氮存在形態對沉水植物氮去除效果的影響

楊崎峰，陳國寧，陸立海，覃思躍，李文文，陳永利，劉 熹，廖可碩，石子亮

(廣西博世科環保科技股份有限公司，廣西 南寧 530000)

1 引言

沉水植物是指植株全部浸沒于水中的營固著生活的大型水生植物。沉水植物具有較大的N:C(0.15～0.25)比值，是巨大的氮的儲存庫[20]。除了吸收作用外，沉水植物還可以促進其周邊區域的硝化、反硝化微生物的生長，從而促進氮的去除。有植物處理的微生物數量顯著大于無植物處理[21,22]。另外，沉水植物還可以向水體中釋放氧氣，在其周邊形成厭氧-缺氧-好氧的微小區域，有利于硝化反硝化作用的進行[23,24]。總之，沉水植物可以通過吸收、促進微生物的繁殖代謝、改變周邊氧環境來凈化水中氮。因此，研究沉水植物對水體氮的凈化具有重要作用。

本研究以最常用、凈化效果較好的苦草、黑藻為供試作物，以NaNO3、(NH4)2SO4配制而成的不同氮形態及其不同比例的溶液為模擬廢水進行室內試驗，探究沉水植物對不同氮源組成廢水中氮的凈化效果及機理，為沉水植物氮修復提供理論依據。

2 材料與方法

試驗容器為0.75 m×0.55 m×0.5 m的普通玻璃缸；以紅/藍比為7∶3的植物補光燈為光源，光照強度為7800 Lux，光暗周期比為9L∶15D，平均氣溫為25 ℃；供試作物為苦草和黑藻。

2.1 植物預培養

取腐殖質含量較低的陸地土剔除各種雜質，磨碎過篩備用。在玻璃缸的底部平鋪厚度為5 cm的土壤，將用蒸餾水清洗過、滴干流動水的沉水植物均勻的種入，種植密度為400 g/m2，預培養15 d，直至植物長出新的根系。

2.2 試驗方法

表1 試驗處理

2.3 水樣測定方法及數據處理

日平均凈化量(mg/(L·d))=去除量(mg/L)/天數(d)。

3 結果與分析

3.1 裸泥處理氮形態的變化

圖1 裸泥處理氮形態的變化

3.2 沉水植物對的凈化能力

溶液中TN濃度隨時間的延長而逐漸下降，但凈化量不大。苦草系統和黑藻系統的溶液TN濃度分別較開始時下降了3.28 mg/L和4.91 mg/L，凈化率分別為28.50%和42.66%，日平均凈化量為0.30和0.45 mg·L-1·d-1。

3.3 沉水植物對的凈化能力

3.4 不同濃度比(K值)對沉水植物凈化氮能力的影響

圖2 以為N源時沉水植物凈化能力

圖3 以對為N源時沉水植物凈化能力

3.4.3 不同K值對沉水植物凈化TN能力的影響

由圖6可知，不同K值條件下，兩試驗組中TN濃度隨時間的延長而下降。由圖6(a)所示，當K=2.5和K=4.5時，苦草系統對TN的凈化率分別為24.17%和25.57%，日平均凈化量分別為0.30 mg/(L/d)和0.34 mg/(L/d)；當K=3.5時，TN的凈化效果顯著高于K2.5和K4.5，凈化率和日平均凈化量分別38.23%和0.53 mg/(L/d)。由此可知，當K=3.5時，較有利于苦草對TN的凈化。

由圖6(b)所示，黑藻試驗，TN日平均凈化量大小依次為K2.5>K2.0>K1.5，分別為0.50 mg/(L/d)、0.41 mg/(L/d)、0.36、0.21 mg/(L/d)，由此可知，當K=2.5時，更有利于黑藻對TN的凈化作用。當K=2.5時，對比黑藻和苦草試驗組對TN的凈化效果，可見黑藻對TN的凈化能力較強。說明在相同的處理下，黑藻系統對TN的凈化能力均較苦草要高。

圖4 不同K值對沉水植物凈化能力的影響

圖5 不同K值對沉水植物凈化能力的影響

圖6 不同K值對沉水植物凈化TN能力的影響

4 討論

5 結論

與苦草相比，黑藻對各形態氮具有更好的凈化效果。這是因為黑藻對各形態氮具有更強的吸收能力，對水體也具有更好的增效作用。