不同引種挺水植物組合對水體凈化效果的研究

尹晨陽，李雪娟，陶仕珍，郭雨婷，和國珍，唐文婷，李謝偉

(云南林業職業技術學院，云南 昆明 650000)

1 引言

云南省在九大高原湖泊的生態修復上取得顯著的成效，水生植物的凈化作用功不可沒，本研究所選取的三種植物馬蹄蓮(zantedeschiaaethiopica)、德國木賊(Arthropitysbistriata)、路易斯安娜鳶尾(LrishybridsLouisiana)其中兩種屬于外國引種植物，經查閱資料發現，木賊有疏散風熱的功效，用于風熱目赤、迎風流淚、目生云翳和出血癥[1]。目前對于它們的觀賞、藥用價值研究比較多，但對其組合搭配對水質的凈化作用研究較少，通過對植物的不同組合型凈化效果差異來進行比較，篩選出較好的組合型種類，以至于對以后的水體凈化和生態修復中應用水生植物提供一定的借鑒。

2 實驗方法

2.1 植物種植

選取云南林業職業技術學院的生活污水為處理對象，與自來水1∶1混合，設置3種植物(馬蹄蓮、德國木賊、路易斯安娜鳶尾)的不同搭配組合，用泡沫箱(255 mm×150 mm×180 mm)設置小試驗裝置，實驗用水量約17 L左右，以潔凈的白色馬牙石作為基質，填充厚度約3～5 cm，模擬人工濕地，以植物種類為唯一變量，所使用的水樣、種植環境等均相同，每種植物組合設置2組平行實驗，并設置空白對照，空白對照同樣設置2組平行。

2.2 水樣采集

分別于2018年12月1日、2018年12月22日、2018年12月28日、2019年1月6日，對每個單獨的實驗裝置里的水樣進行了采集和測定。

2.3 水質指標的測定

水中高錳酸鹽指數、氨氮指數的測定均采用國家環境保護部編制的《水和廢水監測方法(第四版)》中規定的方法進行監測。結果見表1、2，圖1、2。

表1 水中高錳酸鹽指數含量 mg/L

圖1 高錳酸鹽指數含量

mg/L

圖2 水中高錳酸鹽的去除率對比

由圖1、2可知，在高錳酸鹽指數這一項指標里，組合一(木賊/馬蹄蓮)的去除效果最好，組合三(馬蹄蓮/鳶尾)的去除效果次之，組合二(鳶尾/木賊)的效果并不理想，可能季節對鳶尾的去除效果產生了一定的影響[2]因為本次實驗在冬季進行，由此可知，馬蹄蓮是這幾種所選用的實驗植物中去除效果最好的，從王怡等的同類實驗中可以驗證馬蹄蓮對COD有較好的去除效果[3]。向長生等的研究也表明鳶尾、馬蹄蓮2種植物對模擬生活污水COD的去除效果均較好。在水力負荷為6、10和20 cm/d的條件下，以馬蹄蓮為主體植物的人工濕地系統處理低濃度污水時，對COD、氨氮的去除率分別大于56.4%和49.6%[4]。污水中的不溶性有機物通過水生植物根系的過濾作用，可以很快被截留，然后沉淀，進而為微生物所利用，可溶性有機物還可通過植物根系生物膜的吸附、吸收作用及生物代謝降解過程而被分解去除[5](表3、4，圖3、4)。

表3 水中氨氮的含量比較 mg/L

圖3 水中氨氮的含量比較

mg/L

圖4 不同組合氨氮去除率對比

由表3、4，圖3、4可知，隨著實驗的進行，氨氮指標有明顯下降，說明每種組合都對其有一定的去除能力，其中組合一(木賊/馬蹄蓮)對氨氮的去除率最高，達到98.43%。白曉龍等人的實驗也表明馬蹄蓮對氨氮有很好的凈化效果。氮元素是植物生長繁殖的必需元素之一，濕地植物在生長過程中通過根系從污水中吸收氮元素，另外，濕地植物根系的輸氧功能為濕地中的微生物提供了硝化環境條件，連同濕地基質間的反硝化環境條件，促進了污水脫氮反應的進行，從而去除污水中的氮[5]。

空白對照組對氨氮去除率為68.69%，是因為空白水樣中生長大量的藻類，有研究表明藻類和一些細小的微生物，對氨氮有一定的去除效果，其中剛毛藻的去除率甚至可達90%以上[6]。

3 結論與建議

(1)從凈水效果上看，木賊和馬蹄蓮(組合1)對水中高錳酸鹽指數、氨氮的綜合去除效果最佳，去除率分別為44.19%，98.43%；鳶尾和馬蹄蓮(組合3)對高錳酸鹽指數的去除效果次之(去除率為38.14%)；鳶尾和木賊(組合2)對氨氮的去除效果次之(去除率為78.62%)；已有研究表明馬蹄蓮對水中有機物、氨氮有很好去除效果[2～5]，現如今對木賊的研究多以藥用價值居多，水質凈化的研究較少，從水質凈化角度考慮，優先選擇木賊和馬蹄蓮(組合1)。

(2)從觀賞性上看，馬蹄蓮、鳶尾有較好的觀賞性，路易斯安娜鳶尾因品種極為豐富，花色五顏六色，水體景觀效果極佳，且四季常綠，因此具有綠化，美化、凈化水體的三重功效，可直接引植于污染水體沿岸地帶，也可在人工生物浮床種植。馬蹄蓮有發達的根系，對環境的適應性很強，在我們實驗期間開了花，也側面反映出該植物有較強的適應能力，此外，木賊在冬季出現了枯萎的現象，但開春后發現木賊有了新芽，說明木賊并不適合種植在寒冷地區，發生了枯萎的情況，但并不代表植物死亡。建議在引用木賊的時候要充分考慮環境因素及木賊本身在冬季可能枯萎的特點。所以，在植物的選擇上還有許多復雜的情況可能會發生，我們這樣的前期預實驗就變得必不可少，期望本次的研究結果可為南方地區人工濕地的景觀植物選擇能提供一定的參考，幾種植物更深入的凈化效果有待進一步研究。

致謝：本實驗植物由云南欖蓉園林工程有限公司基地免費提供！