生態(tài)浮床浮板遮光對氮磷去除效果的影響

劉國強 浦晨霞

摘要 [目的]明確生態(tài)浮床浮板遮光對氮磷去除效果的影響。[方法]以黃花鳶尾、再力花、梭魚草3種常用浮床植物為供試植物，通過靜態(tài)模擬試驗，研究了生態(tài)浮床浮板遮光對浮床氮、磷凈化效果的影響。[結(jié)果]3種植物在浮板遮光條件下對總磷、氨氮的去除效果均優(yōu)于無浮盤遮蔽的光照組，黃花鳶尾、再力花和梭魚草浮床對總磷的去除效果分別高于光照組8.85%、23.64%和8.55%，對氨氮的去除效果均高于光照組10%左右。[結(jié)論]試驗結(jié)果為生態(tài)浮床技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞 生態(tài)浮床；浮板遮蔽；總磷；氨氮

中圖分類號 S181 文獻標識碼

A 文章編號 0517-6611（2018）13-0080-03

Effect of Floating Shading in Ecological Floating Bed System on Removal of Nitrogen and Phosphorus

LIU Guoqiang1，PU Chenxia2

（1.Jinhua Rural Energy Office，Jinhua， Zhejiang 321017； 2.School of Environmental & Resources Science，Zhejiang A&F University，Hangzhou，Zhejiang 311300）

Abstract [Objective] The aim was to clear the effect of floating shading in ecological floating bed system on removal of nitrogen and phosphorus.[Method] Static experiments were carried out to study whether the floating plate of ecological floating bed had an effect on pollutants removal capacity of the floating bed for eutrophication water.Three common species of aquatic plants （Iris pseudacorus Linn.，Pontederia cordata and Thalia dealbata） were used as floating bed plant to make a comparison of the removal capacities between the shading condition （using floating plate） and its control check groups （without floating plate）.[Result] Compared with control check groups，the ecological floating beds under shading condition provided higher removal efficiency for both total phosphorus and ammonia nitrogen，increasing about 10% in terms of the removal capacity of ammonia nitrogen for all plant species.Compared to its control check groups，the removal efficiency of total phosphorus for the shading groups was increased by 8.85% for Iris pseudacorus Linn，23.64% for Pontederia cordata and 8.55% for Thalia dealbata.[Conclusion] The results provide reference for development and application of floating shading technology.

Key words Ecological floating bed；Shading conditions；Total phosphorus；Ammonia nitrogen

生態(tài)浮床既能凈化水質(zhì)，又具有較好的景觀效果，現(xiàn)已成為河、庫、塘、湖等地表水體生態(tài)治理的主流技術(shù)。近年來，我國許多學者從應(yīng)用角度對該項技術(shù)開展了大量研究工作[1-6]，如張志勇等[1]研究表明，黑麥草、水序和香根草3種浮床植物對生活污水中總氮（TN）、氨氮（NH4+-N）和總磷（TP）均具有較好的凈化效果；孫連鵬等[2]研究了不同季節(jié)美人蕉浮床對氮素的凈化效果，結(jié)果表明春季時去除效果較好，秋季時的去除效果有所下降。基礎(chǔ)研究發(fā)現(xiàn)，生物浮床的污染凈化途徑主要包括吸收、吸附、沉降、截留、生物降解轉(zhuǎn)化等多方面，除浮床植物直接吸收凈化外，植物根系還可分泌大量的酶和有機酸，加速水體中大分子污染物的分解，提高N、P的生物可利用性；同時，植物根系還為微生物提供氧源和附著場所，增強微生物的新陳代謝作用以削減水體污染物含量，通過移除植物體的方式，將其從水體中脫離，從而達到凈化水體、提高水質(zhì)的目的[7-8]。此外，有研究發(fā)現(xiàn)，一些浮床植物具有特定的生理機制，能夠耐受并吸收富集環(huán)境中的重金屬對富集的

重金屬有脫毒能力[9]，這類植物具有一定的去除水體中重金屬污染的功能。

在工程應(yīng)用中，生態(tài)浮床通常是借助具有種植孔的浮體（通常也被稱為“浮板”）來提供浮力，并為浮床植物的水上種植提供場所，對于該類生態(tài)浮床，浮板對光照的遮蔽極有可能對浮床植物生長和吸收凈化、水體藻類生長、根區(qū)微生物等產(chǎn)生影響，進而影響到浮床的污染凈化效果，但截至目前鮮見相關(guān)研究報道。筆者以黃花鳶尾、再力花、梭魚草3種常用浮床植物為供試植物，通過靜態(tài)模擬試驗研究了浮床浮板遮光對浮床氮磷凈化效果的影響，以期為生態(tài)浮床技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 水生植物。選擇黃花鳶尾（Iris pseudacorus Linn.）、梭魚草（Pontederia cordata）和再力花（Thalia dealbata）作為浮床植物，3種植物均購自杭州勵新綠化公司花卉基地，其基本習性與作用見表1。

1.1.2 模擬水體。模擬的富營養(yǎng)化水體由磷酸二氫鉀、氯化銨和自來水配制而成，其中磷酸鹽初始濃度為4 mg/L，氨氮初步濃度為20 mg/L。

1.1.3 主要試劑。磷酸二氫鉀、抗壞血酸、鉬酸銨、酒石酸銻鉀、過硫酸鉀、氯化銨、納氏試劑、酒石酸鉀鈉、氫氧化鈉、鹽酸、硫酸等，均為分析純，溶液采用蒸餾水配制。

1.2 試驗設(shè)計 試驗在“井”字隔板與四孔遮板連體培養(yǎng)箱中進行（圖1），該裝置是尺寸為200 cm×40 cm×50 cm的玻璃鋼板箱，分隔為大小相同的5個培養(yǎng)箱，每個培養(yǎng)箱上部遮板具有4孔，每個孔直徑為14 cm，可種植4盆植物，所用聚乙烯種植盆上部直徑為15 cm，下部直徑為12 cm，高度為14 cm。

試驗周期為42 d（2017年4月12日—5月24日），每隔7 d取樣分析1次。各培養(yǎng)箱中種植4盆同種株高相近的植物（株高25 cm左右），試驗植物在種植前放入去離子水中培養(yǎng)7 d。試驗同時設(shè)置無植物的空白組（浮板遮光和無浮板遮光）。

1.3 測定方法 參照《水和廢水監(jiān)測分析方法》（第四版）所規(guī)定的方法進行檢測，其中總磷濃度測定采用鉬銻抗分光光度法，氨氮濃度測定采用納氏試劑分光光度法。

2 結(jié)果與分析

2.1 浮板遮光對磷去除效果的影響

為研究浮板遮光對生態(tài)浮床凈化除磷效果的影響，研究了3種不同植物類型的浮床在遮光與光照2種不同光照條件下對總磷的去除效果。由圖2可知，3種不同植物浮床在浮板遮光條件下對總磷的去除效果均明顯好于無浮板遮光的光照組，至第5周時，黃花鳶尾、再力花和梭魚草浮床對總磷的去除效果比光照組分別高出8.85%、23.64%和8.55%。究

其原因，可能是光照促進藻類生長，從而對浮床植物根區(qū)凈化、水體其他生物生長以及水體自凈產(chǎn)生不利影響；試驗過程發(fā)現(xiàn)，光照組浮床植

株明顯比遮光組矮小，且出現(xiàn)黃葉、干枯等現(xiàn)象（圖3）；試驗同時發(fā)現(xiàn)，在兩組無植物的CK空白組（浮板遮光和無浮板遮光）中，光照空白組中對總磷的去除效果優(yōu)于遮光空白組。

相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，不同光照條件下3種植物浮床對總磷的去除效果與其作用時間均呈顯著相關(guān)關(guān)系，其中再力花與梭魚草在遮光條件下的相關(guān)性（r=0.990，0.941，P<0.05）明顯好于光照組（r=0.981，0.920，P<0.01）。

2.2 浮板遮光對氨氮去除效果的影響

浮板遮光與光照2種不同光照條件下3種不同植物類型的浮床對氨氮的去除效果見圖4。浮板遮光條件下生態(tài)浮床對氨氮的去除效果也明顯好于無浮板遮光的生態(tài)浮床（光照組），至第5周，3種不同種類植物的遮光浮床對氨氮的去除率較無遮光浮床高出10%左右。究其原因，也可能與藻類的生長有關(guān)；試驗發(fā)現(xiàn)，在兩組無植物的CK空白組（浮板遮光和無浮板遮光）中，光照空白組中對氨氮的去除效果在前4周優(yōu)于遮光空白組，第5周時兩組氨氮去除率差異有所減小。

相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，3種植物不同光照條件下處理水體中氨氮與處理時間之間呈顯著相關(guān)性，且遮光組的相關(guān)系數(shù)（r=0.997，0.945，0.984，P<0.05）明顯高于光照組的相關(guān)系數(shù)（r=0.987，0.919，0.968，P<0.05）。

2.3 不同浮床植物對光照條件的響應(yīng)性分析

結(jié)果表明，

3種不同植物對總磷和氨氮的去除效果存在時間差異性，對光

照條件的響應(yīng)也不盡相同（圖2和圖4），其中黃花鳶尾在不同光照條件下前4周對總磷去除效果相近，第5周時黃花鳶尾遮光組對總磷去除率比光照組高出8.85%，在第1周時遮

光對氨氮的去除效果無顯著影響。再力花在不同光照條件下每周對總磷去除效果均有較大差異，至第5周時再力花遮光組對總磷去除率比光照組高出23.64%；而梭魚草在不同光照條件下前3周對總磷去除效果均有較大差異，第4周差異不明顯，至第5周時遮光組總磷去除率略低于光照組（至第5周時，總磷去除率為8.55%）。對氨氮的去除，再力花與梭魚草對光照條件的響應(yīng)相似，5周試驗中遮光組與光照組之間均存在10%去除率的差異。

3 結(jié)論

3種植物在浮板遮光條件下對總磷和氨氮去除效果均好于無浮板遮光的光照組；遮光條件下，黃花鳶尾、再力花和梭魚草浮床對總磷去除率分別高于光照組8.85%、23.64%和8.55%，對氨氮的去除率均高于光照組10%左右。

無植物的CK空白組（浮板遮光和無浮板遮光）中，光照空白組中對總磷和氮氮的去除效果均好于遮光空白組，表明藻類生長影響浮床凈化效果。

3種不同植物對總磷和氨氮的去除效果存在時間差異性，對光照條件的響應(yīng)也不盡相同，表明浮板遮光所產(chǎn)生的影響與植物種類、污染物類別等有關(guān)。

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