封閉緩流污染水體的植物修復技術研究

甘圓圓 孫靜亞

（浙江海洋學院海洋科學學院 浙江 舟山 316000）

0 引言

植物修復技術是利用植物的吸收和代謝功能將環境介質中的有毒有害污染物進行分解、富集和穩定的過程[1-4]。由于污染物的理化特性和環境行為不同，加之植物新陳代謝各異，污染物植物修復的作用機理也不盡相同，但總體上可分為：植物固定、植物降解、植物揮發、植物提取、根系過濾。需要指出的是植物對有機污染物的作用機理往往不是表現為單一的方式，而是兩種或兩種以上同時綜合作用的結果，這在一定程度上增加了植物修復技術的復雜性。植物修復技術不僅能夠去除水體中的氮磷、有毒有機物以及浮游生物，同時還能改善生態環境[5-8]。本文研究常用觀賞植物對污染水體的修復作用。

1 實驗材料

實驗取用的材料為采樣于定海區鹽倉街道池塘的四種植物： 竹葉眼子菜 （Potamogeton malaianus Miq）； 水芹（Oenanthe javanica DC）；水蓼（Polygonum hydropiper Linn）；菖蒲（Acorus calamus Linn）購于海山公園花鳥市場的兩種植物： 富貴竹 （Spathiphyllum Supreme）； 綠 蘿 （Epipremnum aureum）。所采植物均經浙江海洋學院生態學教授馬玉心教授鑒定。

實驗研究的封閉緩流污染水體分別為：水樣1采于浙江海洋學院石化校區小花園池塘得水；水樣2由水樣1稀釋一倍得到；水樣3采于浙江海洋學院月亮湖。

2 儀器與藥品

儀器：PHSJ-4A酸度計 (上海精科科學儀器有限公司)、AQ2010 便攜式濁度儀(Thermo Orion AQUAfastⅡ)、722-可見分光光度計(上海精密科學儀器有限公司)。

藥品：袋裝pH標準物質、過硫酸銨(固體)、濃硫酸、鹽酸、抗壞血酸、酚酞、酒石酸銻鉀、鉬酸銨、氫氧化鈉、乙醇、磷酸二氫鉀、鋅、磺胺、鹽酸萘乙二胺、CdCl2、硝酸鈉、重鉻酸鉀標準溶液、試亞鐵靈指示液、硫酸亞鐵銨標準溶液。(注：以上均為分析純。)

3 實驗方法

各選取生長良好、長勢一致的植物分別放入三種不同廢水樣中進行室內培養，每隔兩天測定水樣中的TP、NO3-N、pH、濁度、CODCr指標，反復測定4次。

pH值測定：利用PHSJ-4A酸度計進行測定。濁度測定：利用便攜式濁度儀(Turbidity QrionAQ2010)直接測定。總磷測定：參見GB11893-89鉬酸銨分光光度法。硝態氮測定：參見GB7480-87酚二磺酸分光光度法。CODCr測定：參見GB11914-85高錳酸鉀法。有實驗得到總磷標準曲線及硝態氮標準曲線如圖1、圖2所示。

4 結果與分析

4.1 植物生長狀況

本研究表明，在室內秋冬季溫度適中的條件下，所選四種水生植物生長情況有所差異:水芹菜長勢較好，葉片色澤飽滿；綠蘿葉片上出現黃色斑點；8天后菖蒲有少量枯葉；富貴竹、水蓼、竹葉眼子菜比較穩定，肉眼無法辨別。

圖1 總磷標準曲線Fig.1 TP Standard Curve

圖2 硝態氮標準曲線Fig.2 NO3-N Standard Curve

4.2 植物對水體濁度的影響

表1 植物對水體濁度的影響Tab.1 Effect of The Plant to Turbidity

注：表中NTU散射濁度單位。

由表1可以看出，所選六種水生植物均有去除雜質使水體澄清的效果，也符合肉眼所觀察，水質變清，懸浮物減少，透明度增加。培養8天后原始超標的水樣濁度大大的降低，但仍達不到再生水回用景觀水體的水質標準（NTU＜5.0）。原始濁度較低的水樣3徹底澄清，凈化效果很好。在原始濁度較高水樣中水芹的凈化效果較好，在原始濁度較低的水樣中水芹凈化效果最好，其他五種植物沒有明顯差異。這表明在污水系統中種養水生植物能有效提高水體的透明度,改善水體觀感效果。

4.3 植物對水體中TP的影響

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

圖4 富貴竹去除TP的效果比較Fig.4 Compare The Effect of Bunting Removal of The TP in Different Water Samples

圖5 綠蘿去除TP的效果比較Fig.5 Compare The Effect of Bunting Removal of The TP in Different Water Samples

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

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

圖8 竹葉眼子菜去除TP的效果比較Fig8 Compare The Effect of Potamogeton to Removal of The TP in Different Water Samples

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

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

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

實驗中，三種水樣TP初始濃度分別為1.64 mg/L、0.82 mg/L、0.32 mg/L，三者均已超過Ⅴ級標準值要小于等于0.4mg/L（湖、庫0.2）。由圖2-7，可以看出，水體中的TP濃度呈下降趨勢，并且在培養8天后，去除率基本都達到85%以上，表明實驗植物均能較好的去除水體中的TP。其下降速率沒有明顯快慢變化規律。其下降速率的快慢可能與植物的生長狀況相關。由圖8-10可以看出，在水樣1和水樣2中綠蘿去除率最高分別為98.8%和97.6%，在水樣3中富貴竹的去除率最好為90.6%。在六種植物中，竹葉眼子菜的去除率78.1%-89.6%之間，相對較差。

4.4 植物對水體中硝態氮的影響

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

圖13 富貴竹去除NO3-N的效果比較Fig.13 Compare The Effect of Bunting Removal of The NO3-N in Different Water Samples

圖14 綠蘿去除NO3-N的效果比較Fig.14 Compare The Effect of Bunting Removal of The NO3-N in Different Water Samples

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

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

圖17 竹葉眼子菜去除NO3-N的效果比較Fig.17 Compare The Effect of Potamogeton Removal of The NO3-N in Different Water Samples

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

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

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

實驗中所選六種植物均能較好的去除硝態氮。水體中NO3-N起始濃度為水樣1＞水樣2＞水樣3；由圖可見，水體中的NO3-N濃度呈下降趨勢，在培養8天后其去除率與起始濃度呈負相關。由圖12-20可見，在水樣1和水樣2中去除NO3-N效果最好為綠蘿，其去除率分別為43.3%和51.9%，在水樣3中水蓼去除效果最好，其去除率為63.0%。竹葉眼子菜的去除率相對較差，去除率在28.8%-44.4%之間。而富貴竹、菖蒲、水芹在四種水樣中比較穩定。

4.5 植物對水體pH的影響。

所有水樣的pH值始終在7.0-8.0范圍內。其值不隨時間的推移呈現規律性變化。植物本身代謝物進入水體以及水體中營養物質的變化均有可能改變水體的pH值。

4.6 植物對水體CODcr的影響

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

圖22 富貴竹去除CODcr的效果比較Fig.22 Compare The Effect of Bunting Removal of The CODcr in Different Water Samples

圖23 綠蘿去除CODcr的效果比較Fig.23 Compare The Effect of Bunting Removal of The CODcr in Different Water Samples

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

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

圖26 竹葉眼子菜去除CODcr的效果比較Fig.26 Compare The Effect of Potamogeton Removal of The CODcr in Different Water Samples

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

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

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

實驗中所選六種植物去除CODcr的能力并無大的差異，去除率基本維持在37.2%-50.0%之間。水體中CODcr起始濃度為水樣1＞水樣2＞水樣3；由圖可見，水體中的CODcr濃度呈下降趨勢。由圖21-29可見，在水樣1、水樣2和水樣3中去除CODcr效果最好為綠蘿，其去除率分別為46.5%、46.5%和50%。其他五種植物的去除能力基本相同。

5 結果與討論

綠蘿的去除效果最好但是不耐寒冷，在強光下葉片容易枯黃脫落，不適合應用于野外；富貴竹抗寒力較強，但不易暴曬，否則易使葉面粗糙枯焦，可以用于陽光直射時間較短的地方；菖蒲和水芹菜在低溫的條件下都能較好的吸收水體中的營養物質。竹葉眼子菜沉水多年生草本植物，在整個生長季節中沒有明顯變化，季相不明顯。水蓼屬于一年生草本，花期為7-8月。可以考慮將兩種或兩種以上植物以最佳視覺效果以及最佳凈化效果進行結合，構成雙層次群落結構，可提高冬季環境中植物修復效率，從而彌補植物修復在周年循環中的薄弱環節。

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