水生植物對低濃度銅離子凈化效果的比較

方偉成，孫成訪

（東莞理工學(xué)院城市學(xué)院，廣東東莞523419）

水生植物對低濃度銅離子凈化效果的比較

方偉成，孫成訪

（東莞理工學(xué)院城市學(xué)院，廣東東莞523419）

選取5種水生植物，研究其對不同濃度銅離子的凈化效果。結(jié)果表明，這些植物對不同濃度Cu2+的去除效果均顯著，去除率達(dá)到85%以上。在凈化能力上，最好的為水葫蘆和風(fēng)車草，其次是銅錢草和美人蕉，石菖蒲略差。最后得出結(jié)論，對于凈化銅污染廢水應(yīng)選擇根系發(fā)達(dá)的植物。

水生植物；低濃度；銅；去除率

隨著工業(yè)的快速發(fā)展，工業(yè)廢水中含有的大量重金屬給生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重危害。水中重金屬污染現(xiàn)已成為環(huán)境污染問題之一。重金屬元素具有難降解、易積累、毒性大等特點，它容易被微生物和水生植物富集吸收進(jìn)入食物鏈，讓更高級的生物受到危害[1]。因此，研究利用水生植物凈化水體中的重金屬具有重要意義。

目前，有不少科學(xué)家研究水生植物對重金屬的吸附效果，并取得了較好的成果，利用水生植物（如美人蕉、菖蒲、水浮蓮、浮萍等[3]）凈化污水，具有投資、維護(hù)和運行費用低，管理簡便，污水處理效果好，可改善和恢復(fù)生態(tài)環(huán)境等諸多優(yōu)點[4]。鑒于此，本文通過設(shè)置不同銅濃度的污水，考查風(fēng)車草、美人蕉、石菖蒲、水葫蘆和銅錢草5種水生植物對模擬污水中銅離子的吸附效果，試圖從中篩選出具有高吸附能力的水生植物，為治理含銅污水提供借鑒與參考。

1　實驗部分

1.1實驗材料

從凈化能力和觀賞性方面考慮，選用美人蕉、石菖蒲、水葫蘆、銅錢草和風(fēng)車草作為考查的水生植物，其中美人蕉、石菖蒲、水葫蘆從東莞市東江河岸邊選取，風(fēng)車草、銅錢草從花卉市場選取。經(jīng)過半個月的無土壤凈水養(yǎng)殖，挑選大小一致、根系發(fā)達(dá)、枝繁葉茂的植株。

1.2實驗方法

采用單因素對比法，將5種植物分別種在直徑35cm、高45cm的塑料桶中，培養(yǎng)基質(zhì)采用細(xì)小鵝卵石，分別加入6L自來水，加入不同濃度的CuSO4溶液于實驗桶中，并調(diào)節(jié)pH值至中性。栽有植物桶放置于實驗室內(nèi)窗戶旁邊，每種植物設(shè)3個平行樣品，每隔幾天測量一次桶中水樣Cu2+含量，并計算其去除率。

1.3測定方法

水中銅離子的測定按照火焰原子吸收分光光度法進(jìn)行，其去除率計算公式為：

式中：C0－Cu2+的初始濃度，mg/L；Ci－第i天Cu2+的濃度，mg/L。

2　結(jié)果與分析

水生植物對Cu2+吸附實驗結(jié)果分別繪于圖1、圖2、圖3。

圖1　 5種水生植物對1mg/L Cu2+的去除率比較

圖2　 5種水生植物對3mg/L Cu2+的去除率比較

圖3　 5種水生植物對5mg/L Cu2+的去除率比較

由圖1可知，5種水生植物對于1mg/L Cu2+的去除效果非常顯著。對Cu2+的去除主要集中于前3天，隨著吸附時間的增加，其對Cu2+的去除效果均呈現(xiàn)穩(wěn)定的趨勢，去除率均達(dá)到86%以上。各種水生植物對Cu2+去除率相差不大，其大小依次為水葫蘆（89.94%）＞風(fēng)車草（88.55%）＞銅錢草（88.03%）＞美人蕉（87.79%）＞石菖蒲（87.03%）。

由圖2可知，當(dāng)Cu2+濃度為3mg/L時，隨著吸附時間的增加，5種水生植物對Cu2+的去除效果均呈現(xiàn)先快速上升，并于第5天后呈現(xiàn)穩(wěn)定的趨勢。在前三天，5種水生植物對Cu2+去除率差異性較大，水葫蘆和銅錢草的去除率比風(fēng)車草、美人蕉和石菖蒲要大5%左右，但是在第5天，其差距縮小到1.27%。說明隨著水培時間的推移，植物對Cu2+的適應(yīng)性不斷加大，促進(jìn)Cu2+的去除。對于這5種水生植物來說，最佳水培時間為5天，對應(yīng)的Cu2+去除率大小依次為水葫蘆（87.24%）＞銅錢草（86.98%）＞風(fēng)車草（86.95%）＞石菖蒲（85.98%）＞美人蕉（85.97%）。

由圖3可知，當(dāng)Cu2+濃度為5mg/L時，隨著吸附時間的增加，5種水生植物對Cu2+的去除效果均呈現(xiàn)持續(xù)上升的趨勢，說明植物對Cu2+的去除效果還沒有達(dá)到飽和狀態(tài)。截至第8天，5種水生植物對Cu2+去除率差異性較大，相差5.09%。其對Cu2+去除率大小依次為風(fēng)車草（90.73%）＞水葫蘆（90.10%）＞銅錢草（89.79%）＞美人蕉（87.94%）＞石菖蒲（85.64%）。

3　結(jié)論

（1）5種水生植物對不同濃度Cu2+的去除效果均顯著，去除率達(dá)到85%以上，但是它們對Cu2+的去除效果存在一定差異，去除能力最好的為水葫蘆和風(fēng)車草，其次是銅錢草和美人蕉，石菖蒲略差。

（2）隨著吸附時間延長，水生植物對Cu2+的去除能力均呈上升趨勢。對于1mg/L、3mg/L和5mg/LCu2+的污水來說，其最佳水凈化時間分別為3天、5天和8天。

（3）利用水生植物對Cu2+的吸附，應(yīng)該選擇根系發(fā)達(dá)的植物，如風(fēng)車草和水葫蘆。

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To Compare the Purgative Effect of Hydrophytes on the Low Concentration of Copper

FANG Wei-cheng，SUN Cheng-fang
（CityCollege ofDongguan UniversityofTechnology，Dongguan 523419，China）

Choosing 5 hydrophyte，studied the purification effect of copper ions in different low concentration.The results showed that the removal effect of different concentration of Cu2+for 5 hydrophyte was remarkable，and the removal rate was more than 85%.In the purification capacity，the best were water hyacinth and windmill grass，the second were the money of copper grass and canna，the worse was acorus gramineus soland.In the treatment of copper wastewater，we should choose the developed root plant.

hydrophyte；lowconcentration；copper；removal rate

10.3969/j.issn.1008-553X.2016.04.030

X703

A

1008-553X（2016）04-0086-02

2016-03-25

東莞理工學(xué)院城市學(xué)院青年基金項目（ZR07）

方偉成（1981-），男，講師，研究方向：環(huán)境規(guī)劃與管理、水污染防治，13925721199，longbamboopk@163.com。