本。

四类水样的氨氮检测。

我们对四类水样本进行了氨氮检测。结果显示：

（1）自来水：比色管中的水呈浅黄色透明状，氨氮含量约为0.01mg/L。

（2）文山湖水：比色管中的水呈浅黄色透明状，氨氮含量约为0.01mg/L。

（3）凤眼莲根系水：比色管中的水呈混浊状，无法确定氨氮含量。

（4）凤眼莲茎汁水：比色管中的水呈褐黄色，无法确定氨氮含量。

凤眼莲根系水和茎汁水中的氨氮含量难以判断，可能因为原水样本身就有颜色，与色卡难以进行比对。因此，无法通过比色确定凤眼莲对文山湖中的氨氮的净化效果。

四类水样的磷检测。

我们对四类水样本进行了磷检测。结果显示：

（1）自来水：比色管中的水呈透明状，磷含量小于0.03mg/L。

（2）文山湖水：比色管中的水呈浅浅的绿色，磷含量约为0.03mg/L。

（3）凤眼莲根系水：比色管中的水呈黑色，磷含量大于0.50mg/L。

（4）凤眼莲茎汁水：比色管中的水呈蓝色，磷含量约为0.20mg/L。

由此，我们可以发现，凤眼莲确实吸附和吸收了文山湖水中的磷，让文山湖水得到了净化。由于我们的清洗能够将其吸附的磷释放到水里，因此凤眼莲的根系对磷的吸附作用并不牢固。也就是说，打捞、搅动等可能会导致根系所吸收的磷释放到水中，从而引起局部的水体磷含量激增。

思考·延伸

中国有广大的农村，家家户户都会产生越来越多的生活污水，而往往农村污水处理设施的建设跟不上，导致农村的污染越来越严重。我们的检测结果显示，凤眼莲对污水中磷的净化作用较强。那么，能不能把这种净化作用运用于广大农村的污水净化实践呢？（有详细的实验过程，由于版面有限，故略去，有兴趣的同学可以联系快乐作文编辑部。）

研究·结论

通过以上的研究过程，我们基本可以得出以下结论：

（1）凤眼莲根系发达，茎具有气室结构，有助于净化污水。

（2）凤眼莲的根系能够大量地吸附污水中的磷，还能够将磷吸收到体内。

（3）鳳眼莲对生活污水中的氨氮和磷的净化效果好、成本低、见效快，应该可以将这种净化作用运用于广大农村的污水净化实践。

结束语

这次的研究很有意思。我们通过观察，发现凤眼莲具有非常发达的根系，而且它的茎具有明显的气室结构，这些都有助于它实现污水净化;通过对自来水、文山湖水、凤眼莲根系水、凤眼莲茎汁水四类水样的检测，我们发现凤眼莲根系水和凤眼莲茎汁水的磷含量都高于文山湖水，可见凤眼莲确实吸附和吸收了文山湖水中的磷，让文山湖水得到了净化。在这四类水样的检测中，我们未能确定凤眼莲对氨氮的净化效果。

但在延伸实验中我们又有了有趣的发现，就是生活污水在刚刚形成的时候，氨氮的含量不高，但经过一段时间后，没有种植凤眼莲的生活污水，因为发酵的过程使得氨氮的含量大大提高了;而种植有凤眼莲的生活污水，氨氮的含量仍然不高。也就是说，凤眼莲对生活污水中的氨氮生成有较好的抑制作用。此外，我们检测到，生活污水中的磷含量很高，尤其是尿液的磷含量很高，而凤眼莲对生活污水中磷的净化效果非常显著。我们非常希望，可以通过在广大农村开发小型人工湿地的方式，将凤眼莲的这种净化作用运用于农村的污水净化实践。

（指导教师：邓玉琳）

由于版面有限，我们展示的只是这篇论文的部分内容。通过论文，我们发现同学们的发现力和研究力真是无限的。生活中任何一个细节，都可能成为你探索的理由。加油吧，少年！