不同引種挺水植物組合對(duì)水體凈化效果的研究

尹晨陽(yáng)，李雪娟，陶仕珍，郭雨婷，和國(guó)珍，唐文婷，李謝偉

(云南林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，云南 昆明 650000)

1 引言

云南省在九大高原湖泊的生態(tài)修復(fù)上取得顯著的成效，水生植物的凈化作用功不可沒(méi)，本研究所選取的三種植物馬蹄蓮(zantedeschiaaethiopica)、德國(guó)木賊(Arthropitysbistriata)、路易斯安娜鳶尾(LrishybridsLouisiana)其中兩種屬于外國(guó)引種植物，經(jīng)查閱資料發(fā)現(xiàn)，木賊有疏散風(fēng)熱的功效，用于風(fēng)熱目赤、迎風(fēng)流淚、目生云翳和出血癥[1]。目前對(duì)于它們的觀賞、藥用價(jià)值研究比較多，但對(duì)其組合搭配對(duì)水質(zhì)的凈化作用研究較少，通過(guò)對(duì)植物的不同組合型凈化效果差異來(lái)進(jìn)行比較，篩選出較好的組合型種類，以至于對(duì)以后的水體凈化和生態(tài)修復(fù)中應(yīng)用水生植物提供一定的借鑒。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 植物種植

選取云南林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院的生活污水為處理對(duì)象，與自來(lái)水1∶1混合，設(shè)置3種植物(馬蹄蓮、德國(guó)木賊、路易斯安娜鳶尾)的不同搭配組合，用泡沫箱(255 mm×150 mm×180 mm)設(shè)置小試驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)用水量約17 L左右，以潔凈的白色馬牙石作為基質(zhì)，填充厚度約3～5 cm，模擬人工濕地，以植物種類為唯一變量，所使用的水樣、種植環(huán)境等均相同，每種植物組合設(shè)置2組平行實(shí)驗(yàn)，并設(shè)置空白對(duì)照，空白對(duì)照同樣設(shè)置2組平行。

2.2 水樣采集

分別于2018年12月1日、2018年12月22日、2018年12月28日、2019年1月6日，對(duì)每個(gè)單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)裝置里的水樣進(jìn)行了采集和測(cè)定。

2.3 水質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定

水中高錳酸鹽指數(shù)、氨氮指數(shù)的測(cè)定均采用國(guó)家環(huán)境保護(hù)部編制的《水和廢水監(jiān)測(cè)方法(第四版)》中規(guī)定的方法進(jìn)行監(jiān)測(cè)。結(jié)果見(jiàn)表1、2，圖1、2。

表1 水中高錳酸鹽指數(shù)含量 mg/L

圖1 高錳酸鹽指數(shù)含量

mg/L

圖2 水中高錳酸鹽的去除率對(duì)比

由圖1、2可知，在高錳酸鹽指數(shù)這一項(xiàng)指標(biāo)里，組合一(木賊/馬蹄蓮)的去除效果最好，組合三(馬蹄蓮/鳶尾)的去除效果次之，組合二(鳶尾/木賊)的效果并不理想，可能季節(jié)對(duì)鳶尾的去除效果產(chǎn)生了一定的影響[2]因?yàn)楸敬螌?shí)驗(yàn)在冬季進(jìn)行，由此可知，馬蹄蓮是這幾種所選用的實(shí)驗(yàn)植物中去除效果最好的，從王怡等的同類實(shí)驗(yàn)中可以驗(yàn)證馬蹄蓮對(duì)COD有較好的去除效果[3]。向長(zhǎng)生等的研究也表明鳶尾、馬蹄蓮2種植物對(duì)模擬生活污水COD的去除效果均較好。在水力負(fù)荷為6、10和20 cm/d的條件下，以馬蹄蓮為主體植物的人工濕地系統(tǒng)處理低濃度污水時(shí)，對(duì)COD、氨氮的去除率分別大于56.4%和49.6%[4]。污水中的不溶性有機(jī)物通過(guò)水生植物根系的過(guò)濾作用，可以很快被截留，然后沉淀，進(jìn)而為微生物所利用，可溶性有機(jī)物還可通過(guò)植物根系生物膜的吸附、吸收作用及生物代謝降解過(guò)程而被分解去除[5](表3、4，圖3、4)。

表3 水中氨氮的含量比較 mg/L

圖3 水中氨氮的含量比較

mg/L

圖4 不同組合氨氮去除率對(duì)比

由表3、4，圖3、4可知，隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，氨氮指標(biāo)有明顯下降，說(shuō)明每種組合都對(duì)其有一定的去除能力，其中組合一(木賊/馬蹄蓮)對(duì)氨氮的去除率最高，達(dá)到98.43%。白曉龍等人的實(shí)驗(yàn)也表明馬蹄蓮對(duì)氨氮有很好的凈化效果。氮元素是植物生長(zhǎng)繁殖的必需元素之一，濕地植物在生長(zhǎng)過(guò)程中通過(guò)根系從污水中吸收氮元素，另外，濕地植物根系的輸氧功能為濕地中的微生物提供了硝化環(huán)境條件，連同濕地基質(zhì)間的反硝化環(huán)境條件，促進(jìn)了污水脫氮反應(yīng)的進(jìn)行，從而去除污水中的氮[5]。

空白對(duì)照組對(duì)氨氮去除率為68.69%，是因?yàn)榭瞻姿畼又猩L(zhǎng)大量的藻類，有研究表明藻類和一些細(xì)小的微生物，對(duì)氨氮有一定的去除效果，其中剛毛藻的去除率甚至可達(dá)90%以上[6]。

3 結(jié)論與建議

(1)從凈水效果上看，木賊和馬蹄蓮(組合1)對(duì)水中高錳酸鹽指數(shù)、氨氮的綜合去除效果最佳，去除率分別為44.19%，98.43%；鳶尾和馬蹄蓮(組合3)對(duì)高錳酸鹽指數(shù)的去除效果次之(去除率為38.14%)；鳶尾和木賊(組合2)對(duì)氨氮的去除效果次之(去除率為78.62%)；已有研究表明馬蹄蓮對(duì)水中有機(jī)物、氨氮有很好去除效果[2～5]，現(xiàn)如今對(duì)木賊的研究多以藥用價(jià)值居多，水質(zhì)凈化的研究較少，從水質(zhì)凈化角度考慮，優(yōu)先選擇木賊和馬蹄蓮(組合1)。

(2)從觀賞性上看，馬蹄蓮、鳶尾有較好的觀賞性，路易斯安娜鳶尾因品種極為豐富，花色五顏六色，水體景觀效果極佳，且四季常綠，因此具有綠化，美化、凈化水體的三重功效，可直接引植于污染水體沿岸地帶，也可在人工生物浮床種植。馬蹄蓮有發(fā)達(dá)的根系，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性很強(qiáng)，在我們實(shí)驗(yàn)期間開(kāi)了花，也側(cè)面反映出該植物有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，此外，木賊在冬季出現(xiàn)了枯萎的現(xiàn)象，但開(kāi)春后發(fā)現(xiàn)木賊有了新芽，說(shuō)明木賊并不適合種植在寒冷地區(qū)，發(fā)生了枯萎的情況，但并不代表植物死亡。建議在引用木賊的時(shí)候要充分考慮環(huán)境因素及木賊本身在冬季可能枯萎的特點(diǎn)。所以，在植物的選擇上還有許多復(fù)雜的情況可能會(huì)發(fā)生，我們這樣的前期預(yù)實(shí)驗(yàn)就變得必不可少，期望本次的研究結(jié)果可為南方地區(qū)人工濕地的景觀植物選擇能提供一定的參考，幾種植物更深入的凈化效果有待進(jìn)一步研究。

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