六種觀賞型水生植物對水體中銅、鋅、鉛的凈化研究

摘要：培養六種觀賞型水生植物，研究其對模擬重金屬污水中銅、鋅、鉛的去除效果。結果表明，黃菖蒲（Iris pseudacorus L.）對模擬污水中銅的去除效果最好，而對鋅富集去除效果最佳的為菖蒲（Acorus calamus L.），在對鉛的去除方面，與其他植物相比，水竹芋（Thalia dealbata）表現出最佳的去除效果。水竹芋和菖蒲對銅、鋅、鉛均有較高的去除率，重金屬去除效果較均衡，故水竹芋和菖蒲是較好處理農業灌溉水中銅、鋅、鉛的水生植物。

關鍵詞：水生植物；重金屬；去除效果

中圖分類號：Q948.8 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）02-0327-02

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.02.014

隨著工業的迅速發展，大量污水的排入，使得水體中重金屬含量越來越高[1，2]，重金屬不能像有機化合物那樣可自然降解或生物降解，往往在水體或沉積到水域底部，或被水生植物吸收，并通過食物鏈積累損害動物和人類的健康[3，4]，所以治理凈化重金屬污染水體已迫在眉睫。傳統的治理凈化方法存在投資大、成本高、工藝復雜、容易產生二次污染等缺點[5，6]，利用大型觀賞型濕地水生植物修復重金屬污染水體的方法具有景觀價值高、投資和維護成本低、操作簡便、不造成二次污染等優點[7-10]，受到全世界的廣泛關注。本研究選取云南地區常見的六種觀賞型水生植物為研究材料，通過重金屬污水模擬試驗，研究其對模擬污水中銅、鋅、鉛的去除效果，從中篩選出具有較高富集能力和較強耐受力的觀賞型水生植物，旨在為構建兼具觀賞及污染治理作用的濕地提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試驗準備

試驗用觀賞型水生植物黃菖蒲（Iris pseudacorus L.）、水竹芋（Thalia dealbata）、風車草（Cyperus alternifolius L.）、水葫蘆（Eichhornia crassipes）、美人蕉（Canna indica L.）、菖蒲（Acorus calamus L.）均采自云南蒙自人工湖濕地，選取生長一致、根莖健壯的植株作為研究材料，將采集到的六種植物的植株洗凈后在去離子水中培養7 d，進行適應性培養。在霍格蘭營養液基礎上添加一定含量的銅、鋅、鉛配制為模擬重金屬污水，3種重金屬質量濃度處理分別為Pb（0.1 mg/L，使用Pb（NO3）2 配制）、Cu（2.0 mg/L，使用CuSO4配制）、Zn（2.0 mg/L，使用ZnSO4配制），重金屬處理質量濃度為水三級排放標準的2倍[11，12]。配制的模擬污水分別加入8只白色小桶中，每桶定容至5 L。將六種水生植物植株移栽至污水桶中，每桶一株植物，每種處理做3個重復，共做2個空白對照試驗。置于溫室中進行水培。

1.2 水樣的采集及測定

試驗進行20 d后，將桶中供試植物移除，先用玻璃棒將其攪拌均勻，然后取水樣，用濾紙過濾水中雜質，收集水樣于試劑瓶中，并做標記。采用原子吸收分光光度法[13]測定處理采集水樣中銅、鋅、鉛濃度。按下式分別計算各水樣中Cu、Zn、Pb的去除率：

重金屬去除率=

■×100%

2 結果與分析

2.1 六種觀賞型水生植物對模擬污水中Cu的去除效果

由表1和圖1可知，六種水生植物對模擬污水中的Cu均有較好的凈化效果，均與CK差異達極顯著水平（P<0.01），六種水生植物間去除率有一定的差異。黃菖蒲對于Cu的去除效果最佳，水培20 d后黃菖蒲處理組內水樣中Cu的濃度降低至0.206 mg/L，Cu的去除率達到了89.7%；水葫蘆和美人蕉對Cu的去除效果在六種植物中較差，去除率為77.7%。六種水生植物對模擬污水中Cu的去除效果表現為黃菖蒲>風車草>菖蒲>水竹芋>美人蕉、水葫蘆。

2.2 六種觀賞型水生植物對模擬污水中Zn的去除效果

六種水生植物對模擬污水中Zn的去除效果如表1和圖1所示，由此可見，去除Zn效果最好的是菖蒲，菖蒲處理組中經過20 d水培后，水樣中Zn的濃度為0.835 mg/L，去除率為60.3%，去除效果最差的是風車草，六種水生植物對模擬污水中Zn的去除效果表現為菖蒲>美人蕉>水葫蘆>水竹芋>黃菖蒲>風車草。美人蕉和水葫蘆對Zn的去除效果也較好，且兩種植物去除效果間無明顯差異。

2.3 六種觀賞型水生植物對模擬污水中Pb的去除效果

由表1和圖1可見，六種水生植物對模擬污水中的Pb的去除效果存在較大差異。其中水竹芋的去除效果最佳，水培20 d后水竹芋處理組內水樣中Pb的濃度降至0.032 mg/L，Pb的去除率達到了72.7%；水葫蘆對Pb的去除效果在六種植物中最差，其去除率為-9.0%，這可能因為本試驗設定Pb的初始濃度比采集水葫蘆的水體中Pb的濃度低，所以在試驗期間，水葫蘆內Pb與外界產生了濃度差，Pb由水葫蘆內釋放到培養液中，導致了試驗結束時模擬污水中Pb的濃度比初始濃度略高。六種水生植物對模擬污水中Pb的去除效果表現為水竹芋>風車草>菖蒲>黃菖蒲>美人蕉>水葫蘆。

3 小結

本研究選取的六種觀賞型水生植物對模擬重金屬污水中Cu、Zn、Pb均有不同程度的去除效果，其中黃菖蒲對模擬污水中Cu的去除效果最好，菖蒲對Zn去除效果最佳，供試六種植物對Zn均有一定去除效果且去除效果差異不大，水竹芋對Pb去除效果最佳。綜合考慮對三種重金屬元素的去除效果，水竹芋和菖蒲對Cu、Zn、Pb均有較高的去除率，重金屬去除效果較均衡，故在實際凈化處理主要污染元素為Cu、Zn、Pb的重金屬污水時，水竹芋和菖蒲是較好的觀賞型的修復水體重金屬污染的水生植物。

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