五種水生植物對城市公園水體凈化的初步研究

摘 要 采用室外盆栽實驗，研究了梭魚草、再力花、黃花鳶尾、千屈菜、大聚藻五種水生植物對城市公園污染水體的凈化效果。結果表明，五種植物對公園污染水體有較好的凈化效果，TN、TP和CODcr的去除率最高分別為88.18%、75.00%和88.90%，其中黃花鳶尾和大聚藻凈化效果最好，千屈菜和再力花次之，梭魚草最差。綜合分析認為，黃花鳶尾、千屈菜和再力花可作為公園水體景觀植物。

關鍵詞 水生植物；公園水體；凈化

中圖分類號：X52 文獻標志碼：A 文章編號：1673-890X（2014）07-009-03

知網出版網址：www.cnki.net/kcms/detail/50.1186.S.20140506.2225.003.html 網絡出版時間：2014-5-6 22：25：00

水體是公園景觀的重要組成部分，既能增加公園的靈氣和情趣，美化環境，也有利于野生生物的生存和發展，促進城市自然保護和提高生物多樣性。但由于缺乏統一的系統規劃，加上污染排放的疊加影響，許多城市景觀水體的環境容量和生態承載力不堪重負，生態系統遭到破壞。我國90%以上的公園水體都遭到不同程度的污染，化學需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、總氮（TN）、總磷（TP）和非離子氨等指標，大多超過國家地面水環境質量四類標準[1]。由于水體結構和功能被破壞，多樣性喪失，水生資源及其美學價值損害，為改善環境而設的水體也失去了它的意義[2]。為此，學者們對水體富營養化開展了多角度的研究，包括其成因[3]、評價、機理、危害、控制與治理等[4]。采用水生植物凈化水體具有運行費用低、凈化效果持久、易管理等特點，現已被廣泛應用[5]。本試驗比較了5種常見水生植物對城市公園水體中COD、TN 和TP 的去除效果，旨在探索水生植物的凈化能力，為城市公園水體中水生植物的應用提供科學依據。

1材料與方法

1.1試驗材料

本試驗根據來源廣、易繁殖、病蟲害少和美觀等原則，確定了梭魚草（Pontederia cordata）、再力花（Thalia dealbata）、黃花鳶尾（Iris pseudacorus）、千屈菜（Lythrum salicaria）、大聚藻（Myriophyllum aquaticum）等5種供試水生植物，植株均采自市郊溝塘內。選取生長健壯、大小基木一致的植株洗凈后，在自來水中進行7 d的適應性培養。

供試水體取自市區某公園水體，經檢測含總氮（TN）為1.10 mg/L，總磷（TP）為0.36 mg/L，化學需氧量（CODcr）為33 mg/L，pH值為7.86，參照GB3838-2002[6]，該水體超出四類水質標準，由此判定屬于高度富營養化污水。

1.2試驗設計

所有植物均栽植在容積為12 L的黑色塑料桶內，每個桶內栽植5株，每個品種栽植8桶，測定時選擇植株生長健壯的5個桶進行測定，視為5個重復，并用一空桶裝公園水體作為對照，水容積設定為9 L。試驗中盡可能保證通風、采光等條件的一致性。試驗過程中每周用蒸餾水補充因蒸騰、蒸發損失的水分，從而保持各桶的水位。

1.3測定方法

試驗于2012年5月25日開始，每周采集1次水樣測定TN、TP、COD等反映富營養化程度的指標，每次試驗重復5次，取其平均值，持續2周。水樣中的TN采用紫外分光光度法、TP采用鉬銻抗分光光度法、COD采用重鉻酸鉀消解法測定。

1.4數據處理

所有試驗數據用EXCEL和SPSS 13.0軟件處理，采用t檢驗或LSD檢驗進行數據差異顯著性檢驗。

2結果與分析

2.1不同植物對公園水體的TN去除效果

水體中氮素的去除主要包括沉積、吸附、植物吸收、生物硝化和反硝化過程。栽植水生植物一段時間后，各處理中的總氮含量均有所降低，詳見表1。可以看出，1周后，黃花鳶尾對氮的去除率最高，為86.36%，再力花次之，而大聚藻最低，僅為13.94%；但2周后，大聚藻處理卻高達80.91%，千屈菜最低。

對1周后各處理水體中總氮的含量進行方差分析（F=27.756，sig.=0.000<0.01），結果表明：黃花鳶尾和再力花、梭魚草處理間差異顯著；大聚藻與其他水生植物間差異極顯著。對2周后各處理水體中總氮的含量進行方差分析（F=133.913，sig.=0.000<0.01），結果表明：再力花和梭魚草處理間差異不顯著，千屈菜、黃花鳶尾和大聚藻各處理間差異極顯著，與其他處理間差異亦極顯著。綜合可知，5種水生植物對公園水體中總氮的去除率從高到低排序依次為：黃花鳶尾>大聚藻>再力花>梭魚草>千屈菜，但短期內大聚藻效果較差。

2.2不同植物對公園水體的TP去除效果

水體中磷的去除主要通過沉積、吸附、固結等理化作用實現。在種植植物后，TP濃度明顯下降，一方面是部分可溶性磷被植物吸收，另一方面可能是植物根系的分泌物加強上述理化作用反應。各處理中的總磷含量見表2。由表可見，1周后，大聚藻對磷的去除率最高，為66.67%，千屈菜次之，而梭魚草最低，為19.44%；2周后，黃花鳶尾去除效果最好，梭魚草去除率最低。

對1周后各處理公園水體中總磷的含量進行方差分析（F=8.407，sig.=0.000<0.01），結果表明：千屈菜和大聚藻處理間差異不顯著，再力花、梭魚草和黃花鳶尾處理彼此間差異不顯著，但這2個處理組間差異極顯著。對2周后各處理中水體總磷的含量進行方差分析（F=4.287，sig.=0.008<0.01），結果表明：梭魚草和大聚藻、黃花鳶尾、千屈菜等處理間差異極顯著；千屈菜和再力花處理間差異顯著；黃花鳶尾同大聚藻處理間差異不顯著，同千屈菜處理間差異顯著。綜合可知，5種水生植物對公園水體中總磷的去除率從高到低排序依次為：黃花鳶尾>大聚藻>千屈菜>再力花>梭魚草。

2.3不同植物處理公園水體CODCr去除率

化學需氧量（COD）是指一定條件下，氧化1 L水樣中還原性物質所消耗氧化劑的量，反映了水體受還原性物質污染的程度。栽植植物后，一方面植物可直接吸收小分子有機物，另一方面植物向根系附近輸送氧氣，形成好氧環境，促進有機物的生物降解。

由表3可知，1周后，黃花鳶尾的去除率高達67.8%，幾乎達到梭魚草和再力花去除率的2倍；2周后，黃花鳶尾和千屈菜去除率均達到80%以上，而梭魚草去除率僅為65.2%，即梭魚草的凈化能力最差。

對1周后各處理水體中COD值進行方差分析（F=11.958，sig.=0.000<0.01），結果表明：黃花鳶尾和大聚藻處理間差異不顯著，但與其他處理間差異極顯著。對2周后各處理水體中COD值進行方差分析（F=12.021，sig.=0.000<0.01），結果表明：梭魚草和其他處理間差異極顯著；千屈菜和黃花鳶尾處理間差異不顯著，再力花和大聚藻處理間差異不顯著，但兩組間差異顯著。COD的數值越大表明水體的污染情況越嚴重，反之即植物的凈化能力較差，初步認為5種水生植物對公園水體中CODcr去除能力從高到低排序為：黃花鳶尾>千屈菜>大聚藻>再力花>梭魚草。

3小結

本研究中水質監測時間為5—6月，正值供試植物生長葉盛期，各植物對公園污染水體有較好的凈化效果，TN、TP和CODcr的去除率最高分別為88.18%、75.00%和88.90%。相對而言，磷的去除效果稍低，CODcr的去除率普遍偏高。在供試的5種植物中，以黃花鳶尾和大聚藻凈化效果最好，千屈菜和再力花次之，梭魚草最差。結合城市公園水體污染狀況、景觀需要、經濟價值及植物的生態學習性，可選擇黃花鳶尾、千屈菜和再力花作為公園水體景觀植物，鑒于大聚藻為外來植物，具有超強的蔓延擴繁能力，需要采用盆或缸栽植，限制其生長速度。總之，水生植物應用于公園水體的凈化具有經濟、高效、環保等特性，可為我國日益惡化的水環境提供較好的解決途徑，具有良好的研究和應用前景。但水生植物在公園水體凈化中的應用研究還存在一些問題有待解決，如水生植物在工程應用中受各種環境因子影響大，處理周期長；還需要不斷尋找和選育適應能力強、凈化高效的物種；同時不斷開發已應用于水體生態修復水生植物的新用途；不同水體中如何選擇植物種類和搭配植物群落，才能取得最好的凈化效果。

參考文獻

[1]郭少聰，任海.污染對華南植物園水生生態系統的影響[J].生態科學，2000，（3）： 37-40.

[2]高吉喜，杜娟.水生植物對面源污水凈化效率研究[J].中國環境科學，1997，17（3）：247-251.

[3]楊清心.太湖水華成因及控制途徑初探[J].湖泊科學，1996，8（1）：67-74.

[4]王俊，姜建祥.吉林省湖、庫水質評估及其污染防治[J].湖泊科學，1996，8（1）：75-80.

[5]Sato K，Skul H，Sakai Y，et al. Long-term experimental study of the aquatic plant system for polluted river water [J].Water Science and Technology，2002 ，46（11/12）：217-224.

[6]國家環境保護總局.地農水環境質量標準GB3838-2002[S].北京：中國標準出版社，2002.

（責任編輯：丁志祥）