菱角對富營養(yǎng)化水體凈化效果的研究

葉月 ，徐文娟 ，戚鵬 ，華大春

（1.安徽農(nóng)業(yè)大學園藝學院，合肥，230036；2.儀征市農(nóng)業(yè)資源開發(fā)局）

近年來，快速發(fā)展的科技與經(jīng)濟讓人們享受到了前所未有的物質(zhì)文明，然而片面地強調(diào)經(jīng)濟發(fā)展，忽視對環(huán)境的影響，也讓人類面臨了一系列的環(huán)境危機，如水土流失、環(huán)境污染及自然資源枯竭等問題，其中水體富營養(yǎng)化是環(huán)境危機的一個重要方面[1]。我國城市景觀水體多為靜止或流動性差的封閉緩流水體，具有水域面積小、易污染、水環(huán)境容量小及水體自凈能力差等特點，再加上人類活動和環(huán)保設(shè)施不完善等，富營養(yǎng)化程度日漸嚴重，據(jù)統(tǒng)計，93%的城市景觀水體都受到不同程度的污染[2]。因此，治理富營養(yǎng)化水體、恢復(fù)水體外觀和內(nèi)在的綜合功能已經(jīng)成為當今淡水生態(tài)研究的重要方向[1]。

菱（Trapa bicornis L.F.）是菱科一年生草本水生植物，用途廣泛，具有一定的食用和藥用價值。本課題以菱角為試材進行室內(nèi)靜態(tài)試驗，通過對水體中氮、磷及氨態(tài)氮等的測定，探討菱角對富營養(yǎng)化水體中的凈化能力，為水生植物在水體中的應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試植物為菱角，采自于安徽建華龍棲地生態(tài)觀光園，在試驗開始前先將采集來的植物在試驗區(qū)馴養(yǎng)數(shù)日，然后稱質(zhì)量依次放入試驗小區(qū)內(nèi)。

供試水樣取自安徽省合肥市城區(qū)內(nèi)的杏花公園里。經(jīng)濟合作與發(fā)展組織（OECD）提出富營養(yǎng)化水體的幾項指標量：平均總磷濃度大于0.035mg/L，平均葉綠素濃度大于0.008mg/L，平均透明度小于3m[3]。供試水體經(jīng)過檢測，結(jié)果為總氮（TN）2.28mg/L，總磷（TP） 0.635 mg/L，銨態(tài)氮0.606 mg/L，化學需氧量（COD）58.2 mg/L，水中溶氧量（DO）5.23mg/L，透明度18 cm，說明該水體富營養(yǎng)化。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2011年5月上旬在安徽農(nóng)業(yè)大學園藝學院中心實驗室進行，稱取預(yù)培養(yǎng)好的菱植株，種于底徑30 cm、高70 cm的水箱中，每個水箱中放置10 cm底泥，再分別加入深50 cm的富營養(yǎng)化水，以桶內(nèi)有底泥而無植物的供試水樣為空白對照，每個處理重復(fù)3次。試驗周期為100 d，每隔20 d采集水樣一次，采集時間均為9：30，同時箱內(nèi)水分由于蒸騰和取樣減少，以蒸餾水來補足。

1.3 測定項目及方法

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析

所有數(shù)據(jù)均利用 Excel、STAT和 SigmaPlot.v 10.0等軟件分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 菱角對富營養(yǎng)化水體中總氮 （TN）和氨態(tài)氮的影響

由圖1、2可知，富營養(yǎng)化水體中TN濃度起初變化并不明顯，隨著處理時間的延長，水樣中TN濃度逐漸降低，去除能力明顯，去除率可達53.51%。而的濃度有一定的波動，并沒有明顯的下降，甚至是升高，說明菱角主要是通過去除硝態(tài)氮來降低TN的水平。此外，據(jù)相關(guān)報道，底泥能釋放，也可能影響濃度的變化[4]。

2.2 菱角對富營養(yǎng)化水體總磷（TP）的影響

從圖3可以看出，富營養(yǎng)化水體中TP的變化與TN的變化明顯不同，主要呈現(xiàn)先降后升再降的趨勢。由于菱角能夠去除富營養(yǎng)化水體中的P，所以TP濃度有所下降，但又因為該試驗在高溫季節(jié)進行，底泥中蓄積著一定量的P，為了維持體系中的P平衡，底泥會釋放P，導(dǎo)致水體中的TP水平有一定程度的上升，又由于菱角凈化作用，底泥中的P已消耗，TP濃度呈下降趨勢。由此可知，底泥對水體中P濃度的變化有很大的影響，要與其他措施綜合處理來降低水體中P含量。

2.3 菱角對富營養(yǎng)化水體中化學需氧量 （COD）的影響

圖1 菱角對富營養(yǎng)化水體中總氮的影響

圖2 菱角對富營養(yǎng)化水體中氨態(tài)氮的影響

圖3 菱角對富營養(yǎng)化水體中總磷的影響

圖4 菱角對富營養(yǎng)化水體中化學需氧量的影響

如圖4所示，試驗期間富營養(yǎng)化水體中COD起初濃度下降較為明顯，而后逐漸減緩，整體呈下降趨勢。菱角對水體中COD的去除率達67.52%，去除效果較好。

2.4 菱角對富營養(yǎng)化水體中溶氧量（DO）的影響

由圖5可以看出，菱角能在不影響自身生長的同時有效地回升水體中的DO，回升率為66.08%。

圖5 菱角對富營養(yǎng)化水體中溶氧量的影響

2.5 菱角對富營養(yǎng)化水體透明度的影響

經(jīng)試驗發(fā)現(xiàn)，菱角不僅能有效地去除水體中的N、P，而且使水體中的懸浮物減少，透明度發(fā)生顯著變化，由18 cm增至48 cm。

此外，試驗后期菱角葉片有點變白、變黃，可能是因為富營養(yǎng)化水體中缺乏其生長所需的某些元素，同時室內(nèi)環(huán)境及設(shè)備條件的限制也可能對其生長產(chǎn)生不利影響。

3 結(jié)論

本試驗結(jié)果表明，菱角能有效地去除富營養(yǎng)化水體中的TN、TP及COD，同時顯著提升DO水平和水體的透明度。其中，菱角對富營養(yǎng)水體中的TN、TP、COD 的去除率分別為 53.51%、33.86%、67.52%，DO從5.23 mg/L回升至15.42 mg/L，透明度由18 cm增至48 cm。因此，菱角對富營養(yǎng)化水體有較好的凈化作用，能改善水質(zhì)，減輕水體的富營養(yǎng)化程度。

此外，菱角富含蛋白質(zhì)、維生素、氨基酸且具有多種藥用功效[5]，可作為特色蔬菜在市場銷售，具有一定的經(jīng)濟效益。同時，菱角可以很好地與其他水生植物結(jié)合，在園林景觀設(shè)計中作為觀賞植物，對景觀水體進行優(yōu)化，營造兼?zhèn)溆^賞、凈化和經(jīng)濟于一體的生態(tài)水景，具有良好的應(yīng)用前景。

[1]楊靖，閆榮馨.淺談城市環(huán)境問題及對策研究[J].北方環(huán)境，2011，23（4）：162-163.

[2]徐晶，朱明.城市景觀水體富營養(yǎng)化及其控制[J].環(huán)境科學與管理，2010，35（7）：150-152.

[3]國家環(huán)境保護總局《水和廢水監(jiān)測分析方法》編委會.水和廢水監(jiān)測分析方法.4版[M].北京：中國環(huán)境科學出版社，2002.

[4]吳湘，楊肖娥，李廷強，等.漂浮植物對富營養(yǎng)化景觀水體的凈化效果研究[J].水土保持學報，2007，21（5）：128-132.

[5]梁錦麗.菱角的營養(yǎng)保健功能及其產(chǎn)品開發(fā)進展[J].農(nóng)產(chǎn)品加工，2009（11）：78-80，96.