耐低溫水生植物對富營養化水體氨態氮和硝態氮的凈化效果研究

藺芳

摘 要：選擇 3種耐低溫的水生植物[水生鳶尾（Iris hexagonus Hybrid）、花葉蘆竹（Arundo donax var.versicolor）、石菖蒲（Acorus tatarinowii）]，以未種植植物為對照，研究了冬季低溫環境下不同水生植物單獨種植及其兩兩組合種植對富營養化水體的NH4+-N和NO3--N的凈化效果。結果表明：未種植物的對照對各項指標去除效果不明顯，水生鳶尾+石菖蒲2種植物均能在富營養化水體中茂盛生長，對NH4+-N和NO3--N的去除率分別為37.55%和52.82%。該組合對富營養化水體有較好的凈化效果，是低溫條件下適宜的水生植物組合形式。

關鍵詞：水生植物；富營養化；氨態氮；硝態氮；凈化

中圖分類號 Q948.8 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）21-0136-02

Effects of Aquatic Plants on the Purification of Ammonia Nitrogen and Nitrate Nitrogen in Eutrophic Water Bodies

Lin fang

（School of Life Science and Technology，Xinxiang University，Xinxiang 453000，China）

Abstract：Three kinds of aquatic plants （Iris hexagonus Hybrid，Arundo donax var.versicolor，Acorus tatarinowii）with low temperature tolerance were selected，and different aquatic plants were studied under low temperature in winter.Purification effect of NH4+-N and NO3--N in eutrophic water body by planting alone and in combination.The results showed that the control of unplanted plants had no obvious effect on the removal of various indicators，both species of Iris hexagonus Hybrid + Acorus tatarinowii could flourish in eutrophic water，and the removal rates of NH4+-N and NO3--N were 37.55% and 52.82% respectively，it was a suitable combination of aquatic plants under low temperature conditions.

Key words：Aquatic plants；Eutrophication；Ammonia nitrogen；Nitrate nitrogen；Purification

隨著我國社會經濟的快速發展和人類活動的增加，大量工業廢水和生活污水未經處理即到處排放，使許多水體中含有過高的氮、磷濃度，從而引起水體的富營養化，甚至嚴重富營養化狀態[1]。水體富營養化不僅對水體水質產生嚴重影響，還會通過給水系統危害到人類的身體健康，水體的富營養化已經成為全球性亟待解決的重大課題[2]。

目前，治理水體富營養化的方法有很多，主要有物理方法、化學方法和生物方法等。其中，水生植物作為生物方法中的常規技術，具有低成本、高效、自我更新和穩定性強等優點，是處理富營養化水體的一種有效手段[3]。此外，大多數水生植物在溫暖季節生長旺盛，對污水的凈化效果好，但一到低溫季節，這些水生植物將無法正常生長，不僅無法凈化水體，還會產生新的污染[4]。因此，篩選出一些既能耐低溫又能高效除磷去氮的水生植物，使其在秋冬低溫季節仍能發揮凈化水體的有效作用，具有十分重要的理論和現實意義。

1 材料與方法

1.1 供試植物 實驗所用的3種水生植物分別為水生鳶尾、花葉蘆竹和石菖蒲，均取自新鄉市附近的池塘。

1.2 水生植物的栽培 用同一型號的塑料箱（500mm×380mm×300mm）種植，每箱注入污水20L，另外用鐵絲網格做支撐板，支在箱邊沿，不直接浸泡在污水中。在網格上以“3×4”布局，每格放入底部有孔的一次性塑料杯，放入植物，植株根系通過中間小孔浸入污水中用海綿條加以固定，保證植株3/4以上的根系浸泡在污水中。

1.3 實驗設計

1.3.1 實驗用水 原水采用新鄉學院校區內的生活污水，將其稀釋到富營養濃度范圍后加入種有植物的容器。

1.3.2 實驗方法 相同條件下每種植物均設3個平行樣，共設計54組植物樣品。另外，取不放植物的相同營養等級的污水溶液作為對照樣品，對照樣品3個平行樣。將植物從產地取來后，先在室外光照條件下用自來水馴養5～7d后，稱取鮮重為300g的植物樣，用去離子水清洗根系，于2017年11月20日分別植入每個容器中。

1.3.3 結果測定 試驗開始后于2017年12月1日，2017年12月21日、2018年1月5日、2018年1月25日、2018年2月5日、2018年2月25日、2018年3月5日和2018年3月25日分別取試驗桶中的水樣，分別測氨態氮（NH4+-N）和硝態氮（NO3--N）的質量濃度，試驗周期為125d。其中，NH4+-N用納氏試劑光度法測定[5]，NO3--N采用酚二磺酸比色法測定[6]。

2 結果與分析

2.1 NH4+-N的變化 從圖1可以看出，所有處理的水體中，NH4+-N的濃度與對照相比均有所降低，但最終濃度均在1.68mg/L以上，仍處于較高水平，可見水體對NH4+-N的自凈能力和植物組合對NH4+-N的處理能力均有限。去除NH4+-N效果由高到低依次是水生鳶尾+石菖蒲>花葉蘆竹+石菖蒲>水生鳶尾+花葉蘆竹>石菖蒲>水生鳶尾>花葉蘆竹，去除率依次是

2.2 [NO-3-N]的變化 圖2顯示，與對照相比，各處理水體中NO3--N濃度均有較大幅度的下降，去除NO3--N效果由高到低依次是水生鳶尾+石菖蒲>水生鳶尾+花葉蘆竹>花葉蘆竹+石菖蒲>石菖蒲>水生鳶尾>花葉蘆竹。處理結束時，以上所有處理對水體中NO3--N的去除率分別為52.82%、48.23%、43.36%、41.67%、37.24%和21.77%，分別為對照去除率

3 討論與結論

水生植物因其具有生長周期短、成本低以及可持續作用強等諸多優點，因而在富營養化水體的凈化過程中占有重要的地位。每一種水生植物對水體的凈化效果不一樣，不同的環境對水生植物的要求也不一樣。因此，因地制宜進行適宜組合才能有效發揮水生植物的凈化作用。

本研究在探討不同水生植物的水體凈化能力的同時，再對不同的水生植物進行搭配組合，探索出最佳組合模式用以修復富營養化水體。結果表明，水生鳶尾+石菖蒲這2種植物均能在富營養化水體中茂盛生長，對NH4+-N和NO3--N的去除率分別為37.55%和52.82%。該組合對富營養化水體有較好的凈化效果，是低溫條件下適宜的水生植物組合形式。

參考文獻

[1]汪秀芳，許開平，葉碎高，等.四種冬季水生植物組合對富營養化水體的凈化效果[J].生態學雜志，2013，32（2）：401-406.

[2]高沖，楊肖娥，向律成，等.pH和溫度對薏苡植物床去除富營養化水中氮磷的影響[J].農業環境科學學報，2008，27（4）：1495-1500.

[3]李寒娥，李秉滔，黃耀麗，等.漂浮植物凈化污水試驗研究[J].水處理技術，2006，32（8）：46-49.

[4]李金中，李學菊，劉學功，等.人工沉床技術在城市景觀河道中的應用及其對總磷去除效果研究[J].環境科學，2011，32（5）：1279-1284.

[5]張培麗，陳正新，裘知，等.模擬人工濕地中植物多樣性對銨態氮去除的影響[J].生態學雜志，2012，31（5）：1157-1164.

[6]周小平，徐曉峰，王建國，等.3種植物浮床對冬季富營養化水體氮磷的去除效果研究[J].中國生態農業學報，2007，15（4）：102-104.

（責編：徐世紅）