菱角對富營養化水體凈化效果的研究

葉月 ，徐文娟 ，戚鵬 ，華大春

（1.安徽農業大學園藝學院，合肥，230036；2.儀征市農業資源開發局）

近年來，快速發展的科技與經濟讓人們享受到了前所未有的物質文明，然而片面地強調經濟發展，忽視對環境的影響，也讓人類面臨了一系列的環境危機，如水土流失、環境污染及自然資源枯竭等問題，其中水體富營養化是環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、水環境容量小及水體自凈能力差等特點，再加上人類活動和環保設施不完善等，富營養化程度日漸嚴重，據統計，93%的城市景觀水體都受到不同程度的污染[2]。因此，治理富營養化水體、恢復水體外觀和內在的綜合功能已經成為當今淡水生態研究的重要方向[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靜態試驗，通過對水體中氮、磷及氨態氮等的測定，探討菱角對富營養化水體中的凈化能力，為水生植物在水體中的應用提供一定的理論依據。

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觀光園，在試驗開始前先將采集來的植物在試驗區馴養數日，然后稱質量依次放入試驗小區內。

供試水樣取自安徽省合肥市城區內的杏花公園里。經濟合作與發展組織（OECD）提出富營養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]。供試水體經過檢測，結果為總氮（TN）2.28mg/L，總磷（TP） 0.635 mg/L，銨態氮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，說明該水體富營養化。

1.2 試驗設計

試驗于2011年5月上旬在安徽農業大學園藝學院中心實驗室進行，稱取預培養好的菱植株，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的富營養化水，以桶內有底泥而無植物的供試水樣為空白對照，每個處理重復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 數據統計及分析

所有數據均利用 Excel、STAT和 SigmaPlot.v 10.0等軟件分析處理。

2 結果與分析

2.1 菱角對富營養化水體中總氮 （TN）和氨態氮的影響

由圖1、2可知，富營養化水體中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氮來降低TN的水平。此外，據相關報道，底泥能釋放，也可能影響濃度的變化[4]。

2.2 菱角對富營養化水體總磷（TP）的影響

從圖3可以看出，富營養化水體中TP的變化與TN的變化明顯不同，主要呈現先降后升再降的趨勢。由于菱角能夠去除富營養化水體中的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 菱角對富營養化水體中化學需氧量 （COD）的影響

圖1 菱角對富營養化水體中總氮的影響

圖2 菱角對富營養化水體中氨態氮的影響

圖3 菱角對富營養化水體中總磷的影響

圖4 菱角對富營養化水體中化學需氧量的影響

如圖4所示，試驗期間富營養化水體中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 菱角對富營養化水體中溶氧量的影響

2.5 菱角對富營養化水體透明度的影響

經試驗發現，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，可能是因為富營養化水體中缺乏其生長所需的某些元素，同時室內環境及設備條件的限制也可能對其生長產生不利影響。

3 結論

本試驗結果表明，菱角能有效地去除富營養化水體中的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，菱角對富營養化水體有較好的凈化作用，能改善水質，減輕水體的富營養化程度。

此外，菱角富含蛋白質、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，具有一定的經濟效益。同時，菱角可以很好地與其他水生植物結合，在園林景觀設計中作為觀賞植物，對景觀水體進行優化，營造兼備觀賞、凈化和經濟于一體的生態水景，具有良好的應用前景。

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

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

[3]國家環境保護總局《水和廢水監測分析方法》編委會.水和廢水監測分析方法.4版[M].北京：中國環境科學出版社，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.菱角的營養保健功能及其產品開發進展[J].農產品加工，2009（11）：78-80，96.