封闭缓流污染水体的植物修复技术研究

甘圆圆 孙静亚

（浙江海洋学院海洋科学学院 浙江 舟山 316000）

0 引言

植物修复技术是利用植物的吸收和代谢功能将环境介质中的有毒有害污染物进行分解、富集和稳定的过程[1-4]。由于污染物的理化特性和环境行为不同，加之植物新陈代谢各异，污染物植物修复的作用机理也不尽相同，但总体上可分为：植物固定、植物降解、植物挥发、植物提取、根系过滤。需要指出的是植物对有机污染物的作用机理往往不是表现为单一的方式，而是两种或两种以上同时综合作用的结果，这在一定程度上增加了植物修复技术的复杂性。植物修复技术不仅能够去除水体中的氮磷、有毒有机物以及浮游生物，同时还能改善生态环境[5-8]。本文研究常用观赏植物对污染水体的修复作用。

1 实验材料

实验取用的材料为采样于定海区盐仓街道池塘的四种植物： 竹叶眼子菜 （Potamogeton malaianus Miq）； 水芹（Oenanthe javanica DC）；水蓼（Polygonum hydropiper Linn）；菖蒲（Acorus calamus Linn）购于海山公园花鸟市场的两种植物： 富贵竹 （Spathiphyllum Supreme）； 绿 萝 （Epipremnum aureum）。所采植物均经浙江海洋学院生态学教授马玉心教授鉴定。

实验研究的封闭缓流污染水体分别为：水样1采于浙江海洋学院石化校区小花园池塘得水；水样2由水样1稀释一倍得到；水样3采于浙江海洋学院月亮湖。

2 仪器与药品

仪器：PHSJ-4A酸度计 (上海精科科学仪器有限公司)、AQ2010 便携式浊度仪(Thermo Orion AQUAfastⅡ)、722-可见分光光度计(上海精密科学仪器有限公司)。

药品：袋装pH标准物质、过硫酸铵(固体)、浓硫酸、盐酸、抗坏血酸、酚酞、酒石酸锑钾、钼酸铵、氢氧化钠、乙醇、磷酸二氢钾、锌、磺胺、盐酸萘乙二胺、CdCl2、硝酸钠、重铬酸钾标准溶液、试亚铁灵指示液、硫酸亚铁铵标准溶液。(注：以上均为分析纯。)

3 实验方法

各选取生长良好、长势一致的植物分别放入三种不同废水样中进行室内培养，每隔两天测定水样中的TP、NO3-N、pH、浊度、CODCr指标，反复测定4次。

pH值测定：利用PHSJ-4A酸度计进行测定。浊度测定：利用便携式浊度仪(Turbidity QrionAQ2010)直接测定。总磷测定：参见GB11893-89钼酸铵分光光度法。硝态氮测定：参见GB7480-87酚二磺酸分光光度法。CODCr测定：参见GB11914-85高锰酸钾法。有实验得到总磷标准曲线及硝态氮标准曲线如图1、图2所示。

4 结果与分析

4.1 植物生长状况

本研究表明，在室内秋冬季温度适中的条件下，所选四种水生植物生长情况有所差异:水芹菜长势较好，叶片色泽饱满；绿萝叶片上出现黄色斑点；8天后菖蒲有少量枯叶；富贵竹、水蓼、竹叶眼子菜比较稳定，肉眼无法辨别。

图1 总磷标准曲线Fig.1 TP Standard Curve

图2 硝态氮标准曲线Fig.2 NO3-N Standard Curve

4.2 植物对水体浊度的影响

表1 植物对水体浊度的影响Tab.1 Effect of The Plant to Turbidity

注：表中NTU散射浊度单位。

由表1可以看出，所选六种水生植物均有去除杂质使水体澄清的效果，也符合肉眼所观察，水质变清，悬浮物减少，透明度增加。培养8天后原始超标的水样浊度大大的降低，但仍达不到再生水回用景观水体的水质标准（NTU＜5.0）。原始浊度较低的水样3彻底澄清，净化效果很好。在原始浊度较高水样中水芹的净化效果较好，在原始浊度较低的水样中水芹净化效果最好，其他五种植物没有明显差异。这表明在污水系统中种养水生植物能有效提高水体的透明度,改善水体观感效果。

4.3 植物对水体中TP的影响

图3 菖蒲去除TP的效果比较Fig.3 Compare The Effect of Calamus Removal of The TP in Different Water Samples

图4 富贵竹去除TP的效果比较Fig.4 Compare The Effect of Bunting Removal of The TP in Different Water Samples

图5 绿萝去除TP的效果比较Fig.5 Compare The Effect of Bunting Removal of The TP in Different Water Samples

图6 水芹去除TP的效果比较Fig.6 Compare The Effect of Cress Removal of The TP in Different Water Samples

图7 水蓼去除TP的效果比较Fig.7 Compare The Effect of Hydropiper Removal of The TP in Different Water Samples

图8 竹叶眼子菜去除TP的效果比较Fig8 Compare The Effect of Potamogeton to Removal of The TP in Different Water Samples

图9 不同水生植物去除水样1中TP的比较Fig.9 Compare The Effect of Different Aquatic Plants Removal of The TP in Water Sample 1

图10 不同水生植物去除水样2中TP的比较Fig.10 Compare The Effect of Different Aquatic Plants Removal of The TP in Water Sample 2

图11 不同水生植物去除水样3中TP的比较Fig.11 Compare The Effect of Different Aquatic Aquatic Plants Removal of The TP in Water Sample 3

实验中，三种水样TP初始浓度分别为1.64 mg/L、0.82 mg/L、0.32 mg/L，三者均已超过Ⅴ级标准值要小于等于0.4mg/L（湖、库0.2）。由图2-7，可以看出，水体中的TP浓度呈下降趋势，并且在培养8天后，去除率基本都达到85%以上，表明实验植物均能较好的去除水体中的TP。其下降速率没有明显快慢变化规律。其下降速率的快慢可能与植物的生长状况相关。由图8-10可以看出，在水样1和水样2中绿萝去除率最高分别为98.8%和97.6%，在水样3中富贵竹的去除率最好为90.6%。在六种植物中，竹叶眼子菜的去除率78.1%-89.6%之间，相对较差。

4.4 植物对水体中硝态氮的影响

图12 菖蒲去除NO3-N的效果比较Fig.12 Compare The Effect of Calamus Removal of The NO3-N in Different Water Samples

图13 富贵竹去除NO3-N的效果比较Fig.13 Compare The Effect of Bunting Removal of The NO3-N in Different Water Samples

图14 绿萝去除NO3-N的效果比较Fig.14 Compare The Effect of Bunting Removal of The NO3-N in Different Water Samples

图15 水芹去除NO3-N的效果比较Fig.15 Compare The Effect of Cress Removal of The NO3-N in Different Water Samples

图16 水蓼去除NO3-N的效果比较Fig.16 Compare The Effect of Hydropiper Removal of The NO3-N in Different Water Samples

图17 竹叶眼子菜去除NO3-N的效果比较Fig.17 Compare The Effect of Potamogeton Removal of The NO3-N in Different Water Samples

图18 不同水生植物去除水样1中NO3-N的比较Fig.18 Compare The Effect of Different Aquatic Plants Removal of The NO3-N in Water Sample 1

图19 不同水生植物去除水样2中NO3-N的比较Fig.19 Compare The Effect of Different Aquatic Plants Removal of The NO3-N in Water Sample 2

图20 不同水生植物去除水样3中NO3-N的比较Fig.20 Compare The Effect of Different Aquatic Plants Removal of The NO3-N in Water Sample 3

实验中所选六种植物均能较好的去除硝态氮。水体中NO3-N起始浓度为水样1＞水样2＞水样3；由图可见，水体中的NO3-N浓度呈下降趋势，在培养8天后其去除率与起始浓度呈负相关。由图12-20可见，在水样1和水样2中去除NO3-N效果最好为绿萝，其去除率分别为43.3%和51.9%，在水样3中水蓼去除效果最好，其去除率为63.0%。竹叶眼子菜的去除率相对较差，去除率在28.8%-44.4%之间。而富贵竹、菖蒲、水芹在四种水样中比较稳定。

4.5 植物对水体pH的影响。

所有水样的pH值始终在7.0-8.0范围内。其值不随时间的推移呈现规律性变化。植物本身代谢物进入水体以及水体中营养物质的变化均有可能改变水体的pH值。

4.6 植物对水体CODcr的影响

图21 菖蒲去除CODcr的效果比较Fig21 Compare The Effect of Calamus Removal of The CODcr in Different Water Samples

图22 富贵竹去除CODcr的效果比较Fig.22 Compare The Effect of Bunting Removal of The CODcr in Different Water Samples

图23 绿萝去除CODcr的效果比较Fig.23 Compare The Effect of Bunting Removal of The CODcr in Different Water Samples

图24 水芹去除CODcr的效果比较Fig.24 Compare The Effect of Cress Removal of The CODcr in Different Water Samples

图25 水蓼去除CODcr的效果比较Fig.25 Compare The Effect of Hydropiper Removal of The CODcr in Different Water Samples

图26 竹叶眼子菜去除CODcr的效果比较Fig.26 Compare The Effect of Potamogeton Removal of The CODcr in Different Water Samples

图27 不同水生植物去除水样1中CODcr的比较Fig.27 Compare The Effect of Different Aquatic Plants Removal of The CODcr in Water Samples 1

图28 不同水生植物去除水样2中CODcr的比较Fig.28 Compare The Effect of Different Aquatic Plants Removal of The CODcr in Water Samples 2

图29 不同水生植物去除水样3中CODcr的比较Fig.29 Compare The Effect of Different Aquatic Plants Removal of The CODcr in Water Samples 3

实验中所选六种植物去除CODcr的能力并无大的差异，去除率基本维持在37.2%-50.0%之间。水体中CODcr起始浓度为水样1＞水样2＞水样3；由图可见，水体中的CODcr浓度呈下降趋势。由图21-29可见，在水样1、水样2和水样3中去除CODcr效果最好为绿萝，其去除率分别为46.5%、46.5%和50%。其他五种植物的去除能力基本相同。

5 结果与讨论

绿萝的去除效果最好但是不耐寒冷，在强光下叶片容易枯黄脱落，不适合应用于野外；富贵竹抗寒力较强，但不易暴晒，否则易使叶面粗糙枯焦，可以用于阳光直射时间较短的地方；菖蒲和水芹菜在低温的条件下都能较好的吸收水体中的营养物质。竹叶眼子菜沉水多年生草本植物，在整个生长季节中没有明显变化，季相不明显。水蓼属于一年生草本，花期为7-8月。可以考虑将两种或两种以上植物以最佳视觉效果以及最佳净化效果进行结合，构成双层次群落结构，可提高冬季环境中植物修复效率，从而弥补植物修复在周年循环中的薄弱环节。

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