河蚌和水培植物组合协同净化水体的效果研究

邢浩春+杨杰+李志亮+叶嘉+焦云红+陈建中+葛水莲+郭海燕

摘 要：本试验研究底栖动物背角无齿蚌（Anodonta woodiana）与水培植物白掌（Spathiphyllum kochii）和降糖草（Gynura divaricata DC）协同净化水质效果，为室外生态浮床技术奠定基础。室内进行动植物组合处理供试水样，测定TN、TP、叶绿素a的去除率和水体浊度。处理组对TN去除率依次为降糖草>白掌>河蚌降糖草组合>河蚌白掌组合，无显著差异（P>0.05）；降糖草对水体中TP去除率最高为63%，与其它处理组有显著差异（P<0.01）；有河蚌的处理组容易使水体的浊度上升。综合考虑降糖草和河蚌降糖草组合更适合在室外富营养化水体中生长，兼具生态和景观美化效果，可为水产养殖水体及景观水体进行生态修复提供参考。

关键词：背角无齿蚌； 水培植物； 协同；净化水体

1 材料和方法

1.1 试验材料

背角无齿蚌选取健康活波、大小体重均匀的进行试验用。白掌和降糖草，洗净根部珍珠岩和蛭石等，在清水中水培驯化两周，挑选植株健康、根部均匀、叶面无明显伤痕的进行试验用。

试验用水取自邯郸市支漳河小北堡段的富营养化水体，水质初始值为：总氮（TN）、总磷（TP）浓度分别为10.28±0.28 mg/L、0.78±0.08 mg/L。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计 在水族箱（70 cm×40 cm×40 cm）中注入试验用水，水位高设定为30 cm。试验设定6个处理，3个平行：处理1为空白对照；处理2是河蚌白掌组合；处理3是水培白掌；处理4是河蚌降糖草组合；处理5是水培降糖草；处理6是养殖河蚌。试验在自然光照下进行，时间为32 d。试验开始后0 d、5 d、11 d、18 d、25 d、32 d分别进行水样采集和测定。试验过程中不换水，仅添加蒸馏水来补充蒸发和植物蒸腾所散失的水量。

1.2.2 河蚌和水培植物的处理方法 做成植物浮床，采用平整的泡沫板固定植株漂浮在水面上，泡沫板均匀打孔个，插入白掌和降糖草，使其根部约4/5浸入水体中。

1.2.3 测定方法 总氮（TN）采用碱性过硫酸钾消解-紫外分光光度法，总磷（TP）采用过硫酸钾消解-钼锑抗分光光度法。

1.2.4 数据计算 去除率=（C0-C1）/C0×100，其中C0为水样指标的初始浓度，C1为经处理后该水样指标的浓度。

1.2.5 数据分析 采用Excel统计软件进行数据处理分析。

2 结果

2.1 不同处理组对试验水体中TN的去除效果

在实验室内用 河蚌、水培植物、河蚌和水培植物不同组合对试验用水体进行处理后，水体中TN浓度随时间延长有一定的变化（见图1）。河蚌作用水体时会引起TN浓度增加，主要是由于河蚌自身在代谢过程中释放大量氨氮所致； 白掌、 降糖草、河蚌降糖草组合及河蚌白掌组合作用于水体时，随时间的延长总氮浓度呈现出先上升后下降的趋势。这可能是起初 植物或动植物组合对水体有个适应性，且动物代谢会产生一定的氮。之后随时间推移，各处理组对氮的吸收逐渐增多，TN浓度逐渐减少。

方差分析显示，四个处理组对水体中TN的去除率依次为降糖草>白掌>河蚌降糖草组合>河蚌白掌组合，无显著差异（P>0.05）。

2.2 不同处理组对水体中TP的去除效果

在实验室内用河蚌、 水培植物、河蚌和水培植物不同组合对试验用水体进行处理后，各处理组水体中TP浓度的变化趋势有相近之处（见图2），先下降较快后下降较慢，最后处于相对平衡。说明水培白掌、水培降糖草、白掌河蚌组合和降糖草河蚌组合在室内环境中都能相对容易适应受污的水体环境。

方差分析表明，降糖草对水体中TP去除率最高为63%，与其它处理组有显著差异（P<0.01）。

2.3 不同处理组水体中叶绿素a的去除效果

叶绿素a可以反映出水体中藻类现存量，作为评价水质富营养化的重要指标。试验结果表明（图3），有河蚌的处理组叶绿素a浓度随时间延长有所降低，降糖草河蚌组合对水体中叶绿素a的去除率可达36%。说明水体中加入河蚌对水体中叶绿素a的降低有一定的效果。

2.4 不同处理组水体中懸浊度的去除效果

结果表明， 白掌、 降糖草、白掌河蚌组合和降糖草河蚌组合都能够快速的改变水体的浊度。相比较来说，各组合对水体中悬浊度的净化力为：降糖草>白掌>河蚌与降糖草>河蚌与白掌>河蚌。两种植物都能将颜色发灰绿、浊度较高的试验用水净化为比较清澈的水体，加入动物之后对水体悬浊度改善效果在一段时间以后变得下降，原因可能是在植物中加入河蚌之后，河蚌是滤食性动物，一段时间后排放的排泄物极有可能影响水中的悬浊度。

3 结论

白掌、 降糖草、降糖草河蚌组合、白掌河蚌组合作用于水体时，对TN去除率没有显著差异（P>0.05），降糖草和白掌组对TN的去除率相对较高；四个处理组在室内环境中都能相对容易适应受污的水体环境，试验初就表现出对磷有很好的吸收能力，降糖草对水体中TP去除率最高为63%，与其它处理组有显著差异（P<0.01）；有河蚌的三个处理组叶绿素a浓度随时间延长明显降低。四个处理组都能够快速的改变水体的浊度，动植物组合中河蚌降糖草组合净化效果更好，但有河蚌的处理组容易使水体的浊度上升。

综述以上结果， 植物降糖草对水体的TN、TP、叶绿素a和浊度的去除效果最好，在动植物组合中河蚌降糖草组合各指标也表现出比较好的结果。水培降糖草和水培白掌作为药用植物和观赏花卉有很好的经济和景观美化效果，但基于水培植物对光照的耐受性不同，在室外有一定的局限性，综合考虑降糖草和河蚌降糖草组合更适合在室外受污水体中生长，可以探索进行下一步的室外景观水体、水产养殖水体和河道等净化试验，以达到最高的生态效益、景观效益与社会收益。

（收稿日期：2016-07-06）