文昌淑,李燕靈,郭 磊

（貴州水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,貴州 貴陽(yáng) 551416）

1 引言

城市湖庫(kù)受到許多條件的限制,面積較小,水環(huán)境較封閉,與自然水體有很大差別,自我凈化能力有限,受人類的活動(dòng)影響大,比如污水滲漏、雨水徑流、農(nóng)業(yè)污染的面源污染,造成水體水質(zhì)下降,環(huán)境惡化。部分城市湖庫(kù)水中含有的污染殘留物就會(huì)隨著時(shí)間的推移在河道中不斷積累,造成水體水質(zhì)變差,如富營(yíng)養(yǎng)化等問(wèn)題,嚴(yán)重影響了水體功能、水質(zhì)安全和城市容貌,對(duì)人們的生活環(huán)境產(chǎn)生了極大影響。水生態(tài)修復(fù)技術(shù)是生態(tài)工程技術(shù)的一種,利用恢復(fù)生態(tài)學(xué)和水生生態(tài)學(xué)來(lái)對(duì)受損的水生態(tài)環(huán)境進(jìn)行結(jié)構(gòu)和功能的修復(fù),促進(jìn)水生態(tài)系統(tǒng)的完整性恢復(fù)。在眾多水體修復(fù)的技術(shù)中,水生植物修復(fù)是對(duì)污染水通過(guò)水生植物吸附、吸收、富集和降解水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)從而實(shí)現(xiàn)水質(zhì)凈化[1],維持水生生態(tài)系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定,并具有美化環(huán)境作用,且具有成本低、管理方便等諸多的優(yōu)點(diǎn),本文研究狐尾藻、苦草、金魚(yú)藻和黑藻分別對(duì)COD、TP、NH3-N 和濁度去除率的影響。

2 植物和實(shí)驗(yàn)方法

2.1 植物

本實(shí)驗(yàn)選取狐尾藻、苦草、金魚(yú)藻和黑藻4 種沉水植物。

2.2 水樣

實(shí)驗(yàn)所用水取受污染的水庫(kù),各指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 水樣主要水質(zhì)特征

2.3 實(shí)驗(yàn)儀器

pH 采用PHS-2 C 型pH 計(jì)測(cè)定；濁度采用WGZ-200 型濁度儀測(cè)定；分光光度計(jì)采用上海美譜達(dá)/UV-1800PC-DS2型紫外可見(jiàn)光分光光度,TN 使用過(guò)硫酸鉀氧化-紫外分光光度法測(cè)定,氨氮用納氏試劑分光光度法,TP 采用鉬酸銨分光光度法測(cè)定,COD 采用重鉻酸鹽法。

2.4 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)在自然條件下進(jìn)行,實(shí)驗(yàn)水箱釆用64 cm×46 cm×40 cm 的透明塑料水箱,實(shí)驗(yàn)用水采用水庫(kù)水,箱內(nèi)均勻鋪設(shè)厚度約為8 cm 的底泥,以滿足根系生長(zhǎng)需求?？傆?jì)設(shè)置5個(gè)組,將沉水植物種入裝有100 L 水樣的水箱中,1～4 號(hào)水箱分別種植狐尾藻、苦草、金魚(yú)藻、黑藻,5 號(hào)水箱不種植任何植物作為空白對(duì)照組。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中每5 天取1 次水樣,進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 沉水植物對(duì)COD 去除率的影響

通過(guò)實(shí)驗(yàn),得出不同沉水植物對(duì)COD 的去除率的影響,見(jiàn)圖1。

圖1 沉水植物對(duì)COD 去除影響

由圖1 可知：本實(shí)驗(yàn)中4 種沉水植物對(duì)實(shí)驗(yàn)廢水中COD去除率不是太高,各實(shí)驗(yàn)組廢水中COD 的濃度隨著時(shí)間的增加,實(shí)驗(yàn)所測(cè)COD 的去除率有一定增加,但變化不明顯。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中COD 去除率增加不多,黑藻、金魚(yú)藻和苦草對(duì)COD的去除率相差不大,狐尾藻對(duì)COD 去除率較低,但均高于對(duì)照組。在0～15 天實(shí)驗(yàn)組對(duì)COD 去除率較低,15 天后實(shí)驗(yàn)組的去除率遠(yuǎn)高于對(duì)照組,25 天后COD 去除率變化不大。分析認(rèn)為：由于沉水植物發(fā)達(dá)的根系系統(tǒng)可以作為微生物的載體,大量微生物和根系的共同作用加速了有機(jī)物的分解[2]。

從廢水中COD 的最終去除率可以看出,實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)4 種沉水植物的COD 最終去除率各不相同,但均高于對(duì)照組。狐尾藻、苦草、金魚(yú)藻和黑藻在30 天時(shí)對(duì)COD 的去除率分別達(dá)到了 18.36%、 27.03%、27.52%、28.49%,去除率的排序?yàn)椋汉谠澹窘痿~(yú)藻＞苦草＞狐尾藻＞對(duì)照組?？梢钥闯?在相同條件下,COD 去除率去除效果較好的3 種沉水植物分別是黑藻、金魚(yú)藻和苦草。

3.2 沉水植物對(duì)TP 去除率的影響

通過(guò)實(shí)驗(yàn),得出不同沉水植物對(duì)TP 的去除率的影響,見(jiàn)圖2。

圖2 沉水植物對(duì)TP 去除影響

由圖2可知：實(shí)驗(yàn)中4 種沉水植物對(duì)實(shí)驗(yàn)廢水中TP 去除率均較高,在0～10 天內(nèi)表現(xiàn)出了較高的去除率,在10 天之后各實(shí)驗(yàn)對(duì)TP 去除率增加較慢,到30 天時(shí)達(dá)到最高水平。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)期各實(shí)驗(yàn)組去除率均高于對(duì)照組。分析認(rèn)為：沉水植物葉片、根莖全在水下,能大量吸收其生長(zhǎng)所需的磷,同時(shí)發(fā)達(dá)的根系產(chǎn)生好氧區(qū),能對(duì)磷的釋放起到抑制作用,促進(jìn)磷的吸收[3]。

從廢水中TP 的最終去除率可以看出,實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)4種沉水植物的TP 最終去除率各不相同,但均達(dá)到較高水平。狐尾藻、苦草、金魚(yú)藻和黑藻對(duì)TP 的去除率分別達(dá)到了82.30%、 79.21%、73.62%、86.80%,對(duì)照組去除率為54.19%。各組對(duì)TP 的去除率排序?yàn)椋汉谠澹竞苍澹究嗖荩窘痿~(yú)藻＞對(duì)照。綜上可以看出,在相同條件下,去除率較高的3 種沉水植物分別是黑藻、狐尾藻和苦草。

3.3 沉水植物對(duì)TN 去除率的影響

通過(guò)實(shí)驗(yàn),得出不同沉水植物對(duì)TN 的去除率的影響見(jiàn)圖3。

圖3 沉水植物對(duì)TN 去除影響

由圖3 可知：實(shí)驗(yàn)組中4 種沉水植物對(duì)實(shí)驗(yàn)廢水中TN都有較高的去除率,在整個(gè)實(shí)驗(yàn)期總氮去除率均保持較高的去除率,到實(shí)驗(yàn)結(jié)束達(dá)到最高水平。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)期各實(shí)驗(yàn)組去除率均高于對(duì)照組。分析認(rèn)為：沉水植物可以利用植物葉片及根系能大量吸收其生長(zhǎng)所需的氮元素,根系產(chǎn)生的好氧區(qū)為硝化細(xì)菌提供的良好附著生存環(huán)境,增強(qiáng)了硝化細(xì)菌的硝化反應(yīng),兩方面同時(shí)促進(jìn)了氮的去除[4-5],因而到實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí),TN 的濃度仍呈較快速度下降。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí),狐尾藻、苦草、金魚(yú)藻、黑藻4 組實(shí)驗(yàn)組對(duì)TN 的去除率分別達(dá)到了66.85%、61.72%、72.55%、76.31%,對(duì)照組去除率為33.67%。各組對(duì)TN 的去除率排序?yàn)椋汉谠澹窘痿~(yú)藻＞狐尾藻＞苦草＞對(duì)照。從廢水中TP 的最終去除率可以看出,實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)（即30 d）4 種沉水植物的TN 最終去除率各不相同,但均達(dá)到較高水平。綜上可以看出,在相同條件下,去除率較高的3 種沉水植物分別是黑藻、金魚(yú)藻和狐尾藻。

3.4 沉水植物對(duì)氨氮去除率的影響

通過(guò)實(shí)驗(yàn),得出不同沉水植物對(duì)NH3-N 的去除率的影響見(jiàn)圖4。

圖4 沉水植物對(duì)NH3-N 去除影響

由圖4 可知：NH3-N 的去除率隨著時(shí)間的增加有較高的去除率。0～20 d,NH3-N 去除率升高較快,20 d 以后,去除率趨于穩(wěn)定,4 組實(shí)驗(yàn)對(duì)NH3-N 的去除率相差不大,但遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于對(duì)照組。分析認(rèn)為：沉水植物可以利用植物葉片及根系能大量吸收其生長(zhǎng)所需的氨氮,根系產(chǎn)生的好氧區(qū)為硝化細(xì)菌提供的良好附著生存環(huán)境,增強(qiáng)了硝化細(xì)菌的硝化反應(yīng),促進(jìn)了氨氮的去除,到后期,由于碳源含量下降,氨氮去除率增長(zhǎng)較慢[6]。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束（30 d）時(shí),狐尾藻、苦草、金魚(yú)藻、黑藻4 組實(shí)驗(yàn)組對(duì)NH3-N 的去除率分別達(dá)到了60.43%、71.81%、64.26%、75.78%,對(duì)照組去除率為32.67%。各組對(duì)NH3-N 的去除率排序?yàn)椋汉谠澹究嗖荩窘痿~(yú)藻＞狐尾藻＞對(duì)照。綜上可以看出,在相同條件下,去除率較高的3 種沉水植物分別是黑藻、苦草和金魚(yú)藻。

3.5 沉水植物對(duì)濁度去除率的影響

通過(guò)實(shí)驗(yàn),得出不同沉水植物對(duì)濁度的去除率的影響見(jiàn)圖5。

圖5 沉水植物對(duì)濁度去除影響

由圖5 可知：濁度的去除率隨著時(shí)間的增加有較高的去除率。剛開(kāi)始濁度去除率升高較快,5 d 以后,去除率幅度較小,4 組實(shí)驗(yàn)對(duì)濁度的去除率相差不大,但遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于對(duì)照組。分析認(rèn)為：主要是因?yàn)槌了参锏母迪到y(tǒng)對(duì)水中的懸浮物有較好的吸附和過(guò)濾作用。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束（30 d）時(shí),狐尾藻、苦草、金魚(yú)藻、黑藻4組實(shí)驗(yàn)組對(duì)濁度的去除率分別達(dá)到了82.37%、84.67%、86.26%、80.55%,對(duì)照組去除率為52.93%。各組對(duì)濁度的去除率排序?yàn)椋航痿~(yú)藻＞苦草＞狐尾藻＞黑藻＞對(duì)照。綜上可以看出,在相同條件下,去除率較高的3 種沉水植物分別是金魚(yú)藻、苦草和狐尾藻。

4 結(jié)論

通過(guò)將狐尾藻、苦草、金魚(yú)藻和黑藻對(duì)水樣種各項(xiàng)指標(biāo)去除率進(jìn)行對(duì)比,可以發(fā)現(xiàn),黑藻和金魚(yú)藻對(duì)COD、TP、TN和NH3-N 的去除效果較好,金魚(yú)藻和苦草對(duì)濁度去除效果較好。沉水植物的葉片和根莖均淹沒(méi)在水中,可以直接利用水體中的氮、磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和底泥中的營(yíng)養(yǎng)元素；沉水植物的通氣組織十分發(fā)達(dá),可以提高水體溶氧濃度,還促進(jìn)懸浮物的沉淀；另外沉水植物發(fā)達(dá)的根系可為微生物提供載體,形成生物膜,提高水體的凈化能力。