千屈菜濕地水體中氮磷濃度的變化特征分析

付宋捷 劉存蘭 劉欣 田李冉 楊翔宇

摘? 要：利用人工浮床無土栽培千屈菜模擬濕地環境，向模擬富營養化水體中間歇性排放氮、磷元素以維持不同的富營養化水平。實驗證明：千屈菜能夠有效去除水質總氮、總磷。相對氮元素，磷元素以內源形式釋放需要更為苛刻的條件;水質總磷體現率明顯低于水質總氮，驗證了其地化行為以沉積為主。

關鍵詞：千屈菜;富營養化;總磷;總氮

中圖分類號：X832? ? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）06-0046-02

目前，由氮、磷等營養鹽所引起的湖泊富營養化已成為世界性的環境問題。水質惡化已影響到我國許多城鎮飲用水的質量，甚至危及人類的生活。因此迫切需要采取有效措施凈化污染水體[1-4]。利用水生植物富集氮、磷是治理、調節和抑制湖泊富營養化的有效途徑[5-9]。作為污染水體修復的一種手段，植物修復已經引起國內外學術界的重視。眾多研究表明，千屈菜、黃花鳶尾等大型挺水植物均對富營養化水體的修復有著顯著作用[10-15]。本文擬用人工浮床模擬千屈菜濕地環境，對不同富營養化程度下的水質總磷、總氮進行了監測并分析其變化特征。

1 實驗試劑與儀器

1.1 主要試劑

過硫酸鉀（AR，阿拉丁）;抗壞血酸（AR，國藥集團）;鹽酸（AR，國藥集團）;酒石酸銻鉀（AR，國藥集團）。

1.2 實驗儀器

紫外可見分光光度計（752，上海菁華科技儀器有限公司）;電子天平（FA1604，上海雷韻試驗儀器制造有限公司）;高壓滅菌器（YXQ-LS-100SII，中國博訊）。

2 實驗方法

2.1 實驗設計

在塑料水箱中放置人工浮床，栽植平均株高為12.5cm的千屈菜幼苗，以復合肥和尿素調節水質總磷、總氮達四個不同的梯度（詳見表1），每隔四周補充水中氮、磷元素。通過每周一次的水質監測，當培養液中氮、磷濃度降低到初始設定濃度的50%以下時，分別以尿素和磷酸二氫鉀補充氮、磷營養。

2.2 水質總磷、總氮測定方法

水質總磷測定方法：GB11893-89;水質總氮測定方法：GB11894-89。

3 實驗結果及討論

3.1 水質總磷的變化特征

如圖1所示，在24周的培養時間內，水質總磷分別在第7周和第11周時，濃度降低為設計濃度的50%以下，因此在第7周和第11周末進行了兩次追肥，加上初次施肥，總計3次施肥，即3次模擬排污高峰。在每次施肥后，水質總磷濃度迅速下降，且降低速度明顯高于水質總氮，其原因有二：一是在地化循環中，磷元素不易獲得，挺水植物和浮游植物在富營養化水體中吸取營養物質時，優先利用的是限制性元素磷;二是磷的化學行為以沉積為主，當水中酸度較低時水相中磷元素迅速進入沉積物中。在24周的監測過程中，分別在第3周、第8周、第12周、第19周和第21周出現了5次水質總磷濃度的高峰，其中第3周、第8周和第12周的水質總磷峰值是由于施肥所致。另外兩次的峰值可能原因各有不同：第19周正值8月末，水中的磷元素，特別是施肥所采用的是P2O5這種緩釋性化肥在水溫最高、水質酸度最大的時間集中釋放;第21周已經達到九月中旬，水溫和酸度仍較高，但植物已經開始枯黃，此時植物中營養元素向環境中回饋，導致水質總磷再次出現峰值。

3.2 水質總氮的變化特征

如圖2所示， 總氮濃度分別在第3周、第8周、第12周和第14周出現了4次水質總氮峰值。其中第14周的水質總氮峰值也是由于內源釋放所致，但其出現的時間明顯早于水質總磷。四個富營養化水平下的水質總氮的體現率為：46.3～63.6%;而水質總磷體現率僅為10.9～15.2%，這說明氮元素在富營養化水體中的限制性作用并不如磷元素明顯，其地環循環轉化的條件也相對簡單，并不如磷元素苛刻。

4 結論

在24周的培養時間內，通過三次外源營養元素補給，水質總磷和水質總氮分別出現了5次和4次峰值，這說明，相對氮元素，磷元素以內源形式釋放需要更為苛刻的條件;水質總磷體現率明顯低于水質總氮，驗證了其地化行為以沉積為主。

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