耐低温水生植物对富营养化水体氨态氮和硝态氮的净化效果研究

蔺芳

摘 要：选择 3种耐低温的水生植物[水生鸢尾（Iris hexagonus Hybrid）、花葉芦竹（Arundo donax var.versicolor）、石菖蒲（Acorus tatarinowii）]，以未种植植物为对照，研究了冬季低温环境下不同水生植物单独种植及其两两组合种植对富营养化水体的NH4+-N和NO3--N的净化效果。结果表明：未种植物的对照对各项指标去除效果不明显，水生鸢尾+石菖蒲2种植物均能在富营养化水体中茂盛生长，对NH4+-N和NO3--N的去除率分别为37.55%和52.82%。该组合对富营养化水体有较好的净化效果，是低温条件下适宜的水生植物组合形式。

关键词：水生植物；富营养化；氨态氮；硝态氮；净化

中图分类号 Q948.8 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2018）21-0136-02

Effects of Aquatic Plants on the Purification of Ammonia Nitrogen and Nitrate Nitrogen in Eutrophic Water Bodies

Lin fang

（School of Life Science and Technology，Xinxiang University，Xinxiang 453000，China）

Abstract：Three kinds of aquatic plants （Iris hexagonus Hybrid，Arundo donax var.versicolor，Acorus tatarinowii）with low temperature tolerance were selected，and different aquatic plants were studied under low temperature in winter.Purification effect of NH4+-N and NO3--N in eutrophic water body by planting alone and in combination.The results showed that the control of unplanted plants had no obvious effect on the removal of various indicators，both species of Iris hexagonus Hybrid + Acorus tatarinowii could flourish in eutrophic water，and the removal rates of NH4+-N and NO3--N were 37.55% and 52.82% respectively，it was a suitable combination of aquatic plants under low temperature conditions.

Key words：Aquatic plants；Eutrophication；Ammonia nitrogen；Nitrate nitrogen；Purification

随着我国社会经济的快速发展和人类活动的增加，大量工业废水和生活污水未经处理即到处排放，使许多水体中含有过高的氮、磷浓度，从而引起水体的富营养化，甚至严重富营养化状态[1]。水体富营养化不仅对水体水质产生严重影响，还会通过给水系统危害到人类的身体健康，水体的富营养化已经成为全球性亟待解决的重大课题[2]。

目前，治理水体富营养化的方法有很多，主要有物理方法、化学方法和生物方法等。其中，水生植物作为生物方法中的常规技术，具有低成本、高效、自我更新和稳定性强等优点，是处理富营养化水体的一种有效手段[3]。此外，大多数水生植物在温暖季节生长旺盛，对污水的净化效果好，但一到低温季节，这些水生植物将无法正常生长，不仅无法净化水体，还会产生新的污染[4]。因此，筛选出一些既能耐低温又能高效除磷去氮的水生植物，使其在秋冬低温季节仍能发挥净化水体的有效作用，具有十分重要的理论和现实意义。

1 材料与方法

1.1 供试植物 实验所用的3种水生植物分别为水生鸢尾、花叶芦竹和石菖蒲，均取自新乡市附近的池塘。

1.2 水生植物的栽培 用同一型号的塑料箱（500mm×380mm×300mm）种植，每箱注入污水20L，另外用铁丝网格做支撑板，支在箱边沿，不直接浸泡在污水中。在网格上以“3×4”布局，每格放入底部有孔的一次性塑料杯，放入植物，植株根系通过中间小孔浸入污水中用海绵条加以固定，保证植株3/4以上的根系浸泡在污水中。

1.3 实验设计

1.3.1 实验用水 原水采用新乡学院校区内的生活污水，将其稀释到富营养浓度范围后加入种有植物的容器。

1.3.2 实验方法 相同条件下每种植物均设3个平行样，共设计54组植物样品。另外，取不放植物的相同营养等级的污水溶液作为对照样品，对照样品3个平行样。将植物从产地取来后，先在室外光照条件下用自来水驯养5～7d后，称取鲜重为300g的植物样，用去离子水清洗根系，于2017年11月20日分别植入每个容器中。

1.3.3 结果测定 试验开始后于2017年12月1日，2017年12月21日、2018年1月5日、2018年1月25日、2018年2月5日、2018年2月25日、2018年3月5日和2018年3月25日分别取试验桶中的水样，分别测氨态氮（NH4+-N）和硝态氮（NO3--N）的质量浓度，试验周期为125d。其中，NH4+-N用纳氏试剂光度法测定[5]，NO3--N采用酚二磺酸比色法测定[6]。

2 结果与分析

2.1 NH4+-N的變化 从图1可以看出，所有处理的水体中，NH4+-N的浓度与对照相比均有所降低，但最终浓度均在1.68mg/L以上，仍处于较高水平，可见水体对NH4+-N的自净能力和植物组合对NH4+-N的处理能力均有限。去除NH4+-N效果由高到低依次是水生鸢尾+石菖蒲>花叶芦竹+石菖蒲>水生鸢尾+花叶芦竹>石菖蒲>水生鸢尾>花叶芦竹，去除率依次是

2.2 [NO-3-N]的变化 图2显示，与对照相比，各处理水体中NO3--N浓度均有较大幅度的下降，去除NO3--N效果由高到低依次是水生鸢尾+石菖蒲>水生鸢尾+花叶芦竹>花叶芦竹+石菖蒲>石菖蒲>水生鸢尾>花叶芦竹。处理结束时，以上所有处理对水体中NO3--N的去除率分别为52.82%、48.23%、43.36%、41.67%、37.24%和21.77%，分别为对照去除率

3 讨论与结论

水生植物因其具有生长周期短、成本低以及可持续作用强等诸多优点，因而在富营养化水体的净化过程中占有重要的地位。每一种水生植物对水体的净化效果不一样，不同的环境对水生植物的要求也不一样。因此，因地制宜进行适宜组合才能有效发挥水生植物的净化作用。

本研究在探讨不同水生植物的水体净化能力的同时，再对不同的水生植物进行搭配组合，探索出最佳组合模式用以修复富营养化水体。结果表明，水生鸢尾+石菖蒲这2种植物均能在富营养化水体中茂盛生长，对NH4+-N和NO3--N的去除率分别为37.55%和52.82%。该组合对富营养化水体有较好的净化效果，是低温条件下适宜的水生植物组合形式。

参考文献

[1]汪秀芳，许开平，叶碎高，等.四种冬季水生植物组合对富营养化水体的净化效果[J].生态学杂志，2013，32（2）：401-406.

[2]高冲，杨肖娥，向律成，等.pH和温度对薏苡植物床去除富营养化水中氮磷的影响[J].农业环境科学学报，2008，27（4）：1495-1500.

[3]李寒娥，李秉滔，黄耀丽，等.漂浮植物净化污水试验研究[J].水处理技术，2006，32（8）：46-49.

[4]李金中，李学菊，刘学功，等.人工沉床技术在城市景观河道中的应用及其对总磷去除效果研究[J].环境科学，2011，32（5）：1279-1284.

[5]张培丽，陈正新，裘知，等.模拟人工湿地中植物多样性对铵态氮去除的影响[J].生态学杂志，2012，31（5）：1157-1164.

[6]周小平，徐晓峰，王建国，等.3种植物浮床对冬季富营养化水体氮磷的去除效果研究[J].中国生态农业学报，2007，15（4）：102-104.

（责编：徐世红）