基于水生植物的水體富營養化污染防治技術研究

文章編號：1674-6139（2025）06-0109-04

中圖分類號：X52文獻標志碼：B

Water Eutrophication Pollution Control Technology Based on Aquatic Plants

Yao Xinqiang

（ZhoukouDetachmentofEcologyandEnvironmentComprehensiveAdministrativeLawEnforcement，Zhoukou466ooo，China）

Abstract：Eutrophicationleadstotheproliferationoflgaeinwaterbodies，resultingintheformationoflgalblooms.Thesealgae consumealargeamountofdisolvedoxygen，leadingtodeteriorationofwaterquaityandafectingthesurvivalofaquaticoganisms. Therefore，atechnologyforpreventingandcontrolingutropicationpolutioninwaterbdiesbasedoaquaticplantsisproposedTe studyselectedultiplequaticlantsithgoodpuificationabilityroughcombnationoflaboratorysmulationandfieldalication itmeasuredandalyedthabsoptionofutrientssuchstrogenndosphusbyquaticplantsatdfrentgowthsagsnd servetheefectsofdiferentaquaticplantsoneutrophicwaterbodies.Theresultsshowedthataquaticplantscanabsorbnitrogenphos phorusandothersubstancesintewaterduringtheirgrowthprocess，andtheficiencyvariesatdiferentgrowthstages.Aquaticplants haveasignificantoleineducingutropicationofaterodiesmprovingwaterqualityandfurtherehancingteselfpurificatioability of water bodies.

Keywords;eutrophicationpolution；aquaticplants；nutrients；polutionpreventionandcontrol；waterqualityoptimization

前言

大量營養物質通過不同途徑進入湖泊、水庫、河流等水體，導致水體中營養物質含量急劇增加[1-3]這些營養物質為藻類和其他水生植物提供了豐富的養分，促使其迅速繁殖，形成“水華”或“赤潮”。水華尤其是藍藻水華不僅破壞水體的生態平衡，還會消耗大量溶解氧，導致水體缺氧，影響魚類等水生生物的生存[4-6]。此外，水華還可能產生有害物質，對人類健康造成威脅。

引起水體富營養化污染的原因有很多，主要原因包括內源污染和外源污染兩種[7]。對于外源污染，更多來自城市廢水等的氮、磷等營養物質，內源污染為水體自身各種有機物或其他營養物質長時間地積累[8]。在自然條件下，水體中的營養鹽一般能達到自凈平衡，不會發生富營養化。然而，一旦受城市內工業或農業排放污水等影響，在水體中排放大量營養物質（如氮、磷）時，極易造成藻類及其他微生物過度生長繁殖，破壞正常的水循環和生態平衡。由于內源污染的治理較為容易，而外源污染的治理需要消耗大量資源、成本較高，故對于內源污染防治技術研究較多。對于外源污染來說，已有研究表明[9]，水生植物根系發達，在治理外源污染水體有很大優勢，因此，提出基于水生植物的水體富營養化污染防治技術。

材料與方法

1.1 試驗材料準備

水生植物作為水生態系統的重要組成部分，與水體的富營養化污染有著密切的關系。一方面，水生植物通過吸收養分參與水體的物質循環和能量流動，對維持水生態系統的穩定具有重要作用。另一方面，水生植物的生長和繁殖也受到水體富營養化污染的影響。因此，試驗以鳳眼蓮、菱角和黑藻水生植物為研究對象，分析水生植物與水體富營養化污染之間的關系，探討水生植物在富營養化污染過程中的作用機制。試驗所用水生植物對應的屬性內容見表1。

為保證試驗的準確性，試驗所用到的試驗材料需經處理后再進行后續試驗，并多次使用。具體操作過程如下：

（1）根據不同季節水體富營養化污染水質的變化情況，從試驗基地連續一年內采集水樣，并在每個季節調整采樣頻率以更準確地反映季節性變化。水樣采集后，經過嚴格的預處理流程，包括但不限于過濾、離心等方法，以去除懸浮物并減少其他物理干擾。預處理方法的選擇應基于當前季節水體污染特性的分析結果：

夏季：由于水溫較高，生物活動旺盛，水體中磷、氨氮、亞硝酸鹽氮等富營養化指標可能較高。此時，可考慮使用過氧化氫進行初步氧化處理，以減少有機物干擾并穩定氮磷形態，同時注意控制處理時間和濃度，避免對后續分析造成負面影響。

冬季：水溫較低，生物活動減緩，水體中磷、亞硝酸鹽氮含量可能相對較低。在此季節，可采用氯化銨等較溫和的試劑進行預處理，或者減少化學處理的步驟，以更好地保留水樣的原始狀態。

（2）試驗操作過程。試驗期間，為了模擬自然水體的動態變化過程，設計連續進水出水的系統控制連續進水出水，并固定水力停留時間為 ，控制水溫為恒溫 25^°C ，每天的光照時間為 ^12h 。基于以上準備，進行試驗：

步驟1：在清洗并擦干所有儀器設備后，將預處理后的水樣加入裝有 pH 計、溫度計、超純水機等設備的培養皿中（見圖1）。

步驟2：在培養過程中定期取樣，使用超純水機進行測定，確保數據的準確性和可比性。

步驟3：采用統計分析方法對試驗數據進行處理，以評估富營養化污染物的去除效果。

1.2 試驗設計

研究以3種常見水生植物鳳眼蓮、菱角和黑藻作為研究對象，在獲得樣品后，使用基本培養液模擬富營養化污染水體，培養液的配方如下：

（1）TN：濃度為 8mg/L 。試劑為 KNO₃+NH₄Cl 數量為 28.9+15.3mg/L， 0

（2）TP：濃度為 2mg/L_? 。試劑為 KH₂PO₄ ，數量為8.3mg/L 。

（3）Ca：濃度為 32mg/L 。試劑為 CaCl₂ ，數量為 88.8mg/L 。

（4）K/CI：濃度為 6/64mg/L 。試劑為 K₂S0₄ ，數 量為 13.4mg/L 0

（5） Mg/SO₄ ：濃度為 12/63mg/L 。試劑為Mg₂SO₄ ，數量為 123mg/L 0

培養液中銨態氮與硝態氮的質量比為 1：1 。試驗中主要針對水生植物對富營養化水體的污染防治情況的研究，在試驗研究中以不同水生植物和植物的生長階段作為試驗條件，從富營養化污染水體中總氮、總磷表觀去除率、體內吸收量以及溫度 ??pH 值、DO作為試驗指標，分析水生植物的凈化能力。

1.3 分析方法

試驗初期，富營養化污染水體各項理化指標變化較快，需要每隔一天采集一次水樣，隨著水體中氮、磷的變化，后期適當調整采樣頻率，每隔3天采集一次水樣。采集表層富營養化污染水樣后，帶回實驗室使用多功能水質分析儀測定水生植物環境參數，同時測定其中的 TN，TP，pH 值等指標，對于不同的指標采用的方法分別是奈氏比色法、鉬銻抗分光光度法以及pH測定儀。對于各個指標的測定結果，使用Excel統計軟件整理與分析。

2 試驗結果

2.1不同水生植物對氮、磷污染去除率的結果分析

富營養化污染水體中的氮磷污染是造成水體富營養化的主要原因，不同水生植物對水體中總氮、總磷的吸收也有所不同。以總氮、總磷污染去除率作為指標，分析富營養化污染水體處理前后污染物濃度的變化。由于水生植物在不同生長階段具有不同的去污表現力，在試驗分析中，按照水生植物的生長狀態劃分三個階段，分別是生長初期階段、生長快速階段、生長緩慢階段。不同水生植物總氮、總磷污染去除率統計結果見表2。

通過表2中數據可以看出，在三種水生植物中，水葫蘆的總氮、總磷污染去除率最高，在不同的生長狀態下都表現良好，其次是菱角，最后是黑藻。對于水體中氮污染去除率的表現，水葫蘆的表現最佳，分別是 99.67±0.28% 、 96.41±2.06% 、 63.34±3 31% ，水葫蘆即使在不同的生長階段，對水體中氮污染去除率均高于其他水生植物。另外分析各水生植物的自身吸收能力可知，在三個生長階段中，在水生植物生長初期對水體中氮污染去除效果最好。

對于水體中磷污染去除情況，同樣是水葫蘆表現最好，分別是 92.67±3.62%.93.05±20.96% /98.36±6.82% ，其次是黑藻，在各個階段對水體中磷污染去除率為 89.96±3.22%.73.62±20.55% （87.36±6.28% ，最后是菱角，對于水體中磷污染去除表現一般。另外，在三個不同的生長階段，三種水生植物能力各不相同，菱角和黑藻在生長初期階段對水體中磷污染去除率最好，而水葫蘆在生長緩慢階段對水體中磷污染去除率最好。

2.2不同水生植物對水體環境因子的影響分析

除了水生生物的種類、生長階段，研究水生植物對水體環境因子的影響也是分析富營養化污染水體的重要指標。水生植物對富營養化污染水體中營養物質具有較強的吸收和降解作用，且植物根系發達，通過吸收和降解作用可有效降低水體pH值，并且受到不同溫度的影響。但植物在生長過程中會消耗大量養分和能量，同時也會釋放出一定的化學物質，進而對水體pH值產生一定的影響。以溶解氧含量（DO） ??pH 值、溫度為指標，綜合富營養化污染水體的多項環境因子分析水生植物的污染防治能力。結果見表3。

根據表3中結果發現，不同水生植物處理對富營養化污染水體pH值的影響效果不同。在相同的水生植物生長階段，各個植物的溫度差別不大，在三個階段中，植物快速生長階段的溫度要高于另外兩個階段，其中緩慢生長階段的溫度最低。對于各個水生植物的DO含量，在相同的生長階段，比較不同的水生植物，種植黑藻的水體DO更高，DO最低的植物是菱角，如在生長初期階段，菱角處理DO的平均值為 0.37mg/mL ，黑藻處理DO的平均值為 2.86mg/mL 。在三個生長階段中，水生植物在快速生長階段的DO值最低。從pH值的變化分析可知，各個水生植物的pH值差別不大，在前兩個生長階段，種植水葫蘆的水體pH值最小，黑藻生長的水體pH值最大；在快速生長階段，同樣是種植黑藻的水體pH值最大；在緩慢生長階段，菱角處理的pH值最小，種植黑藻的水體pH值最大。

3結論

水生植物作為自然的生態凈化者，在防治水體富營養化污染方面展現出了巨大的潛力。隨著世界各國對水體富營養化污染問題的日益重視，各種防治技術也相繼應運而生。在大量防治技術中，與常規的水體富營養化污染治理方法相比，水生植物污染防治修復技術具有低能耗、低成本、易操作、不需額外投資等優點。文章深入探討了基于水生植物的水體富營養化污染防治技術，以期為解決這一環境問題提供新的思路和方法。經過一系列的研究與實踐，發現水生植物在吸收富營養化污染水體中的營養物質、改善水質方面具有顯著效果。同時，不同種類的水生植物對營養物質的吸收能力也有所差異，這為實際應用中根據具體情況選擇適合的水生植物提供了依據。

參考文獻：

[1]樊艷翔，雷社平，解建倉.廣東省河流水體富營養化綜合評價及分異特征—基于博弈論組合賦權法與VIKOR模型[J].生態環境學報，2023，32（10）：1811－1821.

[2]張航，沈來銀，苗滕，等.城市湖泊水體修復過程的富營養化評價—以武漢南湖為例[J].河南師范大學學報（自然科學版），2023，51（6）：116-121.

[3]于魯冀，羅宗鑌，湯鵬，等.不同生活型水生植物組合對碳氮磷微污染水體凈化的研究［J].環境污染與防治，2023，45（7）：917-922.

[4]周毅，潘偉亮，謝會敏，等.微生物強化水生植物修復污染水體研究進展[J].環境科學與技術，2023，46（6）：212-220.

[5]趙青，黃鵬，李鶴男，等.基于DO和ORP考量水生植物的生態修復效果[J].中國給水排水，2023，39（5）：94-100

[6]遲明宏，劉敏，徐迎春，等.水生觀賞植物不同種植組合對富營養化水體的凈化效果[J].浙江農林大學學報，2023，40（3）：636-647.

[7]徐盼盼，何培民，何文輝.人工沉床對富營養化河道凈化效果及水體微生物群落的影響[J].生態學雜志，2023，42（10）：2410-2418.

[8]張賀.“雙碳\"視角下制革工業重金屬廢水處理工藝與效果研究[J].中國皮革，2023，52（11）：51-54.

[9]劉嬌妹.不同植物對富營養化水體中氮和磷的去除效果研究[J].灌溉排水學報，2022，41（增刊1）：97－103