城市公園水生植物配置水質(zhì)凈化效果探究
——以石家莊市龍泉湖濕地公園為例

蔣曉童，董晨歆，武靜一

（石家莊市龍泉湖園林事務(wù)中心，河北石家莊 050000）

城市公園景觀水體主要來源于中水、地表匯流及降水等，隨著景觀水體靜置時(shí)間越來越長，加上后期人工維護(hù)不到位，導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化程度越來越高，水體透明度降低、水質(zhì)惡化、漂浮物增多。在景觀水體中，水生植物不僅可以營造優(yōu)美的園林景觀效果，而且能有效凈化水質(zhì)，成為“藍(lán)色空間”與“綠色空間”協(xié)調(diào)發(fā)展的關(guān)鍵點(diǎn)[1，2]。

20 世紀(jì)70 年代，我國學(xué)者開始研究將水生植物應(yīng)用于城市生活水污染治理[3]。張衛(wèi)等[4]研究發(fā)現(xiàn)，伊樂藻對(duì)水體中的總氮、氨態(tài)氮、硝態(tài)氮、總磷均有一定去除效果，且水體中的氮、磷起始濃度越高，去除效果越佳。劉淼等[5]研究發(fā)現(xiàn)，苦草、黑藻2 種沉水植物組合對(duì)水體中氮、磷有明顯的去除效果。張倩妮等[6]橫向?qū)Ρ?9 種常見水生植物，篩選出對(duì)農(nóng)村生活污水凈化效果較好的水生植物。大多研究主要集中于單種或多種植物，缺乏對(duì)挺水植物、浮水植物、沉水植物配置及景觀效果的綜合考慮。本研究以龍泉湖濕地公園為例，通過文獻(xiàn)整理和實(shí)地調(diào)研，探究水生植物配置水質(zhì)凈化效果，以期為其他城市公園提供參考借鑒。

1 龍泉湖濕地公園概況

龍泉湖濕地公園位于石家莊市，公園面積260hm2，其中，水面面積112hm2，中心湖面面積46.67hm2，整體蓄水量201 萬m3，蓄水后平均水深達(dá)3.5m。由于公園建設(shè)周期較長，且公園處于西部山前，園區(qū)的湖水承載著山前排洪及匯集降雨徑流的功能。地勢(shì)西高東低，匯入湖水水質(zhì)情況較差，作為景觀水體水質(zhì)不理想，存在富營養(yǎng)化現(xiàn)象。

龍泉湖濕地公園現(xiàn)有水生植物大部分為單品種，植物配置主要分為3 類，即水蔥+千屈菜、黃菖蒲+再力花、菖蒲+荷花，缺少浮水植物和沉水植物。試驗(yàn)選取3個(gè)采樣點(diǎn)，分別為1 號(hào)主湖區(qū)、2 號(hào)匯水湖、3 號(hào)紅葉堤西側(cè)（見圖1），以自來水為對(duì)照。由表1 可知，主湖區(qū)水質(zhì)較好，營養(yǎng)化指標(biāo)較低，3 號(hào)紅葉堤西側(cè)水質(zhì)情況較差，營養(yǎng)化指標(biāo)較高。其中，TN 含量為15.3mg/mL、TP 含量為0.5mg/mL、NH4+-N 含量為0.2mg/mL、COD 含量為60mg/mL。

表1 龍泉湖濕地公園水質(zhì)采樣情況（單位：mg/mL）

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

2.2 試驗(yàn)方法

選擇帶有玻璃頂棚且通風(fēng)良好的溫室，77cm×56cm×46cm 規(guī)格的聚丙烯塑料桶作為栽培容器，平鋪30cm 培養(yǎng)基及120L 龍泉湖營養(yǎng)化水體。每桶栽植不同植物品種苗木各3 株，共計(jì)9 株，并設(shè)置對(duì)照組，對(duì)照組中不栽植物，每個(gè)處理重復(fù)3 次，具體植物配置（見表2、圖2）。試驗(yàn)水體為龍泉湖3 號(hào)取樣點(diǎn)紅葉堤西側(cè)湖水，試驗(yàn)過程中每隔15d 檢測(cè)試驗(yàn)箱體內(nèi)水樣，共采集4 次，試驗(yàn)周期為60d，并以蒸餾水補(bǔ)充水分。測(cè)量指標(biāo)包括TP、TN、NH4+-N、COD 含量，試驗(yàn)結(jié)束后測(cè)定植物鮮重，每個(gè)指標(biāo)機(jī)械重復(fù)測(cè)量3 次，取平均值。

表2 試驗(yàn)植物配置

2.3 測(cè)定儀器及方法

選用精訊暢通電子科技有限公司生產(chǎn)的JXBS-3001-XJCDY 型號(hào)水質(zhì)測(cè)定儀及配套預(yù)制試劑（見圖3），測(cè)定水體TP、TN、NH4+-N、COD 含量。

去除率：P（%）=（C1-C0）/C1-C（C1水體中污染物初始值、C0水體中污染物終值、C 空白對(duì)照水體中污染物去除率）。

生物量變化量=種植60d 生物量-種植0d 生物量。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同植物配置組合總氮（TN）去除效果

15 組試驗(yàn)植物移栽7d 后均長勢(shì)良好，無明顯病蟲害和養(yǎng)分缺乏癥。由表3 可知，不同植物配置對(duì)水體TN含量去除率具有顯著差異。試驗(yàn)結(jié)束后，水蔥+千屈菜+芡實(shí)配置組合TN 去除率為23.53%～24.83%；黃菖蒲+再力花+荇菜配置組合TN 去除率為21.57%～25.49%；菖蒲+友誼牡丹蓮+菱配置組合TN 去除率為22.87%～24.83%；鳳眼蓮+花葉蘆竹+黑藻和睡蓮+旱傘草+伊樂藻配置組合TN 去除效率分別為30.91%～32.15%、30.78%～31.44%，凈化效果明顯優(yōu)于其他組合。

表3 不同植物配置組合對(duì)水體總氮（TN）去除效果（單位：mg/mL）

3.2 不同植物配置組合總磷（TP）去除效果

由表4 可知，不同植物配置對(duì)水體TP 含量去除率具有顯著差異。試驗(yàn)結(jié)束后，水蔥+千屈菜+芡實(shí)植物配置TP 去除率為30.00%～32.00%；黃菖蒲+再力花+荇菜植物配置TN 去除率為26.00%～30.00%；菖蒲+友誼牡丹蓮+菱植物配置TN 去除率為32.00%～34.00%；鳳眼蓮+花葉蘆竹+黑藻和睡蓮+旱傘草+伊樂藻植物配置水體TP 凈化效率分別為38.00%～40.00%、36.00%～42.16%，去除率較高，凈化效果明顯優(yōu)于其他組合。

表4 不同植物配置組合對(duì)水體總磷（TP）去除效果（單位：mg/mL）

3.3 不同植物配置組合對(duì)氨氮（NH4+-N）去除效果

由表5 可知，水蔥+千屈菜+芡實(shí)植物配置NH4+-N去除率為21.50%～22.50%；黃菖蒲+再力花+荇菜植物配置NH4+-N 去除率為23.00%～24.00%；菖蒲+友誼牡丹蓮+菱植物配置NH4+-N去除率為21.50%～23.00%；鳳眼蓮+花葉蘆竹+黑藻和睡蓮+旱傘草+伊樂藻植物配置NH4+-N去除效率分別為23.50%～25.50%、24.50%～25.00%，凈化能力較強(qiáng)，凈化效果明顯優(yōu)于其他組合。

表5 不同植物配置組合對(duì)水體氨氮（NH4+-N）去除效果（mg/mL）

3.4 不同植物配置組合對(duì)化學(xué)需氧量（COD）去除效果

由表6 可知，相較于其他指標(biāo)，不同植物配置組合對(duì)水質(zhì)COD 去除效果差異不明顯，其中，鳳眼蓮+花葉蘆竹+黑藻、睡蓮+旱傘草、伊樂藻2 組凈化效果略高于其他組合，凈化率分別為14.50%～15.00%、14.50%～15.67%。

表6 不同植物配置組合對(duì)化學(xué)需氧量COD 去除效果（mg/mL）

3.5 水生植物變化量

植物生物變化量是衡量植物生長狀況及適宜性的一項(xiàng)重要指標(biāo)，試驗(yàn)所選15 種植物均能適應(yīng)試驗(yàn)中的水質(zhì)環(huán)境。試驗(yàn)結(jié)束后，每個(gè)箱子內(nèi)植物鮮重均有增長，增重量3.06～10.98g，其中1～3 號(hào)箱增重量較大，與TN、TP 去除率呈正比。

3.6 景觀效果

水生植物的利用不僅能有效凈化水質(zhì)，而且可以豐富單調(diào)的水體景觀。由于龍泉湖濕地公園水域面積較大，可在科學(xué)配置挺水植物、浮水植物、沉水植物的基礎(chǔ)上，充分挖掘植物生長特性及空間層次的不同，能有效改善龍泉湖濕地陸地及水域空間過渡景觀效果。本研究篩選的植物配置在景觀效方面有充分的優(yōu)勢(shì)，例如，紫色、白色的睡蓮浮于水面，傘狀旱傘草挺出水面，沉水植物伊樂藻，有效提升了濕地的美學(xué)價(jià)值及景觀效果。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

綜上所述，不同水生植物配置對(duì)水質(zhì)凈化效果不同，鳳眼蓮+花葉蘆竹+黑藻和睡蓮+旱傘草+伊樂藻兩組植物配置組合對(duì)TN、TP、NH4+-N去除率較高，水體凈化效果較好。但對(duì)COD 去除效果不明顯，可采用物理方法加以輔助。此外，植物生物量變化是衡量植物生長狀況和對(duì)水環(huán)境適應(yīng)性的一項(xiàng)重要指標(biāo)，結(jié)合各個(gè)植物配置組合凈化指標(biāo)來看，水生植物生物量變化與水體凈化效果存在正相關(guān)性。

4.2 討論

鳳眼蓮屬于外來入侵物種，在具體應(yīng)用中需采取控養(yǎng)措施，防止其對(duì)原有生態(tài)系統(tǒng)造成破壞。此外，本研究采取的模擬公園濕地環(huán)境為室內(nèi)模擬，在今后的研究中，可將室內(nèi)模擬試驗(yàn)延續(xù)到公園室外的實(shí)際環(huán)境中，延長觀測(cè)周期，增加物候因素。