水仙金魚藻組合植物秋冬修復景觀水體的可行性研究

楊春娣，張 蕊，馮秀芝

(西安建筑科技大學華清學院,陜西 西安 710043)

水體富營養化是指在人類活動的影響下，為生物所需的氮、磷等營養物質大量進入湖泊、水庫、河流和海灣等緩流水體，引起藻類及其他水生生物迅速繁殖，水體溶解氧下降，水質惡化，魚類及其他生物大量死亡的現象。景觀水體多為靜止或流動性差的封閉緩流水體，其水域面積小，與人居環境聯系緊密，水體自凈能力差，極易發生富營養化及藻華，嚴重影響水體生態和周圍環境[1]。生態修復技術是污染景觀水體治理和修復的重要手段。生態修復處理系統中水生植物的構建也已經成為環境領域和水生生態學研究的熱點問題之一[2-5]。

本文以某護城河景觀水體為研究對象，在測定水中TN、TP、COD等指標的基礎上，選取可以越冬的浮水水仙和沉水金魚藻，在河水最易發生富營養化的秋冬季節進行持續一個多月的植物吸收處理，以期對類似的景觀水體的富營養化污染研究與治理提供參考。

1 試驗方案設計

本驗模擬自然條件，玻璃缸置于有陽光的室外走廊。實驗時間2018-11-25至2019-12-28，共34天。選擇剛出芽的水仙、長勢良好的金魚藻做為實驗植物，并進行訓化。試驗前用靜置1 d的自來水將野外采回的植物沖洗干凈，然后用蒸餾水清洗，自然風干5 min后稱重。

實驗共設一個對照組和兩個平行組。對照組為原水，平行組為兩個處理樣。兩個處理樣各有植物約1kg，植物按散點方式放置，盡量做到排布勻稱。同時玻璃缸中無淤泥和石子，排除了來自淤泥、石子的氮磷干擾。

試驗采用室內自然光照，并添加蒸餾水以補充水分的蒸發．實驗開始后，每隔5d取一次水樣，并分別測定總氮(TN)、總磷(TP)、化學耗氧量(CODcr)和重量。

圖1 實驗植物金魚藻、水仙

圖2 未放植物的河水(對照組)

圖3 組合植物處理的河水(平行組1)

圖4 實驗進行的外部環境

2 實驗結果

2.1 組合植物的生長變化

表1 組合植物生長變化表

實驗期間的氣溫變化在-4～22℃之間，組合植物平行組1和平行組2初始鮮重分別為997.2g和997.9g，實驗結束后的鮮重分別為1545.5g和1429.2g，分別增重了54.98%和43.22%。從表1統計的生長情況來看，組合植物在秋冬季節仍具有較強生命力，使之具備了修復富營養化水體的能力。

2.2 TN的凈化效果

表2 TN的測定值

圖5 組合植物對水中TN的去除效果

從圖5可以看出，試驗植物組對總氮的有一定的凈化效果，整體呈下降趨勢。從組合植物放置水中第五天開始，水中的TN開始有明顯下降趨勢，在實驗進行到12時TN的去除效果達到最好，其最佳去除率達到42%。其后幾天由于天氣原因，持續去除效果不明顯，在實驗進行22天時氣溫急劇下降，部分植物生長狀態不好，一部分植物有腐爛跡象，在22天直至實驗32天結束這一時間段，由于部分植物死亡，造成數據反彈。

2.3 TP的凈化效果

表3 TP的測定值

圖6 組合植物對水中TP的去除效果

從圖6中可以看出，總磷濃度呈逐漸下降趨勢。組合植物組1和組合植物組2的總磷濃度在25天后的去除率分別達到87.21%和70.63%。在實驗進行至10至25天期間，平行組組1的去除率高于平行組2的去除率，這是因為水仙的習性產生的影響。水仙是喜陰植物，在陰暗的環境下能更好地生長。而平行組1所處位置接受陽光的能力要小于平行組2所處位置接受陽光的能力，因此，10天后平行組1的去除率都是三者中最高的。在第20天，氣溫下降，實驗數據出現小幅上升，而在第30天，氣溫在-1-2℃，屬低溫天氣，植物生長停止，甚至死亡，吸收污染物質的能力也隨之降低，而一些已吸收的有機物和營養鹽又被重新釋放到水體中，造成二次污染，使得數值升高。

2.4 COD凈化效果

表4 COD的測定值

圖7 組合植物對水體COD的去除效果

從圖7可以看出，秋冬季節，組合植物處理COD效果一般。其中平行組2在實驗進行到16天時出現最佳去除率為33%。在實驗后期，實驗數值更出現反彈現象，特別是在12月5日和12月25日這兩日，測定的COD都出現升高現象。

3 結論

本文從組合植物凈化富營養化河水的思路出發，篩選出水仙和金魚藻等在紹興地區秋冬季節廣泛放置室內進行水培的植物作為實驗對象，將兩種植物以一定的密度培養于實驗裝置內，進行秋冬低溫條件下組合植物凈化水體實驗。研究表明，在秋冬季節，低溫對水生植物具有一定的影響，經過一周左右的培養馴化，植物對富營養化水體的處理效果也開始體現，對TN、TP、COD的最佳處理效果分別達到42%、87%和33%，說明在低溫條件下，用適應低溫環境的水生植物應對水體富營養化問題有一定的可行性。