蒯圣龍，尹 程，張祥霖，鄭 斌

（1.安徽水利水電職業(yè)技術學院 資源與環(huán)境工程系，安徽 合肥 231603；2.合肥師范學院 化學與化學工程學院，安徽 合肥 231000）

我國的河流及湖泊的水體富營養(yǎng)化進程受人類活動的影響而大大加速，水體的富營養(yǎng)化成為亟需解決的問題.目前對受污染水體進行控制和修復的方法主要有以生物處理法為代表的傳統(tǒng)處理法和以人工濕地為代表的新興生物修復法.傳統(tǒng)的污水處理方法存在投資大、成本高、工藝復雜、易產(chǎn)生二次污染等缺點［1］.人工濕地作為生物修復的代表性工藝，具有建成時間短、投資低、凈化效果好、美化景觀等優(yōu)點［2-4］.濕地植物是人工濕地系統(tǒng)重要構(gòu)成部分，對污水的凈化起到關鍵作用［5］，但不同的植物對污水中的氮磷去除的效果不同，因此在構(gòu)建人工濕地前需要篩選出適合在污染水體中生長的植物.本試驗選取安徽省內(nèi)常見的9種植物為研究材料，通過在室內(nèi)模擬多種濃度的污水中培養(yǎng)，研究其對氮磷的凈化能力，從中篩選出凈化效果好，且適應不同濃度污水的植物，為河流及湖泊氮磷污染的生物修復提供參考.

1 材料與方法

1.1 供試植物及試驗水質(zhì)

試驗選用安徽省內(nèi)常見的9種水生植物進行對比試驗.供試植物見表1.

表1 供試植物

供試污水中的氮、磷元素濃度以目前合肥市南淝河水體中氮和磷的平均值為參考，以Hoagland營養(yǎng)液［6］為基礎，配制高、中、低3種濃度值污水，濃度值見表2.

表2 污水氮磷濃度設置

1.2 水培試驗設計

首先將采自野外的濕地植物在自來水中馴養(yǎng)2 d，然后取出用蒸餾水沖洗植物根系、晾干，選擇植株完整、長勢良好且處于相同生理期的植株作為供試植物.在10 L塑料桶中進行培養(yǎng)，每桶種養(yǎng)一種水生植物，各桶水生植物的生物量保持一致，植物根莖用打孔泡沫板固定.試驗中每種植物設置低、中、高3種濃度的污水處理組，每種濃度設置3個重復，每種濃度設置一個無水生植物的空白對照處理組.試驗期間通過添加蒸餾水來補充因植物蒸發(fā)、蒸騰和采樣所耗的水分，保持桶中水位不變.

試驗周期為15 d，分別于植物在污水的停留第0、5、10、15 d取水樣測定，考察水樣中氨氮、總氮、總磷指標的變化，從而了解各植物對污水的凈化效果，初步篩選對氮、磷有較強去除能力的植物.

1.3 測定方法

采用納氏試劑光度法測定氨氮含量；采用過硫酸鉀氧化—紫外分光光度法和過硫酸鉀消解—鉬銻抗分光光度法分別測定總氮含量和總磷含量［7］.

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)處理采用 Excel 2003及SPSS17進行處理分析，污水中污染物去除率其中c0為水體中污染物初始濃度，ci為植物在污水中停留第i天時污染物濃度.

2 結(jié)果與分析

人工濕地對氮、磷的去除機制主要包括蒸騰損失、基質(zhì)固定、微生物硝化-反硝化作用、化學吸附、沉淀作用和植物吸收［8-10］.而本試驗的培養(yǎng)過程中，沒有基質(zhì)，且本試驗進行周期較短，僅有15 d，因此除植物吸收外，水體中N，P其他損失途徑可不考慮.即水體中N，P的減少量反映植物吸收能力.

表3 不同濃度下氨氮的最終去除率

表4 不同濃度下總氮的最終去除率

2.1 氨氮的凈化效果

從表3，4的數(shù)據(jù)中可以看出，植物處理模擬污水15 d后，水體中氮濃度下降程度明顯高于空白對照組［10］.從表3中可以看出，植物對不同濃度模擬污水中氨氮的去除率不盡相同.其中低濃度下9種植物對模擬污水中氨氮的去除率在43.33%～80.83%之間，去除效果表現(xiàn)為空心菜、美人蕉、鳳眼蓮、空心蓮子草、蘆葦、菖蒲、千屈菜、水竹、水芹；中濃度下9種植物對模擬污水中氨氮的去除率在53.00%～85.64%之間，去除效果表現(xiàn)為空心菜、美人蕉、鳳眼蓮、空心蓮子草、千屈菜、水竹、蘆葦、菖蒲、水芹；高濃度下9種植物對模擬污水中氨氮的去除率在46.90%～66.70%之間，去除效果表現(xiàn)為美人蕉、空心菜、空心蓮子草、千屈菜、鳳眼蓮、蘆葦、水竹、菖蒲、水芹.植物在處理不同濃度污水5 d，10 d，15 d后，水體中氨氮濃度變化情況見圖1、圖2和圖3.

圖1 低濃度下氨氮濃度變化

圖2 中濃度下氨氮濃度變化

圖3 高濃度下氨氮濃度變化

2.2 總氮的凈化效果

從表4中可以看出，植物對不同濃度模擬污水中氮元素的去除效果也不盡相同，其中低濃度下9種植物對模擬污水中總氮的去除率在31.67%～56.55%之間，去除效果表現(xiàn)為空心菜、美人蕉、鳳眼蓮、蘆葦、菖蒲、空心蓮子草、千屈菜、水竹、水芹；中濃度下9種植物對模擬污水中氨氮的去除率在32.98%～63.08%之間，去除效果表現(xiàn)為空心菜、美人蕉、鳳眼蓮、空心蓮子草、蘆葦、千屈菜、菖蒲、水竹、水芹；高濃度下9種植物對模擬污水中總氮的去除率在27.64%～50.48%之間，去除效果表現(xiàn)為美人蕉、空心菜、鳳眼蓮、空心蓮子草、千屈菜、蘆葦、菖蒲、水竹、水芹.植物在處理不同濃度污水5 d，10 d，15 d后，水體中總氮濃度變化情況見圖4、圖5和圖6.

圖4 低濃度下總氮濃度變化

圖5 中濃度下總氮濃度變化

圖6 高濃度下總氮濃度變化

表5 不同濃度下總磷的最終去除率

2.3 植物對污水中總磷的凈化效果

從表5中可以看出，植物加入15 d后，水體中磷濃度下降程度明顯高于空白對照組，且植物對不同濃度模擬污水的凈化效果存在差異，其中低濃度下9種植物對模擬污水中總磷的去除率在47.36%～85.83%之間，去除效果表現(xiàn)為空心菜、美人蕉、鳳眼蓮、空心蓮子草、水芹、蘆葦、水竹、菖蒲、千屈菜；中濃度下9種植物對模擬污水中總磷的去除率在73.33%～89.68%之間，去除效果表現(xiàn)為美人蕉、空心菜、空心蓮子草、水芹、水竹、蘆葦、鳳眼蓮、千屈菜、菖蒲；高濃度下9種植物對模擬污水中總磷的去除率在68.49%～79.78%之間，去除效果表現(xiàn)為空心菜、美人蕉、鳳眼蓮、空心蓮子草、水芹、蘆葦、水竹、菖蒲、千屈菜.植物在處理不同濃度污水5 d，10 d，15 d后，水體中總磷濃度變化情況見圖7、圖8和圖9.

圖7 低濃度下總磷濃度變化

圖8 中濃度下總磷濃度變化

圖9 高濃度下總磷濃度變化

3 結(jié)論

本試驗所選的9 種植物對模擬污水都有不同程度的凈化作用，9 種植物在15 d 時，氨氮去除率在43.33%～85.64%之間，總氮去除率在31.67%～63.08%之間，總磷去除率在47.36%～89.68%之間，且相同濃度污水環(huán)境中氮、磷元素的去除率隨植物在污水中的停留時間延長而增加.

每種植物對不同濃度模擬污水中氨氮、總氮及總磷的去除率存在差異，表現(xiàn)為：植物在中濃度污水環(huán)境中對氮磷元素的去除率均高于其在低濃度和高濃度中的去除率，這可能是由于低濃度模擬污水的氮、磷含量較低，不利于植物自身的新陳代謝，導致其直接吸收及間接作用的降低，從而影響其去除率；而高濃度模擬污水中氮、磷含量過高，一方面可能是植物吸收能力有限，由于處理時間較短，導致去除率較低，另一方面也可能是由于氮磷濃度過高對植物造成了脅迫，從而影響植物對污水的凈化效率.

通過數(shù)據(jù)對比，空心菜和美人蕉2種植物對3種濃度的模擬污水的氮磷去除率均在9種植物中最高.這表明這2種植物相對于其他幾種植物凈化效果最優(yōu)，且具有更強的適應性，而空心菜是生活中常見的食用蔬菜，美人蕉在花卉市場也有一定的經(jīng)濟價值.因此空心菜和美人蕉是較為理想的污水凈化植物.

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