1、 不同沉水植物对水质净化效能的研究不同沉水植物对水质净化效能的研究 孙作登孙作登1，2，宋祥甫，宋祥甫1，2 ，付子轼，付子轼 2，何文辉，何文辉1，王金庆王金庆2，刘福兴刘福兴2，商传莲商传莲2，3，宋芳芳，宋芳芳1，2 1上海海洋大学水产与生命学院，上海上海海洋大学水产与生命学院，上海201306；2上海市农业科学院生态环境保护研究所，上海上海市农业科学院生态环境保护研究所，上海201403；3华东理工大学资源与环境学院，上海华东理工大学资源与环境学院，上海200237 上海农业学报上海农业学报 111444125 田敏 2012/10/161 随着社会经济的不断发展和城市现代化进程随着社
2、会经济的不断发展和城市现代化进程的加快的加快，大量大量工工业废水和生活污水排入河流、湖业废水和生活污水排入河流、湖泊泊，导致水体富营养化和生态系统退化。其治理导致水体富营养化和生态系统退化。其治理与修复的与修复的关键在于如何降低水体关键在于如何降低水体N、P含量以及底含量以及底泥中有机物和泥中有机物和N、P负荷负荷。本研究以。本研究以4种沉水植物种沉水植物为对象为对象，试图筛选出试图筛选出四季常绿、生长期相对较长、四季常绿、生长期相对较长、受季节变化影响较小的品种，使其在不同物候期受季节变化影响较小的品种，使其在不同物候期内均能发挥净化水体的功效，避免因季节交替而内均能发挥净化水体的功效，避免
3、因季节交替而导致的水质波动现象导致的水质波动现象，为更好地发挥沉水植物的为更好地发挥沉水植物的应有功能和缩短水生态修复周期提供依据。应有功能和缩短水生态修复周期提供依据。2实验材料实验材料 一、供试植物一、供试植物 沉水植物从太湖流域广泛分布的本地品沉水植物从太湖流域广泛分布的本地品种中进行筛选，以种中进行筛选，以适应性好、成活率高、对氮磷富集效果好、适应性好、成活率高、对氮磷富集效果好、光合效率高、美观，并具有一定经济价值光合效率高、美观，并具有一定经济价值为标准进行选择为标准进行选择。通过对比通过对比，共选择了共选择了3种常规的沉水植物品种和种常规的沉水植物品种和1种经过改良种经过改良的苦
4、草品种。的苦草品种。3种常规沉水植物均采自太湖的贡湖，包括苦种常规沉水植物均采自太湖的贡湖，包括苦草草、黑藻和马来眼子菜、黑藻和马来眼子菜；经过人工改良的苦草品种为常绿苦经过人工改良的苦草品种为常绿苦草草，由上海海洋大学选育而成。由上海海洋大学选育而成。3 二、实验用水二、实验用水 试验用水取自上海市农业科学院庄行综试验用水取自上海市农业科学院庄行综合试验站池塘，其主要水质指标见合试验站池塘，其主要水质指标见(表表1）表表1 试验用池塘水水质试验用池塘水水质4 本研究通过不定期本研究通过不定期测定上覆水的营养盐浓度测定上覆水的营养盐浓度变化来评价沉水植物对水质的净化效能，采集的变化来评价沉水植
5、物对水质的净化效能，采集的水样带回试验室进行分析，测定的主要指标有水样带回试验室进行分析，测定的主要指标有总总氮氮(TN)、氨氮、氨氮(NH3-N)、硝态氮、硝态氮(NO3-N)、总磷、总磷(TP)、高锰酸盐指数、高锰酸盐指数(CODMn)和和pH。TN、NH3-N、NO3-N、TP、CODMn 按照水和废水检测分按照水和废水检测分析方法标准方法测定析方法标准方法测定；底泥中的全氮、全磷、底泥中的全氮、全磷、有机质含量等按照土壤农业化学常规分析方法有机质含量等按照土壤农业化学常规分析方法推荐的方法测定推荐的方法测定；pH采用采用PHSJ3F型型pH计测计测定。定。TN:水中各种形态无机和有机氮
6、的总量。包括水中各种形态无机和有机氮的总量。包括NO3-、NO2-和和NH4+等无机氮等无机氮和蛋白质、氨基酸和有机胺等有机氮，以每升水含氮毫克数计算。常被用来和蛋白质、氨基酸和有机胺等有机氮，以每升水含氮毫克数计算。常被用来表示水体受营养物质污染的程度。表示水体受营养物质污染的程度。TP;是污水中常测的一种污染物是污水中常测的一种污染物。水中的含磷化合物主要可以分为三类：水中的含磷化合物主要可以分为三类：正磷酸盐、缩聚磷酸盐、有机磷。将水中各种形态的磷通过消解转化为正磷正磷酸盐、缩聚磷酸盐、有机磷。将水中各种形态的磷通过消解转化为正磷酸盐，测得的数据为总磷。酸盐，测得的数据为总磷。测定指标和
7、方法测定指标和方法 5结果与分析结果与分析 一、不同沉水植物对一、不同沉水植物对N的净化效果的净化效果二、二、不同沉水植物对不同沉水植物对TP的净化效果的净化效果三、三、不同沉水植物对有机物不同沉水植物对有机物(CODMn)的净化效果的净化效果TNNH3-NNO3-N 6 TN 在水生植物系统中，上覆水中的在水生植物系统中，上覆水中的氮不仅来自于水源中氮不仅来自于水源中的有机物，底泥中大量生长的微生物及其释放的产物也是重的有机物，底泥中大量生长的微生物及其释放的产物也是重要来源之一。要来源之一。沉水植物能通过根系的截滤及枝叶的吸附作用沉水植物能通过根系的截滤及枝叶的吸附作用去除上覆水中的氮素。
8、去除上覆水中的氮素。7表表3为不同采样期间各处理为不同采样期间各处理TN与原水与原水TN质量浓度比值，其差值反映了质量浓度比值，其差值反映了几种沉水植物对水中几种沉水植物对水中TN净化效果的差异。总体来看，净化效果的差异。总体来看，马来眼子菜、常马来眼子菜、常绿苦草和苦草对绿苦草和苦草对TN的净化效果均较高，净化率分别为的净化效果均较高，净化率分别为658、651和和645，黑藻的净化效果相对较差，净化率为，黑藻的净化效果相对较差，净化率为584。4种沉水植物的净化效能依次为马来眼子菜种沉水植物的净化效能依次为马来眼子菜常绿苦草常绿苦草苦草苦草黑藻。黑藻。TN8研究表明：研究表明：NH3.N主
9、要通过主要通过生物同化吸收、微生物的硝生物同化吸收、微生物的硝化与反硝化作用、挥发化与反硝化作用、挥发等等3种种机制去除，但各种去除机制机制去除，但各种去除机制都直接或间接受植物和浮游都直接或间接受植物和浮游植物的影响植物的影响。从总体上看，。从总体上看，4种沉水植物中以常绿苦草对种沉水植物中以常绿苦草对NH N的净化效能相对较高，的净化效能相对较高，整个试验期间其整个试验期间其平均净化平均净化率率为为188，其次为马来眼，其次为马来眼子菜和苦草，净化率分别为子菜和苦草，净化率分别为165、162，黑藻最，黑藻最差，平均净化率为一差，平均净化率为一14。NH3-N9NO3.N 4种沉水植物对种
10、沉水植物对NO3。N的的净化效果均十分明显且趋势一净化效果均十分明显且趋势一致致(图图3)，均表现为试验初期水，均表现为试验初期水体中浓度迅速降低，试验开始体中浓度迅速降低，试验开始2个月后即达到最低值，其后一个月后即达到最低值，其后一直维持在较低浓度水平。从降直维持在较低浓度水平。从降低速率来看，以低速率来看，以常绿苦草稍好常绿苦草稍好，其对水体中其对水体中NO3-N的净化速率的净化速率略高于其他略高于其他3种植物。从净化效种植物。从净化效能上来看，能上来看，4种沉水植物之间的种沉水植物之间的差异不显著，其差异不显著，其平均净化率分平均净化率分别为别为894、888、881和和875。10不
11、同沉水植物对TP的净化效果 TP主要通过化学反应、藻类细菌的合成代谢、水生植物的吸收等几种途径去除。11 从表从表4可见，与沉水植物对氮的去除不同，常绿苦草可见，与沉水植物对氮的去除不同，常绿苦草和苦草对水体中的和苦草对水体中的P有更好的去除效果，其对水体有更好的去除效果，其对水体TP的净的净化率显著高于马来眼子菜和黑藻，化率显著高于马来眼子菜和黑藻，常绿苦草和苦草在试验常绿苦草和苦草在试验期间的平均净化率分别为期间的平均净化率分别为577、547，而而马来眼马来眼子菜和黑藻的净化率则表现出较大的波动性，其平均净化子菜和黑藻的净化率则表现出较大的波动性，其平均净化率分别为率分别为199和一和一
12、755，4种沉水植物对种沉水植物对TP的净化的净化效能顺序为：效能顺序为：常绿苦草常绿苦草苦草苦草马来眼子菜马来眼子菜黑藻黑藻。12不同沉水植物对有机物不同沉水植物对有机物(CODMn)的净化效果的净化效果 沉水植物对水体有机物的去除主要是通沉水植物对水体有机物的去除主要是通过过对对水体悬浮物的吸附作用和附着微生物的活水体悬浮物的吸附作用和附着微生物的活动动，因此其，因此其生物量越大，植物体表面积也相对生物量越大，植物体表面积也相对越大，对水体中悬浮物的吸附量也就越大，其越大，对水体中悬浮物的吸附量也就越大，其降低水体中有机物的作用也就越明显。降低水体中有机物的作用也就越明显。13 与其他几项
13、水质指标相比，沉水植物对CODM 的净化率较低，常绿苦草17.3、马来眼子菜10.3、苦草9.5、黑藻0.4(表5)。14实验结果与分析实验结果与分析 研究表明，研究表明，4种供试沉水植物对水体中的主要污染物种供试沉水植物对水体中的主要污染物均均一一定的净化效果，但各品种之间存在较大差异，以定的净化效果，但各品种之间存在较大差异，以常绿常绿苦草综合净化效果最好，对主要污染物苦草综合净化效果最好，对主要污染物TN、TP和和CODMn 的净化率分别为的净化率分别为65.1、57.7和和17.3，马来眼子菜次，马来眼子菜次之，黑藻相对较差。之，黑藻相对较差。本研究通过筛选常绿型沉水植物作为本研究通过筛选常绿型沉水植物作为水质净化的先锋植物，能有效避免因季节交替而引起水质水质净化的先锋植物，能有效避免因季节交替而引起水质波动的现象，更好地发挥沉水植物应有的功能，同时也缩波动的现象，更好地发挥沉水植物应有的功能，同时也缩短了水生态修复的周期短了水生态修复的周期。15
