基于水生植物的水體富營養(yǎng)化污染防治技術(shù)研究

文章編號：1674-6139（2025）06-0109-04

中圖分類號：X52文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

Water Eutrophication Pollution Control Technology Based on Aquatic Plants

Yao Xinqiang

（ZhoukouDetachmentofEcologyandEnvironmentComprehensiveAdministrativeLawEnforcement，Zhoukou466ooo，China）

Abstract：Eutrophicationleadstotheproliferationoflgaeinwaterbodies，resultingintheformationoflgalblooms.Thesealgae consumealargeamountofdisolvedoxygen，leadingtodeteriorationofwaterquaityandafectingthesurvivalofaquaticoganisms. Therefore，atechnologyforpreventingandcontrolingutropicationpolutioninwaterbdiesbasedoaquaticplantsisproposedTe studyselectedultiplequaticlantsithgoodpuificationabilityroughcombnationoflaboratorysmulationandfieldalication itmeasuredandalyedthabsoptionofutrientssuchstrogenndosphusbyquaticplantsatdfrentgowthsagsnd servetheefectsofdiferentaquaticplantsoneutrophicwaterbodies.Theresultsshowedthataquaticplantscanabsorbnitrogenphos phorusandothersubstancesintewaterduringtheirgrowthprocess，andtheficiencyvariesatdiferentgrowthstages.Aquaticplants haveasignificantoleineducingutropicationofaterodiesmprovingwaterqualityandfurtherehancingteselfpurificatioability of water bodies.

Keywords;eutrophicationpolution；aquaticplants；nutrients；polutionpreventionandcontrol；waterqualityoptimization

前言

大量營養(yǎng)物質(zhì)通過不同途徑進(jìn)入湖泊、水庫、河流等水體，導(dǎo)致水體中營養(yǎng)物質(zhì)含量急劇增加[1-3]這些營養(yǎng)物質(zhì)為藻類和其他水生植物提供了豐富的養(yǎng)分，促使其迅速繁殖，形成“水華”或“赤潮”。水華尤其是藍(lán)藻水華不僅破壞水體的生態(tài)平衡，還會消耗大量溶解氧，導(dǎo)致水體缺氧，影響魚類等水生生物的生存[4-6]。此外，水華還可能產(chǎn)生有害物質(zhì)，對人類健康造成威脅。

引起水體富營養(yǎng)化污染的原因有很多，主要原因包括內(nèi)源污染和外源污染兩種[7]。對于外源污染，更多來自城市廢水等的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，內(nèi)源污染為水體自身各種有機(jī)物或其他營養(yǎng)物質(zhì)長時(shí)間地積累[8]。在自然條件下，水體中的營養(yǎng)鹽一般能達(dá)到自凈平衡，不會發(fā)生富營養(yǎng)化。然而，一旦受城市內(nèi)工業(yè)或農(nóng)業(yè)排放污水等影響，在水體中排放大量營養(yǎng)物質(zhì)（如氮、磷）時(shí)，極易造成藻類及其他微生物過度生長繁殖，破壞正常的水循環(huán)和生態(tài)平衡。由于內(nèi)源污染的治理較為容易，而外源污染的治理需要消耗大量資源、成本較高，故對于內(nèi)源污染防治技術(shù)研究較多。對于外源污染來說，已有研究表明[9]，水生植物根系發(fā)達(dá)，在治理外源污染水體有很大優(yōu)勢，因此，提出基于水生植物的水體富營養(yǎng)化污染防治技術(shù)。

材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料準(zhǔn)備

水生植物作為水生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，與水體的富營養(yǎng)化污染有著密切的關(guān)系。一方面，水生植物通過吸收養(yǎng)分參與水體的物質(zhì)循環(huán)和能量流動，對維持水生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定具有重要作用。另一方面，水生植物的生長和繁殖也受到水體富營養(yǎng)化污染的影響。因此，試驗(yàn)以鳳眼蓮、菱角和黑藻水生植物為研究對象，分析水生植物與水體富營養(yǎng)化污染之間的關(guān)系，探討水生植物在富營養(yǎng)化污染過程中的作用機(jī)制。試驗(yàn)所用水生植物對應(yīng)的屬性內(nèi)容見表1。

為保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，試驗(yàn)所用到的試驗(yàn)材料需經(jīng)處理后再進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)，并多次使用。具體操作過程如下：

（1）根據(jù)不同季節(jié)水體富營養(yǎng)化污染水質(zhì)的變化情況，從試驗(yàn)基地連續(xù)一年內(nèi)采集水樣，并在每個(gè)季節(jié)調(diào)整采樣頻率以更準(zhǔn)確地反映季節(jié)性變化。水樣采集后，經(jīng)過嚴(yán)格的預(yù)處理流程，包括但不限于過濾、離心等方法，以去除懸浮物并減少其他物理干擾。預(yù)處理方法的選擇應(yīng)基于當(dāng)前季節(jié)水體污染特性的分析結(jié)果：

夏季：由于水溫較高，生物活動旺盛，水體中磷、氨氮、亞硝酸鹽氮等富營養(yǎng)化指標(biāo)可能較高。此時(shí)，可考慮使用過氧化氫進(jìn)行初步氧化處理，以減少有機(jī)物干擾并穩(wěn)定氮磷形態(tài)，同時(shí)注意控制處理時(shí)間和濃度，避免對后續(xù)分析造成負(fù)面影響。

冬季：水溫較低，生物活動減緩，水體中磷、亞硝酸鹽氮含量可能相對較低。在此季節(jié)，可采用氯化銨等較溫和的試劑進(jìn)行預(yù)處理，或者減少化學(xué)處理的步驟，以更好地保留水樣的原始狀態(tài)。

（2）試驗(yàn)操作過程。試驗(yàn)期間，為了模擬自然水體的動態(tài)變化過程，設(shè)計(jì)連續(xù)進(jìn)水出水的系統(tǒng)控制連續(xù)進(jìn)水出水，并固定水力停留時(shí)間為 ，控制水溫為恒溫 25^°C ，每天的光照時(shí)間為 ^12h 。基于以上準(zhǔn)備，進(jìn)行試驗(yàn)：

步驟1：在清洗并擦干所有儀器設(shè)備后，將預(yù)處理后的水樣加入裝有 pH 計(jì)、溫度計(jì)、超純水機(jī)等設(shè)備的培養(yǎng)皿中（見圖1）。

步驟2：在培養(yǎng)過程中定期取樣，使用超純水機(jī)進(jìn)行測定，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可比性。

步驟3：采用統(tǒng)計(jì)分析方法對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以評估富營養(yǎng)化污染物的去除效果。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

研究以3種常見水生植物鳳眼蓮、菱角和黑藻作為研究對象，在獲得樣品后，使用基本培養(yǎng)液模擬富營養(yǎng)化污染水體，培養(yǎng)液的配方如下：

（1）TN：濃度為 8mg/L 。試劑為 KNO₃+NH₄Cl 數(shù)量為 28.9+15.3mg/L， 0

（2）TP：濃度為 2mg/L_? 。試劑為 KH₂PO₄ ，數(shù)量為8.3mg/L 。

（3）Ca：濃度為 32mg/L 。試劑為 CaCl₂ ，數(shù)量為 88.8mg/L 。

（4）K/CI：濃度為 6/64mg/L 。試劑為 K₂S0₄ ，數(shù) 量為 13.4mg/L 0

（5） Mg/SO₄ ：濃度為 12/63mg/L 。試劑為Mg₂SO₄ ，數(shù)量為 123mg/L 0

培養(yǎng)液中銨態(tài)氮與硝態(tài)氮的質(zhì)量比為 1：1 。試驗(yàn)中主要針對水生植物對富營養(yǎng)化水體的污染防治情況的研究，在試驗(yàn)研究中以不同水生植物和植物的生長階段作為試驗(yàn)條件，從富營養(yǎng)化污染水體中總氮、總磷表觀去除率、體內(nèi)吸收量以及溫度 ??pH 值、DO作為試驗(yàn)指標(biāo)，分析水生植物的凈化能力。

1.3 分析方法

試驗(yàn)初期，富營養(yǎng)化污染水體各項(xiàng)理化指標(biāo)變化較快，需要每隔一天采集一次水樣，隨著水體中氮、磷的變化，后期適當(dāng)調(diào)整采樣頻率，每隔3天采集一次水樣。采集表層富營養(yǎng)化污染水樣后，帶回實(shí)驗(yàn)室使用多功能水質(zhì)分析儀測定水生植物環(huán)境參數(shù)，同時(shí)測定其中的 TN，TP，pH 值等指標(biāo)，對于不同的指標(biāo)采用的方法分別是奈氏比色法、鉬銻抗分光光度法以及pH測定儀。對于各個(gè)指標(biāo)的測定結(jié)果，使用Excel統(tǒng)計(jì)軟件整理與分析。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1不同水生植物對氮、磷污染去除率的結(jié)果分析

富營養(yǎng)化污染水體中的氮磷污染是造成水體富營養(yǎng)化的主要原因，不同水生植物對水體中總氮、總磷的吸收也有所不同。以總氮、總磷污染去除率作為指標(biāo)，分析富營養(yǎng)化污染水體處理前后污染物濃度的變化。由于水生植物在不同生長階段具有不同的去污表現(xiàn)力，在試驗(yàn)分析中，按照水生植物的生長狀態(tài)劃分三個(gè)階段，分別是生長初期階段、生長快速階段、生長緩慢階段。不同水生植物總氮、總磷污染去除率統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。

通過表2中數(shù)據(jù)可以看出，在三種水生植物中，水葫蘆的總氮、總磷污染去除率最高，在不同的生長狀態(tài)下都表現(xiàn)良好，其次是菱角，最后是黑藻。對于水體中氮污染去除率的表現(xiàn)，水葫蘆的表現(xiàn)最佳，分別是 99.67±0.28% 、 96.41±2.06% 、 63.34±3 31% ，水葫蘆即使在不同的生長階段，對水體中氮污染去除率均高于其他水生植物。另外分析各水生植物的自身吸收能力可知，在三個(gè)生長階段中，在水生植物生長初期對水體中氮污染去除效果最好。

對于水體中磷污染去除情況，同樣是水葫蘆表現(xiàn)最好，分別是 92.67±3.62%.93.05±20.96% /98.36±6.82% ，其次是黑藻，在各個(gè)階段對水體中磷污染去除率為 89.96±3.22%.73.62±20.55% （87.36±6.28% ，最后是菱角，對于水體中磷污染去除表現(xiàn)一般。另外，在三個(gè)不同的生長階段，三種水生植物能力各不相同，菱角和黑藻在生長初期階段對水體中磷污染去除率最好，而水葫蘆在生長緩慢階段對水體中磷污染去除率最好。

2.2不同水生植物對水體環(huán)境因子的影響分析

除了水生生物的種類、生長階段，研究水生植物對水體環(huán)境因子的影響也是分析富營養(yǎng)化污染水體的重要指標(biāo)。水生植物對富營養(yǎng)化污染水體中營養(yǎng)物質(zhì)具有較強(qiáng)的吸收和降解作用，且植物根系發(fā)達(dá)，通過吸收和降解作用可有效降低水體pH值，并且受到不同溫度的影響。但植物在生長過程中會消耗大量養(yǎng)分和能量，同時(shí)也會釋放出一定的化學(xué)物質(zhì)，進(jìn)而對水體pH值產(chǎn)生一定的影響。以溶解氧含量（DO） ??pH 值、溫度為指標(biāo)，綜合富營養(yǎng)化污染水體的多項(xiàng)環(huán)境因子分析水生植物的污染防治能力。結(jié)果見表3。

根據(jù)表3中結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同水生植物處理對富營養(yǎng)化污染水體pH值的影響效果不同。在相同的水生植物生長階段，各個(gè)植物的溫度差別不大，在三個(gè)階段中，植物快速生長階段的溫度要高于另外兩個(gè)階段，其中緩慢生長階段的溫度最低。對于各個(gè)水生植物的DO含量，在相同的生長階段，比較不同的水生植物，種植黑藻的水體DO更高，DO最低的植物是菱角，如在生長初期階段，菱角處理DO的平均值為 0.37mg/mL ，黑藻處理DO的平均值為 2.86mg/mL 。在三個(gè)生長階段中，水生植物在快速生長階段的DO值最低。從pH值的變化分析可知，各個(gè)水生植物的pH值差別不大，在前兩個(gè)生長階段，種植水葫蘆的水體pH值最小，黑藻生長的水體pH值最大；在快速生長階段，同樣是種植黑藻的水體pH值最大；在緩慢生長階段，菱角處理的pH值最小，種植黑藻的水體pH值最大。

3結(jié)論

水生植物作為自然的生態(tài)凈化者，在防治水體富營養(yǎng)化污染方面展現(xiàn)出了巨大的潛力。隨著世界各國對水體富營養(yǎng)化污染問題的日益重視，各種防治技術(shù)也相繼應(yīng)運(yùn)而生。在大量防治技術(shù)中，與常規(guī)的水體富營養(yǎng)化污染治理方法相比，水生植物污染防治修復(fù)技術(shù)具有低能耗、低成本、易操作、不需額外投資等優(yōu)點(diǎn)。文章深入探討了基于水生植物的水體富營養(yǎng)化污染防治技術(shù)，以期為解決這一環(huán)境問題提供新的思路和方法。經(jīng)過一系列的研究與實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)水生植物在吸收富營養(yǎng)化污染水體中的營養(yǎng)物質(zhì)、改善水質(zhì)方面具有顯著效果。同時(shí)，不同種類的水生植物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收能力也有所差異，這為實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)具體情況選擇適合的水生植物提供了依據(jù)。

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