河蚌和水培植物組合協同凈化水體的效果研究

邢浩春+楊杰+李志亮+葉嘉+焦云紅+陳建中+葛水蓮+郭海燕

摘 要：本試驗研究底棲動物背角無齒蚌（Anodonta woodiana）與水培植物白掌（Spathiphyllum kochii）和降糖草（Gynura divaricata DC）協同凈化水質效果，為室外生態浮床技術奠定基礎。室內進行動植物組合處理供試水樣，測定TN、TP、葉綠素a的去除率和水體濁度。處理組對TN去除率依次為降糖草>白掌>河蚌降糖草組合>河蚌白掌組合，無顯著差異（P>0.05）；降糖草對水體中TP去除率最高為63%，與其它處理組有顯著差異（P<0.01）；有河蚌的處理組容易使水體的濁度上升。綜合考慮降糖草和河蚌降糖草組合更適合在室外富營養化水體中生長，兼具生態和景觀美化效果，可為水產養殖水體及景觀水體進行生態修復提供參考。

關鍵詞：背角無齒蚌； 水培植物； 協同；凈化水體

1 材料和方法

1.1 試驗材料

背角無齒蚌選取健康活波、大小體重均勻的進行試驗用。白掌和降糖草，洗凈根部珍珠巖和蛭石等，在清水中水培馴化兩周，挑選植株健康、根部均勻、葉面無明顯傷痕的進行試驗用。

試驗用水取自邯鄲市支漳河小北堡段的富營養化水體，水質初始值為：總氮（TN）、總磷（TP）濃度分別為10.28±0.28 mg/L、0.78±0.08 mg/L。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計 在水族箱（70 cm×40 cm×40 cm）中注入試驗用水，水位高設定為30 cm。試驗設定6個處理，3個平行：處理1為空白對照；處理2是河蚌白掌組合；處理3是水培白掌；處理4是河蚌降糖草組合；處理5是水培降糖草；處理6是養殖河蚌。試驗在自然光照下進行，時間為32 d。試驗開始后0 d、5 d、11 d、18 d、25 d、32 d分別進行水樣采集和測定。試驗過程中不換水，僅添加蒸餾水來補充蒸發和植物蒸騰所散失的水量。

1.2.2 河蚌和水培植物的處理方法 做成植物浮床，采用平整的泡沫板固定植株漂浮在水面上，泡沫板均勻打孔個，插入白掌和降糖草，使其根部約4/5浸入水體中。

1.2.3 測定方法 總氮（TN）采用堿性過硫酸鉀消解-紫外分光光度法，總磷（TP）采用過硫酸鉀消解-鉬銻抗分光光度法。

1.2.4 數據計算 去除率=（C0-C1）/C0×100，其中C0為水樣指標的初始濃度，C1為經處理后該水樣指標的濃度。

1.2.5 數據分析 采用Excel統計軟件進行數據處理分析。

2 結果

2.1 不同處理組對試驗水體中TN的去除效果

在實驗室內用 河蚌、水培植物、河蚌和水培植物不同組合對試驗用水體進行處理后，水體中TN濃度隨時間延長有一定的變化（見圖1）。河蚌作用水體時會引起TN濃度增加，主要是由于河蚌自身在代謝過程中釋放大量氨氮所致； 白掌、 降糖草、河蚌降糖草組合及河蚌白掌組合作用于水體時，隨時間的延長總氮濃度呈現出先上升后下降的趨勢。這可能是起初 植物或動植物組合對水體有個適應性，且動物代謝會產生一定的氮。之后隨時間推移，各處理組對氮的吸收逐漸增多，TN濃度逐漸減少。

方差分析顯示，四個處理組對水體中TN的去除率依次為降糖草>白掌>河蚌降糖草組合>河蚌白掌組合，無顯著差異（P>0.05）。

2.2 不同處理組對水體中TP的去除效果

在實驗室內用河蚌、 水培植物、河蚌和水培植物不同組合對試驗用水體進行處理后，各處理組水體中TP濃度的變化趨勢有相近之處（見圖2），先下降較快后下降較慢，最后處于相對平衡。說明水培白掌、水培降糖草、白掌河蚌組合和降糖草河蚌組合在室內環境中都能相對容易適應受污的水體環境。

方差分析表明，降糖草對水體中TP去除率最高為63%，與其它處理組有顯著差異（P<0.01）。

2.3 不同處理組水體中葉綠素a的去除效果

葉綠素a可以反映出水體中藻類現存量，作為評價水質富營養化的重要指標。試驗結果表明（圖3），有河蚌的處理組葉綠素a濃度隨時間延長有所降低，降糖草河蚌組合對水體中葉綠素a的去除率可達36%。說明水體中加入河蚌對水體中葉綠素a的降低有一定的效果。

2.4 不同處理組水體中懸濁度的去除效果

結果表明， 白掌、 降糖草、白掌河蚌組合和降糖草河蚌組合都能夠快速的改變水體的濁度。相比較來說，各組合對水體中懸濁度的凈化力為：降糖草>白掌>河蚌與降糖草>河蚌與白掌>河蚌。兩種植物都能將顏色發灰綠、濁度較高的試驗用水凈化為比較清澈的水體，加入動物之后對水體懸濁度改善效果在一段時間以后變得下降，原因可能是在植物中加入河蚌之后，河蚌是濾食性動物，一段時間后排放的排泄物極有可能影響水中的懸濁度。

3 結論

白掌、 降糖草、降糖草河蚌組合、白掌河蚌組合作用于水體時，對TN去除率沒有顯著差異（P>0.05），降糖草和白掌組對TN的去除率相對較高；四個處理組在室內環境中都能相對容易適應受污的水體環境，試驗初就表現出對磷有很好的吸收能力，降糖草對水體中TP去除率最高為63%，與其它處理組有顯著差異（P<0.01）；有河蚌的三個處理組葉綠素a濃度隨時間延長明顯降低。四個處理組都能夠快速的改變水體的濁度，動植物組合中河蚌降糖草組合凈化效果更好，但有河蚌的處理組容易使水體的濁度上升。

綜述以上結果， 植物降糖草對水體的TN、TP、葉綠素a和濁度的去除效果最好，在動植物組合中河蚌降糖草組合各指標也表現出比較好的結果。水培降糖草和水培白掌作為藥用植物和觀賞花卉有很好的經濟和景觀美化效果，但基于水培植物對光照的耐受性不同，在室外有一定的局限性，綜合考慮降糖草和河蚌降糖草組合更適合在室外受污水體中生長，可以探索進行下一步的室外景觀水體、水產養殖水體和河道等凈化試驗，以達到最高的生態效益、景觀效益與社會收益。

（收稿日期：2016-07-06）