前言：本站為你精心整理了植物對水體恢復效果探究范文，希望能為你的創作提供參考價值，我們的客服老師可以幫助你提供個性化的參考范文，歡迎咨詢。

本文作者：常會慶1王世華1徐曉峰1何俊瑜2作者單位：1.河南科技大學農學院2.貴州大學農學院

近年來，地表水體富營養化的加劇已經成為全世界水質量最為關注的問題［1］，中國水體富營養化問題尤為突出，已經威脅到人們引用水體的供應，即使在水源豐富的地區，也因為水質的下降導致淡水的缺乏。植物修復技術是處理富營養化水體最具前景的生物技術之一。生長快速并有較高去除養分能力的水生植物用于廢水處理和資源化已經引起了研究者的關注。例如水生植物系統可以高效的去除畜禽廢水［2］、生活廢水［3］、工業廢水［4］、水產養殖廢水中的養分含量，并可用于處理土壤滲透液［5］。植物修復技術還用于處理太湖富營養化水體引用水源工程中［6］。因此本研究選擇漂浮和沉水兩種水生植物，采用漂浮式生長方式，研究它們在同一環境條件下對富營養化水體養分的去除效果，為確定有效的植物修復方式和富營養化水體植物深度修復技術提供基礎依據。

1試驗材料與方法

1．1試驗材料

選擇兩種水生植物伊樂藻和黃花水龍作為試驗材料。伊樂藻雖然是沉水植物，但是由于它可以直接從水體中吸收養分，因此可以以漂浮的方式進行培養，而且便于收獲。伊樂藻不但生長較快，而且是水產養殖良好的飼料，水產養殖方面得到了廣泛的應用［7］。黃花水龍是一種生長在淺水湖泊或河道中的漂浮水生植物。這兩種水生植物在太湖流域分布較為廣泛，將收集的兩種植物于試驗開始一周前馴養于溫室中。

1．2試驗處理和實施

試驗包括3個處理，分別為對照（CK）、沉水植物和漂浮植物，每個處理設3次重復。培養容器體積約為60L，直徑為0．6m，有效深度0．6m，表面積為0．28m2。試驗設在溫室內進行（其中氣溫為25～35℃，水溫27～32℃）。采用人工模擬的富營養化水體，在試驗處理前加入葡萄糖，NH4NO3和NaH2PO4，使得水體中總氮、總磷和氨態氮濃度分別為40．2，7．99，19．85mg／L；pH和COD分別調整至7．02，41．26mg／L；葉綠素a的濃度為75．46μg／L。第個處理中加入200g的水生植物，使得水體植物的覆蓋率達到容器表面積的一半，空白處理在其上漂浮一個蓋子以阻止藻類的生長。伊樂藻漂浮于水面下約0．2m處。每個處理中加入模擬的富營養化水60L，每隔一天用去離子水補足由于蒸發而損失的水量，植物生長的溫室溫度變化為22．4～35．3℃，水溫為23．20～32．6℃，試驗處理19d后結束。

1．3取樣和分析

分別在0，2，6，12，19d進行水樣采集，每次采樣固定在上午8：00，用100ml的量筒在水面下0．35m處的3個地方進行采樣。試驗參數的測定根據水和廢水的標準監測分析方法［8］。水生植物生物量和養分含量在試驗開始和結束時分別進行測定，植物樣品中的氮含量經消煮后用凱氏法測定，磷含量用比色法測定［9］。

2結果與分析

2．1重富營養化水體中總氮、氨態氮和硝態氮的變化

總氮濃度除了對照隨試驗處理的過程而降低外，其它處理呈波動變化。有水生植物的培養系統中，總氮在第6天時，由于此時培養的水生體植物部分碎屑腐爛呈現上升趨勢；此后總氮在漂浮植物處理中呈下降趨勢。在試驗結束時總氮含量最低的出現在漂浮植物（F）處理中，此時總氮的水平為（2．59±0．88）mg／L，并且與其它處理呈顯著性差異（P＜0．05）（圖1）。氨態氮濃度在試驗中呈下降趨勢，兩種水生植物的氨態氮濃度都比對照低。有漂浮植物（F）處理要比有沉水植物（S）處理去除的氨態氮更多。培養結束時，3個處理氨態氮的濃度分別為（10．96±1．04）mg／L，（1．82±0．17）mg／L，（0．52±0．02）mg／L。硝態氮的變化與總氮的變化趨勢相似，經過19d后3個處理的硝態氮濃度分別降低到（0．31±0．22）mg／L，（9．1±0．16）mg／L，（0．11±0．01）mg／L。與有沉生植物（S）的處理相比，對照總是可以減少更多的硝態氮。沉水植物處理中硝態氮的濃度與其它處理呈顯著性差異。

2．2重富營養化水體中總磷的變化

各培養系統中TP的變化過程見圖2。在第2天時，總磷在各處理中由于pH的上升導致TP的下降。而且總磷濃度在有漂浮植物的處理中要比沉水植物降低的快。試驗結束時漂浮植物與其它兩個處理相比較，總磷濃度的差異達到顯著水平（P＜0．05）。總磷在3個處理中的值分別為（3．94±0．71）mg／L，（2．30±0．15）mg／L，（0．81±0．13）mg／L。

2．3重富營養化水體中COD和葉綠素a的變化

試驗結束時對照處理的COD降低了56．39％。沉水植物（S）處理對COD降低能力最低，其值為43．33％。COD的降低主要是依靠系統中微生物和藻類的生長對其中碳源的利用，還有植物根系對其顆粒有機物的過濾作用。水體中葉綠素a的含量與水體中藻類的含量成正相關，種植水生植物可以有效的抑制藻類的生長繁殖。對照與其它處理相比較水體中的葉綠素含量最高。試驗結束時漂浮植物（F）對葉綠素a的降低最高為58．34％。類似于COD的變化，植物系統更有效的降低了葉綠素a的含量（圖3）。

2．4各處理中養分去除效率

試驗各處理在19d試驗期間總氮、總磷和氨態氮的去除率見圖4。在第19天時漂浮植物（F）處理中總氮去除率最高，沉水植物的處理對總氮的降低率最低。與伊樂藻相比較黃花水龍可以去除較多的氮素，在第19天時比沉水植物多去除31％。在試驗結束時氨態氮在各處理都達到最低的水平，在F處理中氨態氮的降低量為97．38％。對照與其它處理相比，氨態氮降低效果不明顯。然而沉水植物和漂浮植物對氨態氮的去除在第19天時為95％～100％。總磷的降低在有水生植物處理中與對照相比顯著降低，在F處理達到了97．75％，比有沉水植物的處理要高出約25％。

2．5重富營養化水體中pH和DO的變化

pH在試驗開始時約為7．0，試驗結束時在各處理中都有不同程度的增加。有沉水植物（S）的處理與對照相比pH的增加約為兩個單位（圖5）。而有漂浮植物（F）的處理與對照相比變化較小，約增加了0．7個單位。較高的pH有利于降低磷的可溶性和生物有效性，同時也阻止了硝化和反硝化作用的進行。有漂浮植物（F）的處理，pH總是小于8．02，因此與有伊樂藻的處理相比較，在這樣的pH范圍內適合硝化和反硝化作用的進行。溶解氧的濃度在試驗開始為2．64mg／L，有S的處理可以增加90％的水體溶解氧，S與漂浮植物（F）的處理相比，有較高濃度的溶解氧（圖5）。這些結果表明，沉水植物在白天可以增加光合作用的產氧量。

3結論

該研究表明沉水植物伊樂藻不但可以漂浮生長在水面上，而且可以對水質起到一定的凈化作用。因此在富營養化程度低的水體中可以嘗試用漂浮栽培的方式進行，這樣不但便于植物的收獲，而且對養分去除和藻類的生長起到了抑制作用。就養分的去除而言，黃花水龍可以更好去除養分提高水質。在試驗過程中黃花水龍要比伊樂藻生長快速，生長的根系較長較密。試驗期間對總氮，氨態氮，硝態氮，總磷，COD，葉綠素a的去除分別達到了93．56％，97．38％，99．44％，97．74％，52．49％，58．34％。因此漂浮植物黃花水龍更適用于重富營養化水體中養分的去除，而伊樂藻更適合修復富營養化程度較低的污水水體并對其水質起到維持作用，而且收獲的伊樂藻具有較高的營養價值可直接作為水產養殖的飼料使用。

4討論

本研究的結果表明：漂浮植物黃花水龍對水質的提高效果最為明顯。伊樂藻對水質的影響表明：選取植物進行修復富營養化水體時，要針對不同的水體特性來合理的進行植物的選取和培養，如當處理水體中有較低的pH和DO時，則可以選用伊樂藻，并把它培養在水體的表面，這樣有利用二者的提高，然后再鑲嵌其它的水生植物將會有較好的修復水體的效果。在各系統中溶解氧DO水平不同，主要是由于各體系中具有不同的產氧率，以及氧氣在輸氧組織和根區交換造成的。Moorhead等［10］的研究表明，水生植物根系的量越少，輸氧效率越高，主要由于根系多的水生植物由于根系呼吸作用會消耗掉更多的氧氣。本研究中也證實了這一結論。本試驗漂浮植物處理體系中，由于生物量增加而去除的總氮和總磷最高為36．32％和34．68％。而Taylor研究的水生植物處理系統中由植物吸收和收獲而去除的總氮僅為3％，這個差異可能與他們種植的植物處于低的生產率時期有關。由于體系中總氮和總磷的質量平衡可以根據體系中輸入和輸出的量進行推導［11－12］。其中在一些植物系統中通常把反硝化作用去除對氮素作為不能加以定量計算而損失的部分，約占到總氮去除對10％～20％［13－14］，因此這些機理仍然需要進一步研究。