练江流域污染水体的浮萍修复技术研究*

2021-10-26曾金樱邱星群张桢钰邱嘉成

广州化工 2021年19期

曾金樱，邱星群，张桢钰，邱嘉成

(1 汕头职业技术学院，广东汕头 515041；2 广东省粤东技师学院，广东汕头 515041)

自2018年6月中央第五环保督查组进驻广东以来，汕头市政府高度重视练江水污染治理，多措并举、持续发力推进练江流域综合整治，使练江原先严重的水质污染问题出现持续好转[1]。但是由于练江水质的污染源主要是生活废水、畜禽养殖业废水，水体富营养化问题还是很突出，特别是氨氮浓度严重超标[2]。浮萍在我国广泛分布于南北各省，增殖方式为无性繁殖，生长速度快，易收获，对环境的适应性较好。本研究采用浮萍对练江流域污染水体进行植物修复，就是利用了浮萍能够吸收氮磷、繁殖快的特点[3-5]。加上汕头地区全年气温偏高，冬季异常暖，夏季高温强，非常有利于浮萍的生长繁殖，因此探讨浮萍对练江污染水体的植物修复技术对治理练江流域污染水体有一定的参考价值和现实意义。

1 实验

1.1 试验材料与设计

在汕头市郊采集当地常见的青萍，用自来水冲洗污垢和杂质后，挑选完好的青萍先用自来水进行驯化，选取其中生长状况良好的青萍用营养液扩大培养。再从已放大培养的青萍中挑选生长状况良好、大小相似的叶状体各50株(鲜重平均为0.08 g)分别放入按练江流域污染水样原水、2/3原水、1/3原水的稀释比例的大烧杯中，放入模拟自然条件下即平均温度设为25 ℃、光照强度为2790 lx，光暗比16 h:8 h的生化培养箱中进行培养，每天观察和记录浮萍的生长状况，每隔3 d测烧杯中水样的氨氮、总氮、总磷的净化效果，每组设置3个平行，取其平均值作为实验数据，实验期间，每天对烧杯中蒸发掉的水分用蒸馏水补充。

1.2 试验用水

水样取自练江流域潮阳区和平大桥底下，水质分析结果如表1所示。

表1 练江流域潮阳区和平大桥段水样水质Table 1 Water quality of hepingdaqiao section in Chaoyang District of Lianjiang River Basin

1.3 试验方法

1.3.1 浮萍生长状况的测定

生物量的测定：生物量采用鲜重、个数及叶绿素含量3个指标表示，个数每3天测一次，鲜重和叶绿素含量在试验开始和结束时各测一次。个数通过直接计数获得；叶片数以有新的叶状体伸出母体边缘即计算在内，对于老化死亡以及失绿个体均不计算在内；鲜重为捞出后用滤纸吸干叶片表面水珠，晾5 min后在天平上称量。生物量增加以相对生长率(Relative growth rate,RGR)来表示。

RGR=(lnNt-lnNo)/t

式中：N0为试验开始时的个数；Nt为观测期结束时的个数；t为试验进行时间(d)[6]。

1.3.2 其他指标的测定方法

COD的测定：重铬酸钾消解法；氨氮的测定：纳氏试剂分光光度法(HJ535-2009)；TN的测定：碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法(HJ636-2012)；TP的测定：钼锑分光光度法；溶解氧的测定：电化学探头法(HJ506-2009)。

1.4 数据处理

采用Excel分析和整理试验数据。

2 结果与讨论

2.1 青萍对污水中氨氮、TN的去除效果

青萍对污水中氨氮、TN的去除效果分别见图1、图2。

图1 污水中氨氮浓度随时间的变化Fig.1 Variation of ammonia nitrogen Concentration with time in sewage

图2 污水中总氮浓度随时间的变化Fig.2 Variation of total nitrogen concentration with time in sewage

从图中1 和图2可以看出，无论是原水、2/3原水还是1/3原水，青萍对污水中氨氮和TN到达第6天都得到大幅度的去除，其中原水的去除率最大，到达第6天原水的氨氮浓度下降到0.491 mg/L，氨氮去除率达到了84.5%，TN浓度降为1.327 mg/L，TN去除率达到了73.0%，氨氮和总氮分别达到了《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅱ类和Ⅳ类标准。在第6～12天，原水、2/3原水和1/3原水氨氮浓度都变化不大，但是到第9天TN浓度突然上升，这应该是与第7天开始烧杯底部出现残根和种子有关，残根残叶腐烂也会释放N，到达第12天，TN浓度又开始下降，这可能是因为种子开始长出新的浮萍消耗了N，到第15天以后1/3原水、2/3原水氨氮浓度均在0.5 mg/L以下，到第21天原水的氨氮浓度有所上升达到0.908 mg/L，TN浓度均再次下降，降到1.0 mg/L，还是基本达到了Ⅲ类标准。

2.2 青萍对污水中TP的去除效果

青萍对污水中TP的去除效果如图3所示。练江流域原水的TP浓度相对较低，所取水样TP浓度为0.24 mg/L，从图3可以看出，到第3天，原水和2/3原水TP浓度变化得比较大，1/3原水TP浓度几乎没有什么变化，第6天到第12天，TP浓度均在缓慢下降，到第15天TP浓度均降到了0.02 mg/L以下，达到了《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅰ类标准。原水TP的去除率最大，达到了92%，到第21天，三组水样均监测不到TP浓度。由此可见青萍对污水TP的净化效果与污水浓度有关系，即在适当的范围内，污水TP浓度越大、植物的生物量越高对污水的净化效果越好。

图3 总磷浓度随时间的变化Fig.3 Variation of total phosphorus concentration with time in sewage

2.3 青萍在不同浓度污水中的生长状况及对水体溶解氧的影响

青萍在不同浓度污水中的生长状况见图4～图6。从试验开始到第3天，1/3原水的浮萍生长迅速，总个数达到了109个，浮萍总个数相对增长率达到峰值0.26，随后增长率可能受到TP的限制开始下降，从开始到第15天浮萍总个数、增长率都比2/3原水和原水要高，到达第15天后，增长率趋于平稳。而原水的浮萍总个数和相对增长率在试验开始到第6天比2/3原水的高，大概到第7天一直到第18天，浮萍总个数和相对增长率又比2/3原水的低，但是两者相差不大，这与氨氮的变化趋势一致。从图6可以看出，原水培养的浮萍叶绿素总浓度最高达到39.761 mg/g。另外，试验结束时原水培养的浮萍根系最长，平均达到1.6厘米，是1/3原水的2倍，而2/3原水培养的浮萍根系平均为1.0 cm。这说明原水中的浮萍生长状况最好。