不同沉水植物及其組合對水質的凈化效果

錢珍余 陳梅

摘要[目的]研究不同沉水植物及其組合對水質的凈化效果。[方法]通過靜態模擬試驗，對3種不同的沉水植物（輪葉黑藻、苦草、粉綠狐尾藻）及其4種組合方式（苦+輪、苦+粉、輪+粉和苦+輪+粉）對水體中NH3-N、TP和CODMn的凈化效果進行研究。[結果]單一沉水植物中，苦草對水體中TP和CODMn的凈化效果相對較好，最大去除率分別達52.3%和43.2%，輪葉黑藻對NH3-N凈化效果最佳，最大去除率達60.3%。4種組合方式中，苦+輪的水質凈化效果相對最佳，對水體中NH3-N、TP和CODMn的最大去除率分別達62.6%、58.6%和40.2%。[結論]綜合分析3種沉水植物及其組合方式對NH3-N、TP和CODMn的平均凈化效果，輪葉黑藻、苦草、苦+輪和苦+粉的綜合凈化效果較好，表明輪葉黑藻、苦草、苦+輪和苦+粉更適合作為水體原位修復的種植植物。

關鍵詞沉水植物;輪葉黑藻;苦草;粉綠狐尾藻;組合;水質凈化效果

中圖分類號X52文獻標識碼A

文章編號0517-6611（2019）01-0064-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.01.021

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

當前，我國部分城市河流、湖泊和水庫等出現了不同程度的水體富營養化，各種水體修復技術隨之應運而生，包括物理修復法、化學修復法、生物修復法和生態修復法等。此外還出現了一些較為新穎的水華防治技術，如Hayden等[1]采用水力沖洗、深水混合控制藻類水華;Wang等[2]利用曝CO2氣體調節水體pH抑制水華;Wu等[3]利用超聲波控制藻類生長。其中沉水植物修復技術具有改善水體溶解氧、水下光照強度等優勢[4]，可抑制藻類生長，能有效增加水體空間生態位，為其他水生動物提供生存空間和產卵棲息地，是水生生態系統中的重要組成部分[5]，在水體原位修復中扮演重要角色。針對不同沉水植物的水質凈化效果已有很多研究[6-9]，但由于不同沉水植物生存環境不同，研究其水質凈化效果還需結合當地實際，鐘運芳等[10]調查發現重慶本土常見的沉水植物有24種，其中分布較廣的包括黑藻、亞洲苦草、竹葉眼子菜、穗花狐尾藻、輪葉狐尾藻、金魚藻、菹草、小葉眼子菜、大茨藻等。而粉綠狐尾藻目前在多項工程中得到了應用，比如重慶市苦溪河長生橋鎮河段生態修復工程[11]。為此，筆者選取苦草、輪葉黑藻和粉綠狐尾藻作為研究對象，研究這3種沉水植物及其組合方式對水質的凈化效果，為沉水植物的篩選提供參考。

1材料與方法

1.1試驗材料

試驗選取的沉水植物和基質均在重慶市望海花市購買。沉水植物包括苦草、輪葉黑藻和粉綠狐尾藻，購回后，將其分株、洗凈，然后將其整體置于盛有清水的塑料桶中預培養、備用。基質材料選取白石子，購回后洗凈，烘干備用。試驗培養容器為上口徑34cm、下口徑27cm、高35cm的塑料桶，容積為20L;上口徑20cm、下口徑14cm、高7cm的塑料籃。

1.2供試水樣

試驗水樣為人工配制，水樣的成分及用量見表1。

1.3試驗設計及方法

試驗分兩組進行對比分析，分別為單一沉水植物組（以下簡稱“單沉組”）和沉水植物組合組（以下簡稱“沉合組”）。單沉組是將3種沉水植物進行單獨培養，而沉合組是3種沉水植物的4種組合方式，具體見表2。試驗為期30d。

試驗時，在每個試驗桶中分別放入1個型號大小相同的塑料籃，然后分別鋪設厚度為5cm白石子，預留出植物根系所需要的空間。然后，按照表2稱取相應的初始生物量的沉水植物，種植到相應的各個塑料籃中，空白組不種植沉水植物和放置基質材料。最后，向每個試驗組分別緩慢加入15L人工配制水樣。試驗期間，采用自來水補充蒸發水分，以保持試驗桶內水位不變。各試驗組均在避雨條件和自然光照下進行。

1.4測定項目及方法

試驗測定指標包括氨氮（NH3-N）、總磷（TP）和高錳酸鹽指數（CODMn）。NH3-N采用納氏試劑分光光度法，TP采用鉬酸銨分光光度法，CODMn采用高錳酸鹽指數法。試驗開始后，在第5、10、15、20、25和30天分別取一定水樣進行水質指標測定。

2結果與分析

2.1單一沉水植物對NH3-N、TP和CODMn的凈化效果

2.1.1對NH3-N的凈化效果。

從圖1可以得出，輪葉黑藻、苦草和粉綠狐尾藻所在水體中NH3-N濃度都呈下降趨勢且下降幅度均大于空白組，3種沉水植物對NH3-N都有一定的去除效果;試驗初期和中期，3種沉水植物對NH3-N的去除效果較高，后期部分沉水植物出現枯黃腐爛現象，3種沉水植物對NH3-N的去除效率逐漸下降。同時，由于不同沉水植物的生理特點、凈化機理等不同，所以不同沉水植物對NH3-N的去除效果也不盡相同。從水體NH3-N濃度變化趨勢可以看出，輪葉黑藻對NH3-N的凈化效果相對最佳，其中NH3-N去除率最大達60.3%;其次是苦草，其對NH3-N去除率最大達55.6%;最后是粉綠狐尾藻，對NH3-N去除率最大達54.8%。

2.1.2對TP的凈化效果。

從圖2可以看出，輪葉黑藻、苦草和粉綠狐尾藻所在水體中的TP濃度均有較為明顯的下降，且下降速率和幅度均大于空白組，說明3種沉水植物對水體中的TP都有較為明顯的去除效果，并且在試驗中期，3種沉水植物對TP的去除效果較高。從水體TP濃度變化趨勢可以看出，苦草對TP的去除效果相對最為明顯，其對TP的去除率最大達52.3%;其次是輪葉黑藻，其對TP的去除率最大達48.8%;最后是粉綠狐尾藻，其對TP總磷的去除率最大達39.9%。

2.1.3對CODMn的凈化效果。

從圖3可以看出，輪葉黑藻、苦草和粉綠狐尾藻所在水體中CODMn濃度都呈現不同程度的下降趨勢，且趨勢明顯大于空白組;輪葉黑藻、苦草和粉綠狐尾藻對CODMn均有較為明顯的凈化效果，試驗期間，苦草對CODMn的去除率最大達43.2%，輪葉黑藻對CODMn的去除率最大達36.5%，而粉綠狐尾藻對CODMn的去除率最大達19.6%。從圖中可以看出，苦草的去除效果最佳，其次是輪葉黑藻，最后是粉綠狐尾藻。試驗結束時，苦草、輪葉黑藻和粉綠狐尾藻所在水體中CODMn濃度分別為3.34、3.81和6.23mg/L，對CODMn的去除率分別為39.7%、35.0%和10.8%。

2.23種沉水植物的4種組合方式對NH3-N、TP和CODMn的凈化效果

2.2.1

對NH3-N的凈化效果。從圖4可以看出，3種沉水植物的4種組合方式的水體中的NH3-N濃度都呈下降趨勢，且下降趨勢均明顯大于空白;苦+輪、苦+粉、輪+粉和苦+輪+粉對水體中的NH3-N都有不同程度的凈化效果，試驗期間，隨著3種沉水植物的4種組合方式逐漸適應環境，它們對NH3-N的去除率均呈上升趨勢，并在試驗中期達到最大，其中苦+輪對NH3-N的去除率最大，達62.6%，后期隨著水體中NH3-N濃度的不斷下降和部分沉水植物水下部分葉片出現枯黃腐爛現象，4種組合方式對NH3-N的去除率也逐漸下降。從水體NH3-N濃度變化趨勢可以看出，苦+輪對NH3-N凈化效果最佳，其次是苦+粉，再次是輪+粉，最后是苦+輪+粉。

2.2.2對TP的凈化效果。從圖5可以看出，3種沉水植物的4種組合方式所在水體中的TP濃度都呈現較為明顯的下降趨勢，且下降幅度均大于空白組;由于3種沉水植物都各有特點，使得4種組合方式也各具特點，因此它們對水體中的TP呈現出不同程度的凈化效果。從水體TP濃度變化趨勢可以看出，苦+輪對TP的去除效果最佳，其去除率最大達58.6%;其次是苦+輪+粉，其對TP的去除率最大達55.4%;再次是苦+粉，其對TP的最大去除率達52.3%;最后是輪+粉，其對TP的最大去除率達39.8%。

2.2.3對CODMn的凈化效果。

從圖6可以看出，3種沉水植物的4種組合方式的水體中CODMn濃度都呈下降趨勢，且下降幅度明顯大于空白;4種沉水植物組合方式對水體中的CODMn都有不同程度的凈化效果。從水體CODMn濃度變化趨勢可以看出，苦+輪對CODMn的去除效果最佳，其對CODMn的去除率最大達40.2%;其次是苦+粉，其對CODMn的去除率最大達32.3%;再次是苦+輪+粉，其對CODMn的去除率最大達27.5%;最后是輪+粉，其對CODMn的去除率最大達17.0%。

2.3綜合分析

由于不同沉水植物具有不同特點，導致不同的沉水植物及其組合對NH3-N、TP和CODMn的凈化效果也不盡相同。同時，它們在不同時期對NH3-N、TP和CODMn的凈化效果也不相同。因此，應分析3種沉水植物及其4種組合方式分別對水體中NH3-N、TP和CODMn的綜合去除效果;同時，還應分析它們在不同時期對NH3-N、TP和CODMn的凈化效果。首先通過扣除空白組水體自身對污染物的自凈作用后，計算得出3種沉水植物及其4種組合方式每次對NH3-N、TP和CODMn的去除率，再將計算得出3種沉水植物及其4種組合方式對NH3-N、TP和CODMn的6次去除率進行平均即得出平均去除率（圖7）。

圖73種沉水植物及其組合對NH3-N、TP和CODMn的平均去除率

Fig.7TheaverageremovalratesofthreesubmergedmacrophytesandtheircombinationsforNH3N，TPandCODMn

從圖7可以看出，3種沉水植物及其組合對NH3-N的平均去除率從大到小依次為苦+輪（42.9%）、輪葉黑藻（41.5%）、苦草（38.6%）、苦+粉（36.2%）、輪+粉（33.6%）、粉綠狐尾藻（28.6%）、苦+輪+粉（28.4%）;

對TP的平均去除率從大到小依次為苦草（43.8%）、苦+輪（41.5%）、苦+輪+粉（39.2%）、輪葉黑藻（33.9%）、苦+粉（29.9%）、粉綠狐尾藻（26.9%）>輪+粉（23.1%）;

對CODMn的平均去除率從大到小依次為苦草（34.1%）、苦+輪（32.9%）、輪葉黑藻

（30.8%）、苦+粉（24.2%）、苦+輪+粉（21.1%）、輪+粉

（14.0%）、粉綠狐尾藻（13.5%）。因此，通過綜合分析3種

沉水植物及其組合方

式對NH3-N、TP和CODMn的平均凈化效果，發現輪葉黑藻、苦草、苦+輪和苦+粉的綜合凈化效果較好，更適合作為水體原位修復的種植植物。

3結論

（1）3種沉水植物（輪葉黑藻、苦草、粉綠狐尾藻）對NH3-N、TP和CODMn均有一定的凈化效果，且苦草對TP和CODMn水質凈化效果相對最佳。

（2）3種沉水植物的4種組合方式（苦+輪、苦+粉、輪+粉和苦+輪+粉）對NH3-N、TP和CODMn均有一定的凈化效果，且苦+輪對NH3-N、TP和CODMn的水質凈化效果較好。

（3）綜合分析，輪葉黑藻、苦草、苦+輪和苦+粉的綜合凈化效果較好，更適合作為水體原位修復的種植植物。

參考文獻

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