不同引种挺水植物组合对水体净化效果的研究

尹晨阳，李雪娟，陶仕珍，郭雨婷，和国珍，唐文婷，李谢伟

(云南林业职业技术学院，云南 昆明 650000)

1 引言

云南省在九大高原湖泊的生态修复上取得显著的成效，水生植物的净化作用功不可没，本研究所选取的三种植物马蹄莲(zantedeschiaaethiopica)、德国木贼(Arthropitysbistriata)、路易斯安娜鸢尾(LrishybridsLouisiana)其中两种属于外国引种植物，经查阅资料发现，木贼有疏散风热的功效，用于风热目赤、迎风流泪、目生云翳和出血症[1]。目前对于它们的观赏、药用价值研究比较多，但对其组合搭配对水质的净化作用研究较少，通过对植物的不同组合型净化效果差异来进行比较，筛选出较好的组合型种类，以至于对以后的水体净化和生态修复中应用水生植物提供一定的借鉴。

2 实验方法

2.1 植物种植

选取云南林业职业技术学院的生活污水为处理对象，与自来水1∶1混合，设置3种植物(马蹄莲、德国木贼、路易斯安娜鸢尾)的不同搭配组合，用泡沫箱(255 mm×150 mm×180 mm)设置小试验装置，实验用水量约17 L左右，以洁净的白色马牙石作为基质，填充厚度约3～5 cm，模拟人工湿地，以植物种类为唯一变量，所使用的水样、种植环境等均相同，每种植物组合设置2组平行实验，并设置空白对照，空白对照同样设置2组平行。

2.2 水样采集

分别于2018年12月1日、2018年12月22日、2018年12月28日、2019年1月6日，对每个单独的实验装置里的水样进行了采集和测定。

2.3 水质指标的测定

水中高锰酸盐指数、氨氮指数的测定均采用国家环境保护部编制的《水和废水监测方法(第四版)》中规定的方法进行监测。结果见表1、2，图1、2。

表1 水中高锰酸盐指数含量 mg/L

图1 高锰酸盐指数含量

mg/L

图2 水中高锰酸盐的去除率对比

由图1、2可知，在高锰酸盐指数这一项指标里，组合一(木贼/马蹄莲)的去除效果最好，组合三(马蹄莲/鸢尾)的去除效果次之，组合二(鸢尾/木贼)的效果并不理想，可能季节对鸢尾的去除效果产生了一定的影响[2]因为本次实验在冬季进行，由此可知，马蹄莲是这几种所选用的实验植物中去除效果最好的，从王怡等的同类实验中可以验证马蹄莲对COD有较好的去除效果[3]。向长生等的研究也表明鸢尾、马蹄莲2种植物对模拟生活污水COD的去除效果均较好。在水力负荷为6、10和20 cm/d的条件下，以马蹄莲为主体植物的人工湿地系统处理低浓度污水时，对COD、氨氮的去除率分别大于56.4%和49.6%[4]。污水中的不溶性有机物通过水生植物根系的过滤作用，可以很快被截留，然后沉淀，进而为微生物所利用，可溶性有机物还可通过植物根系生物膜的吸附、吸收作用及生物代谢降解过程而被分解去除[5](表3、4，图3、4)。

表3 水中氨氮的含量比较 mg/L

图3 水中氨氮的含量比较

mg/L

图4 不同组合氨氮去除率对比

由表3、4，图3、4可知，随着实验的进行，氨氮指标有明显下降，说明每种组合都对其有一定的去除能力，其中组合一(木贼/马蹄莲)对氨氮的去除率最高，达到98.43%。白晓龙等人的实验也表明马蹄莲对氨氮有很好的净化效果。氮元素是植物生长繁殖的必需元素之一，湿地植物在生长过程中通过根系从污水中吸收氮元素，另外，湿地植物根系的输氧功能为湿地中的微生物提供了硝化环境条件，连同湿地基质间的反硝化环境条件，促进了污水脱氮反应的进行，从而去除污水中的氮[5]。

空白对照组对氨氮去除率为68.69%，是因为空白水样中生长大量的藻类，有研究表明藻类和一些细小的微生物，对氨氮有一定的去除效果，其中刚毛藻的去除率甚至可达90%以上[6]。

3 结论与建议

(1)从净水效果上看，木贼和马蹄莲(组合1)对水中高锰酸盐指数、氨氮的综合去除效果最佳，去除率分别为44.19%，98.43%；鸢尾和马蹄莲(组合3)对高锰酸盐指数的去除效果次之(去除率为38.14%)；鸢尾和木贼(组合2)对氨氮的去除效果次之(去除率为78.62%)；已有研究表明马蹄莲对水中有机物、氨氮有很好去除效果[2～5]，现如今对木贼的研究多以药用价值居多，水质净化的研究较少，从水质净化角度考虑，优先选择木贼和马蹄莲(组合1)。

(2)从观赏性上看，马蹄莲、鸢尾有较好的观赏性，路易斯安娜鸢尾因品种极为丰富，花色五颜六色，水体景观效果极佳，且四季常绿，因此具有绿化，美化、净化水体的三重功效，可直接引植于污染水体沿岸地带，也可在人工生物浮床种植。马蹄莲有发达的根系，对环境的适应性很强，在我们实验期间开了花，也侧面反映出该植物有较强的适应能力，此外，木贼在冬季出现了枯萎的现象，但开春后发现木贼有了新芽，说明木贼并不适合种植在寒冷地区，发生了枯萎的情况，但并不代表植物死亡。建议在引用木贼的时候要充分考虑环境因素及木贼本身在冬季可能枯萎的特点。所以，在植物的选择上还有许多复杂的情况可能会发生，我们这样的前期预实验就变得必不可少，期望本次的研究结果可为南方地区人工湿地的景观植物选择能提供一定的参考，几种植物更深入的净化效果有待进一步研究。

致谢：本实验植物由云南榄蓉园林工程有限公司基地免费提供！