楊春娣，張 蕊，馮秀芝

(西安建筑科技大學(xué)華清學(xué)院,陜西 西安 710043)

水體富營(yíng)養(yǎng)化是指在人類活動(dòng)的影響下，為生物所需的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)大量進(jìn)入湖泊、水庫(kù)、河流和海灣等緩流水體，引起藻類及其他水生生物迅速繁殖，水體溶解氧下降，水質(zhì)惡化，魚(yú)類及其他生物大量死亡的現(xiàn)象。景觀水體多為靜止或流動(dòng)性差的封閉緩流水體，其水域面積小，與人居環(huán)境聯(lián)系緊密，水體自凈能力差，極易發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化及藻華，嚴(yán)重影響水體生態(tài)和周圍環(huán)境[1]。生態(tài)修復(fù)技術(shù)是污染景觀水體治理和修復(fù)的重要手段。生態(tài)修復(fù)處理系統(tǒng)中水生植物的構(gòu)建也已經(jīng)成為環(huán)境領(lǐng)域和水生生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一[2-5]。

本文以某護(hù)城河景觀水體為研究對(duì)象，在測(cè)定水中TN、TP、COD等指標(biāo)的基礎(chǔ)上，選取可以越冬的浮水水仙和沉水金魚(yú)藻，在河水最易發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化的秋冬季節(jié)進(jìn)行持續(xù)一個(gè)多月的植物吸收處理，以期對(duì)類似的景觀水體的富營(yíng)養(yǎng)化污染研究與治理提供參考。

1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

本驗(yàn)?zāi)M自然條件，玻璃缸置于有陽(yáng)光的室外走廊。實(shí)驗(yàn)時(shí)間2018-11-25至2019-12-28，共34天。選擇剛出芽的水仙、長(zhǎng)勢(shì)良好的金魚(yú)藻做為實(shí)驗(yàn)植物，并進(jìn)行訓(xùn)化。試驗(yàn)前用靜置1 d的自來(lái)水將野外采回的植物沖洗干凈，然后用蒸餾水清洗，自然風(fēng)干5 min后稱重。

實(shí)驗(yàn)共設(shè)一個(gè)對(duì)照組和兩個(gè)平行組。對(duì)照組為原水，平行組為兩個(gè)處理樣。兩個(gè)處理樣各有植物約1kg，植物按散點(diǎn)方式放置，盡量做到排布勻稱。同時(shí)玻璃缸中無(wú)淤泥和石子，排除了來(lái)自淤泥、石子的氮磷干擾。

試驗(yàn)采用室內(nèi)自然光照，并添加蒸餾水以補(bǔ)充水分的蒸發(fā)．實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，每隔5d取一次水樣，并分別測(cè)定總氮(TN)、總磷(TP)、化學(xué)耗氧量(CODcr)和重量。

圖1 實(shí)驗(yàn)植物金魚(yú)藻、水仙

圖2 未放植物的河水(對(duì)照組)

圖3 組合植物處理的河水(平行組1)

圖4 實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的外部環(huán)境

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 組合植物的生長(zhǎng)變化

表1 組合植物生長(zhǎng)變化表

實(shí)驗(yàn)期間的氣溫變化在-4～22℃之間，組合植物平行組1和平行組2初始鮮重分別為997.2g和997.9g，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的鮮重分別為1545.5g和1429.2g，分別增重了54.98%和43.22%。從表1統(tǒng)計(jì)的生長(zhǎng)情況來(lái)看，組合植物在秋冬季節(jié)仍具有較強(qiáng)生命力，使之具備了修復(fù)富營(yíng)養(yǎng)化水體的能力。

2.2 TN的凈化效果

表2 TN的測(cè)定值

圖5 組合植物對(duì)水中TN的去除效果

從圖5可以看出，試驗(yàn)植物組對(duì)總氮的有一定的凈化效果，整體呈下降趨勢(shì)。從組合植物放置水中第五天開(kāi)始，水中的TN開(kāi)始有明顯下降趨勢(shì)，在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到12時(shí)TN的去除效果達(dá)到最好，其最佳去除率達(dá)到42%。其后幾天由于天氣原因，持續(xù)去除效果不明顯，在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行22天時(shí)氣溫急劇下降，部分植物生長(zhǎng)狀態(tài)不好，一部分植物有腐爛跡象，在22天直至實(shí)驗(yàn)32天結(jié)束這一時(shí)間段，由于部分植物死亡，造成數(shù)據(jù)反彈。

2.3 TP的凈化效果

表3 TP的測(cè)定值

圖6 組合植物對(duì)水中TP的去除效果

從圖6中可以看出，總磷濃度呈逐漸下降趨勢(shì)。組合植物組1和組合植物組2的總磷濃度在25天后的去除率分別達(dá)到87.21%和70.63%。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行至10至25天期間，平行組組1的去除率高于平行組2的去除率，這是因?yàn)樗傻牧?xí)性產(chǎn)生的影響。水仙是喜陰植物，在陰暗的環(huán)境下能更好地生長(zhǎng)。而平行組1所處位置接受陽(yáng)光的能力要小于平行組2所處位置接受陽(yáng)光的能力，因此，10天后平行組1的去除率都是三者中最高的。在第20天，氣溫下降，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)小幅上升，而在第30天，氣溫在-1-2℃，屬低溫天氣，植物生長(zhǎng)停止，甚至死亡，吸收污染物質(zhì)的能力也隨之降低，而一些已吸收的有機(jī)物和營(yíng)養(yǎng)鹽又被重新釋放到水體中，造成二次污染，使得數(shù)值升高。

2.4 COD凈化效果

表4 COD的測(cè)定值

圖7 組合植物對(duì)水體COD的去除效果

從圖7可以看出，秋冬季節(jié)，組合植物處理COD效果一般。其中平行組2在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到16天時(shí)出現(xiàn)最佳去除率為33%。在實(shí)驗(yàn)后期，實(shí)驗(yàn)數(shù)值更出現(xiàn)反彈現(xiàn)象，特別是在12月5日和12月25日這兩日，測(cè)定的COD都出現(xiàn)升高現(xiàn)象。

3 結(jié)論

本文從組合植物凈化富營(yíng)養(yǎng)化河水的思路出發(fā)，篩選出水仙和金魚(yú)藻等在紹興地區(qū)秋冬季節(jié)廣泛放置室內(nèi)進(jìn)行水培的植物作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，將兩種植物以一定的密度培養(yǎng)于實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)，進(jìn)行秋冬低溫條件下組合植物凈化水體實(shí)驗(yàn)。研究表明，在秋冬季節(jié)，低溫對(duì)水生植物具有一定的影響，經(jīng)過(guò)一周左右的培養(yǎng)馴化，植物對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體的處理效果也開(kāi)始體現(xiàn)，對(duì)TN、TP、COD的最佳處理效果分別達(dá)到42%、87%和33%，說(shuō)明在低溫條件下，用適應(yīng)低溫環(huán)境的水生植物應(yīng)對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題有一定的可行性。