河蚌和水培植物組合協(xié)同凈化水體的效果研究

邢浩春+楊杰+李志亮+葉嘉+焦云紅+陳建中+葛水蓮+郭海燕

摘 要：本試驗(yàn)研究底棲動(dòng)物背角無(wú)齒蚌（Anodonta woodiana）與水培植物白掌（Spathiphyllum kochii）和降糖草（Gynura divaricata DC）協(xié)同凈化水質(zhì)效果，為室外生態(tài)浮床技術(shù)奠定基礎(chǔ)。室內(nèi)進(jìn)行動(dòng)植物組合處理供試水樣，測(cè)定TN、TP、葉綠素a的去除率和水體濁度。處理組對(duì)TN去除率依次為降糖草>白掌>河蚌降糖草組合>河蚌白掌組合，無(wú)顯著差異（P>0.05）；降糖草對(duì)水體中TP去除率最高為63%，與其它處理組有顯著差異（P<0.01）；有河蚌的處理組容易使水體的濁度上升。綜合考慮降糖草和河蚌降糖草組合更適合在室外富營(yíng)養(yǎng)化水體中生長(zhǎng)，兼具生態(tài)和景觀美化效果，可為水產(chǎn)養(yǎng)殖水體及景觀水體進(jìn)行生態(tài)修復(fù)提供參考。

關(guān)鍵詞：背角無(wú)齒蚌； 水培植物； 協(xié)同；凈化水體

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

背角無(wú)齒蚌選取健康活波、大小體重均勻的進(jìn)行試驗(yàn)用。白掌和降糖草，洗凈根部珍珠巖和蛭石等，在清水中水培馴化兩周，挑選植株健康、根部均勻、葉面無(wú)明顯傷痕的進(jìn)行試驗(yàn)用。

試驗(yàn)用水取自邯鄲市支漳河小北堡段的富營(yíng)養(yǎng)化水體，水質(zhì)初始值為：總氮（TN）、總磷（TP）濃度分別為10.28±0.28 mg/L、0.78±0.08 mg/L。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 在水族箱（70 cm×40 cm×40 cm）中注入試驗(yàn)用水，水位高設(shè)定為30 cm。試驗(yàn)設(shè)定6個(gè)處理，3個(gè)平行：處理1為空白對(duì)照；處理2是河蚌白掌組合；處理3是水培白掌；處理4是河蚌降糖草組合；處理5是水培降糖草；處理6是養(yǎng)殖河蚌。試驗(yàn)在自然光照下進(jìn)行，時(shí)間為32 d。試驗(yàn)開(kāi)始后0 d、5 d、11 d、18 d、25 d、32 d分別進(jìn)行水樣采集和測(cè)定。試驗(yàn)過(guò)程中不換水，僅添加蒸餾水來(lái)補(bǔ)充蒸發(fā)和植物蒸騰所散失的水量。

1.2.2 河蚌和水培植物的處理方法 做成植物浮床，采用平整的泡沫板固定植株漂浮在水面上，泡沫板均勻打孔個(gè)，插入白掌和降糖草，使其根部約4/5浸入水體中。

1.2.3 測(cè)定方法 總氮（TN）采用堿性過(guò)硫酸鉀消解-紫外分光光度法，總磷（TP）采用過(guò)硫酸鉀消解-鉬銻抗分光光度法。

1.2.4 數(shù)據(jù)計(jì)算 去除率=（C0-C1）/C0×100，其中C0為水樣指標(biāo)的初始濃度，C1為經(jīng)處理后該水樣指標(biāo)的濃度。

1.2.5 數(shù)據(jù)分析 采用Excel統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析。

2 結(jié)果

2.1 不同處理組對(duì)試驗(yàn)水體中TN的去除效果

在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)用 河蚌、水培植物、河蚌和水培植物不同組合對(duì)試驗(yàn)用水體進(jìn)行處理后，水體中TN濃度隨時(shí)間延長(zhǎng)有一定的變化（見(jiàn)圖1）。河蚌作用水體時(shí)會(huì)引起TN濃度增加，主要是由于河蚌自身在代謝過(guò)程中釋放大量氨氮所致； 白掌、 降糖草、河蚌降糖草組合及河蚌白掌組合作用于水體時(shí)，隨時(shí)間的延長(zhǎng)總氮濃度呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)。這可能是起初 植物或動(dòng)植物組合對(duì)水體有個(gè)適應(yīng)性，且動(dòng)物代謝會(huì)產(chǎn)生一定的氮。之后隨時(shí)間推移，各處理組對(duì)氮的吸收逐漸增多，TN濃度逐漸減少。

方差分析顯示，四個(gè)處理組對(duì)水體中TN的去除率依次為降糖草>白掌>河蚌降糖草組合>河蚌白掌組合，無(wú)顯著差異（P>0.05）。

2.2 不同處理組對(duì)水體中TP的去除效果

在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)用河蚌、 水培植物、河蚌和水培植物不同組合對(duì)試驗(yàn)用水體進(jìn)行處理后，各處理組水體中TP濃度的變化趨勢(shì)有相近之處（見(jiàn)圖2），先下降較快后下降較慢，最后處于相對(duì)平衡。說(shuō)明水培白掌、水培降糖草、白掌河蚌組合和降糖草河蚌組合在室內(nèi)環(huán)境中都能相對(duì)容易適應(yīng)受污的水體環(huán)境。

方差分析表明，降糖草對(duì)水體中TP去除率最高為63%，與其它處理組有顯著差異（P<0.01）。

2.3 不同處理組水體中葉綠素a的去除效果

葉綠素a可以反映出水體中藻類(lèi)現(xiàn)存量，作為評(píng)價(jià)水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化的重要指標(biāo)。試驗(yàn)結(jié)果表明（圖3），有河蚌的處理組葉綠素a濃度隨時(shí)間延長(zhǎng)有所降低，降糖草河蚌組合對(duì)水體中葉綠素a的去除率可達(dá)36%。說(shuō)明水體中加入河蚌對(duì)水體中葉綠素a的降低有一定的效果。

2.4 不同處理組水體中懸濁度的去除效果

結(jié)果表明， 白掌、 降糖草、白掌河蚌組合和降糖草河蚌組合都能夠快速的改變水體的濁度。相比較來(lái)說(shuō)，各組合對(duì)水體中懸濁度的凈化力為：降糖草>白掌>河蚌與降糖草>河蚌與白掌>河蚌。兩種植物都能將顏色發(fā)灰綠、濁度較高的試驗(yàn)用水凈化為比較清澈的水體，加入動(dòng)物之后對(duì)水體懸濁度改善效果在一段時(shí)間以后變得下降，原因可能是在植物中加入河蚌之后，河蚌是濾食性動(dòng)物，一段時(shí)間后排放的排泄物極有可能影響水中的懸濁度。

3 結(jié)論

白掌、 降糖草、降糖草河蚌組合、白掌河蚌組合作用于水體時(shí)，對(duì)TN去除率沒(méi)有顯著差異（P>0.05），降糖草和白掌組對(duì)TN的去除率相對(duì)較高；四個(gè)處理組在室內(nèi)環(huán)境中都能相對(duì)容易適應(yīng)受污的水體環(huán)境，試驗(yàn)初就表現(xiàn)出對(duì)磷有很好的吸收能力，降糖草對(duì)水體中TP去除率最高為63%，與其它處理組有顯著差異（P<0.01）；有河蚌的三個(gè)處理組葉綠素a濃度隨時(shí)間延長(zhǎng)明顯降低。四個(gè)處理組都能夠快速的改變水體的濁度，動(dòng)植物組合中河蚌降糖草組合凈化效果更好，但有河蚌的處理組容易使水體的濁度上升。

綜述以上結(jié)果， 植物降糖草對(duì)水體的TN、TP、葉綠素a和濁度的去除效果最好，在動(dòng)植物組合中河蚌降糖草組合各指標(biāo)也表現(xiàn)出比較好的結(jié)果。水培降糖草和水培白掌作為藥用植物和觀賞花卉有很好的經(jīng)濟(jì)和景觀美化效果，但基于水培植物對(duì)光照的耐受性不同，在室外有一定的局限性，綜合考慮降糖草和河蚌降糖草組合更適合在室外受污水體中生長(zhǎng)，可以探索進(jìn)行下一步的室外景觀水體、水產(chǎn)養(yǎng)殖水體和河道等凈化試驗(yàn)，以達(dá)到最高的生態(tài)效益、景觀效益與社會(huì)收益。

（收稿日期：2016-07-06）