許健+姜登嶺+王忠振+高雪+楊楓楠+王森

摘 要 本實(shí)驗(yàn)以唐山市南湖生態(tài)水為主要研究對(duì)象進(jìn)行各指標(biāo)的測(cè)定，唐山市南湖生態(tài)水匯集了生活污水、雨水還有工業(yè)廢水，水的凈化過(guò)程中，水的凈化過(guò)程中還含有一定的污染物，包括易導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的氮、磷等無(wú)機(jī)和有機(jī)養(yǎng)分，由于實(shí)驗(yàn)室條件的限制。擬采用模擬人工浮島的方法利用水生植物對(duì)廢水的處理作用來(lái)研究水生植物對(duì)南湖生態(tài)水凈化處理效果。主要研究用分光光度計(jì)檢測(cè)檢測(cè)不同光線波長(zhǎng)下的分光光度值，計(jì)算樣品的吸光值，從而間接測(cè)出水中N、P濃度。水生植物自身吸取一部分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)同時(shí)為水生微生物的生存、降解和營(yíng)養(yǎng)物提供了必要的物質(zhì)和好氧條件。因此水生植物可以降低水中N、P的濃度，從而達(dá)到廢水部分指標(biāo)處理的效果。

關(guān)鍵詞 南湖生態(tài)水；富營(yíng)養(yǎng)化；人工浮島；分光光度計(jì)

中圖分類號(hào) X7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2016）160-0126-03

隨著工業(yè)的發(fā)展以及人們生活廢水的排放，自然水體的富營(yíng)養(yǎng)化及污染問(wèn)題愈來(lái)愈嚴(yán)重，天然水體的污染不僅影響了人們的正常生活而且對(duì)城市的形象同樣造成嚴(yán)重的損害，所以天然水體的有效治理迫在眉睫，在唐山南湖生態(tài)公園改造是開(kāi)灤煤礦塌陷區(qū)形成后開(kāi)始的并使其成為更完善的生態(tài)園的建設(shè)與發(fā)展。特別是將要迎接2016園博會(huì)的舉行，所以本實(shí)驗(yàn)采用南湖實(shí)地取水的方法，以南湖水作為已受富營(yíng)養(yǎng)化影響的受污染水的研究對(duì)象。人工浮島[1]技術(shù)已在世界范圍內(nèi)進(jìn)行了廣泛的研究，它的凈水原理是利用植物因自身生長(zhǎng)需求對(duì)含N、P等元素進(jìn)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)行吸收[2]以及根部微生物對(duì)污染物質(zhì)的降解從而達(dá)到凈水的作用，該技術(shù)在凈化水質(zhì)同時(shí)又能美化生態(tài)環(huán)境[3]，這為該技術(shù)的實(shí)際運(yùn)行奠定了可行的基礎(chǔ)，因?yàn)椴煌参飳?duì)環(huán)境的適應(yīng)能力及對(duì)污染物的吸收能力的不同，所以選擇能更好適應(yīng)本地環(huán)境且有較好凈水作用的植物至關(guān)重要。本實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)研究最終選定水葫蘆、水芙蓉和千屈菜3種植物進(jìn)行不同組合研究浮島對(duì)氮磷元素的去除能力以探索最好的最高效的浮島構(gòu)建植物。

1 材料和方法

1.1 植物

本實(shí)驗(yàn)采用水葫蘆、水芙蓉和千屈菜3種植物作為實(shí)驗(yàn)植株，所用植物均來(lái)自土培苗且再經(jīng)過(guò)3周水培保證各植株發(fā)育完善且根系發(fā)達(dá)后再用于實(shí)驗(yàn)。

1.2 儀器與材料

16L方桶8個(gè)；浮島基質(zhì)由聚苯乙烯發(fā)泡沫板制成[4]，每個(gè)板上打孔4～6個(gè)；細(xì)鐵絲20m，剪刀，油性筆；紫外分光光度計(jì)；高溫消解鍋。

1.3 水樣

取自小南湖生態(tài)區(qū)，然后再配置并加入藥品四水硝酸鈣、硝酸鉀、硝酸銨，磷酸二氫鉀以達(dá)到水體富營(yíng)養(yǎng)化的研究需求，配置完畢后水樣的N、P含量如表1。

1.4 試驗(yàn)方法

首先構(gòu)建人工浮島，分別在16L水桶中注入2/3水，在事先打好孔的泡沫板上安置好各自植物確保每個(gè)浮島有6個(gè)植株以控制變量，然后把構(gòu)建好的浮島在學(xué)?；ǚ勘Ｗo(hù)起來(lái)免除外界的干擾，為保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有更好的參照性設(shè)置空白水樣和無(wú)植物組作為對(duì)照浮島具體構(gòu)建情況如下表2，構(gòu)建浮島實(shí)景如圖1。定時(shí)采集水樣并對(duì)采取指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量并分析得出結(jié)論。

水質(zhì)檢測(cè)方法：測(cè)總氮（TN）：堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法[5]；

測(cè)總磷（TP）：鉬酸銨分光光度法。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 TN的去除效果

測(cè)量并記錄初始TN的含量，今后每隔5天測(cè)試各浮島中水質(zhì)的TN濃度，繪制圖表并計(jì)算最后各個(gè)浮島的對(duì)TN的去除率，各浮島中TN含量隨測(cè)量時(shí)間的變化如圖2所示。

由圖2可知所有浮島中TN的含量均呈現(xiàn)由多變少的趨勢(shì)，在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前15天TN的變化率相對(duì)快一些，第10天以后TN的變化趨勢(shì)相對(duì)減緩，最后基本達(dá)到平衡，在無(wú)水植物的浮島中TN含量也呈下降的趨勢(shì)，這是由于水體中微生物的降解作用，但有植物的其他浮島與其相比最終TN含量能降至更低。另一方面從圖中可以看出第4組及由3種植物組成的浮島對(duì)TN的凈化能力更好，其他由2種植物組成的浮島對(duì)TN的消除能力基本相似。

計(jì)算各個(gè)浮島最終對(duì)TN的去除率并繪制圖3。

由圖3可知就去除率而言有浮島植物相比于無(wú)浮島植物的去除率有顯著提高，由水葫蘆，千屈菜，水芙蓉3種植物組成的人工浮島去除率最高，大概為85%，其他3組有兩種植物組合的浮島去除率相近大概在78%～80%，其中水葫蘆+千屈菜>水葫蘆+水芙蓉>水芙蓉+千屈菜。

2.2 TP的去除效果

測(cè)量并記錄初始TP的含量，今后每隔5天測(cè)試各浮島中水質(zhì)的TP濃度，繪制圖表并計(jì)算最后各個(gè)浮島的對(duì)TP的去除率，各浮島中TN含量隨測(cè)量時(shí)間的變化如圖4所示。

由圖4可知類似于圖2的結(jié)論所有浮島TP的含量均呈現(xiàn)由多變少的趨勢(shì)，在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前15天TP的變化率相對(duì)快一些，第10天以后TP的變化趨勢(shì)相對(duì)減緩，最后基本達(dá)到平衡，在無(wú)水植物的浮島中TP含量也呈下降的趨勢(shì)，這是由于水體中微生物的降解作用，但有植物的其他浮島與其相比最終TP含量能降至更低且最終TP的含量非常低大概為0.01～0.03。另一方面從圖中可以看出第4組也就是有三種植物組成的浮島對(duì)TP的凈化能力更好最終TP的含量大概為0.015，其他有兩種植物組成的浮島對(duì)TP的含量稍微高一些大概范圍為0.023～0.031.。

計(jì)算個(gè)各浮島最終對(duì)TP的去除率并繪制圖5。

由圖5可知就去除率而言有浮島植物相比于無(wú)浮島植物的去除率有顯著提高，由水葫蘆，千屈菜，水芙蓉3種植物組成的人工浮島去除率最高，大概為97%其他三組有兩種植物組合的浮島去除率相近大概在93%～95%，接近100%說(shuō)明這4種浮島組合能夠?qū)P有較強(qiáng)的去除作用。其中水芙蓉+千屈菜>水葫蘆+水芙蓉>水葫蘆+千屈菜。此外常常稱磷為富營(yíng)養(yǎng)化的限制因子[6]，所以該組合非常有效。

3 結(jié)論

1）人工浮島技術(shù)在前10天對(duì)自然水體中TN、TP的去除效果非常明顯且效率高，之后25天左右去除效果緩慢最終達(dá)到平衡。

2）3種植物組合形成的浮島對(duì)無(wú)論TN還是TP的去除能力最高，說(shuō)明此3種植物組合構(gòu)成的浮島對(duì)南湖本地生態(tài)水有很好的去除效果，該研究結(jié)果在經(jīng)過(guò)一些研究后很有可能運(yùn)用于實(shí)踐。

3）人工島對(duì)TP的去除效果更極顯著，當(dāng)然對(duì)TN的去除能力也非常高。

參考文獻(xiàn)

[1]IPCC，氣候變化2007：綜合報(bào)告[R].2008：104.

[2]由文輝，劉淑緩.利用人工基質(zhì)無(wú)土栽培經(jīng)濟(jì)植物凈化富營(yíng)養(yǎng)化水體的研究[J].北京大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，1999，35（4）：518-522.

[3]徐新華，王昕，姜虹，等.江浙滬地區(qū)廢物溫室氣體排放及減排措施[J].污染防治技術(shù)， 1996，9（3）：154-158.

[4]趙祥華，田軍.人工浮島技術(shù)在云南湖泊治理中的意義及技術(shù)研究[J].云南環(huán)境科學(xué)，2005，24（S1）：130-132.

[5]Cacoo G， Ferrari G， Saccomani M. Pattern of sulfate uptake furing elongation in maize： its correlation with productivity[J].Physiol. Plant.1980，48（3）：375-378.

[6]David L C. The role of phosphorus in the eutrophication of receiving water； a review[J]. J.Enviorn.Qual.，1998，27：261-266.