氮存在形態(tài)對(duì)沉水植物氮去除效果的影響

楊崎峰，陳國(guó)寧，陸立海，覃思躍，李文文，陳永利，劉 熹，廖可碩，石子亮

(廣西博世科環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，廣西 南寧 530000)

1 引言

沉水植物是指植株全部浸沒于水中的營(yíng)固著生活的大型水生植物。沉水植物具有較大的N:C(0.15～0.25)比值，是巨大的氮的儲(chǔ)存庫(kù)[20]。除了吸收作用外，沉水植物還可以促進(jìn)其周邊區(qū)域的硝化、反硝化微生物的生長(zhǎng)，從而促進(jìn)氮的去除。有植物處理的微生物數(shù)量顯著大于無(wú)植物處理[21,22]。另外，沉水植物還可以向水體中釋放氧氣，在其周邊形成厭氧-缺氧-好氧的微小區(qū)域，有利于硝化反硝化作用的進(jìn)行[23,24]?？傊?，沉水植物可以通過吸收、促進(jìn)微生物的繁殖代謝、改變周邊氧環(huán)境來凈化水中氮。因此，研究沉水植物對(duì)水體氮的凈化具有重要作用。

本研究以最常用、凈化效果較好的苦草、黑藻為供試作物，以NaNO3、(NH4)2SO4配制而成的不同氮形態(tài)及其不同比例的溶液為模擬廢水進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，探究沉水植物對(duì)不同氮源組成廢水中氮的凈化效果及機(jī)理，為沉水植物氮修復(fù)提供理論依據(jù)。

2 材料與方法

試驗(yàn)容器為0.75 m×0.55 m×0.5 m的普通玻璃缸；以紅/藍(lán)比為7∶3的植物補(bǔ)光燈為光源，光照強(qiáng)度為7800 Lux，光暗周期比為9L∶15D，平均氣溫為25 ℃；供試作物為苦草和黑藻。

2.1 植物預(yù)培養(yǎng)

取腐殖質(zhì)含量較低的陸地土剔除各種雜質(zhì)，磨碎過篩備用。在玻璃缸的底部平鋪厚度為5 cm的土壤，將用蒸餾水清洗過、滴干流動(dòng)水的沉水植物均勻的種入，種植密度為400 g/m2，預(yù)培養(yǎng)15 d，直至植物長(zhǎng)出新的根系。

2.2 試驗(yàn)方法

表1 試驗(yàn)處理

2.3 水樣測(cè)定方法及數(shù)據(jù)處理

日平均凈化量(mg/(L·d))=去除量(mg/L)/天數(shù)(d)。

3 結(jié)果與分析

3.1 裸泥處理氮形態(tài)的變化

圖1 裸泥處理氮形態(tài)的變化

3.2 沉水植物對(duì)的凈化能力

溶液中TN濃度隨時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸下降，但凈化量不大?？嗖菹到y(tǒng)和黑藻系統(tǒng)的溶液TN濃度分別較開始時(shí)下降了3.28 mg/L和4.91 mg/L，凈化率分別為28.50%和42.66%，日平均凈化量為0.30和0.45 mg·L-1·d-1。

3.3 沉水植物對(duì)的凈化能力

3.4 不同濃度比(K值)對(duì)沉水植物凈化氮能力的影響

圖2 以為N源時(shí)沉水植物凈化能力

圖3 以對(duì)為N源時(shí)沉水植物凈化能力

3.4.3 不同K值對(duì)沉水植物凈化TN能力的影響

由圖6可知，不同K值條件下，兩試驗(yàn)組中TN濃度隨時(shí)間的延長(zhǎng)而下降。由圖6(a)所示，當(dāng)K=2.5和K=4.5時(shí)，苦草系統(tǒng)對(duì)TN的凈化率分別為24.17%和25.57%，日平均凈化量分別為0.30 mg/(L/d)和0.34 mg/(L/d)；當(dāng)K=3.5時(shí)，TN的凈化效果顯著高于K2.5和K4.5，凈化率和日平均凈化量分別38.23%和0.53 mg/(L/d)。由此可知，當(dāng)K=3.5時(shí)，較有利于苦草對(duì)TN的凈化。

由圖6(b)所示，黑藻試驗(yàn)，TN日平均凈化量大小依次為K2.5>K2.0>K1.5，分別為0.50 mg/(L/d)、0.41 mg/(L/d)、0.36、0.21 mg/(L/d)，由此可知，當(dāng)K=2.5時(shí)，更有利于黑藻對(duì)TN的凈化作用。當(dāng)K=2.5時(shí)，對(duì)比黑藻和苦草試驗(yàn)組對(duì)TN的凈化效果，可見黑藻對(duì)TN的凈化能力較強(qiáng)。說明在相同的處理下，黑藻系統(tǒng)對(duì)TN的凈化能力均較苦草要高。

圖4 不同K值對(duì)沉水植物凈化能力的影響

圖5 不同K值對(duì)沉水植物凈化能力的影響

圖6 不同K值對(duì)沉水植物凈化TN能力的影響

4 討論

5 結(jié)論

與苦草相比，黑藻對(duì)各形態(tài)氮具有更好的凈化效果。這是因?yàn)楹谠鍖?duì)各形態(tài)氮具有更強(qiáng)的吸收能力，對(duì)水體也具有更好的增效作用。