不同沉水植物對水質凈化效能的研究

孫作登1，2，宋祥甫1，2，付子軾2，何文輝1，

王金慶2，劉福興2，

商傳蓮2，3，宋芳芳1，2

1上海海洋大學水產與生命學院，上海201306；

2上海市農業科學院生態環境保護研究所，上海201403；3華東理工大學資源與環境學院，上海200237

《上海農業學報》111444125田敏2012/10/161

隨著社會經濟的不斷發展和城市現代化進程的加快，大量工業廢水和生活污水排入河流、湖泊，導致水體富營養化和生態系統退化。其治理與修復的關鍵在于如何降低水體N、P含量以及底泥中有機物和N、P負荷。本研究以4種沉水植物為對象，試圖篩選出四季常綠、生長期相對較長、受季節變化影響較小的品種，使其在不同物候期內均能發揮凈化水體的功效，避免因季節交替而導致的水質波動現象，為更好地發揮沉水植物的應有功能和縮短水生態修復周期提供依據。摘要2實驗材料

一、供試植物

沉水植物從太湖流域廣泛分布的本地品種中進行篩選，以適應性好、成活率高、對氮磷富集效果好、光合效率高、美觀，并具有一定經濟價值為標準進行選擇。通過對比，共選擇了3種常規的沉水植物品種和1種經過改良的苦草品種。3種常規沉水植物均采自太湖的貢湖，包括苦草、黑藻和馬來眼子菜；經過人工改良的苦草品種為常綠苦草，由上海海洋大學選育而成。3二、實驗用水

試驗用水取自上海市農業科學院莊行綜合試驗站池塘，其主要水質指標見(表1）

表1試驗用池塘水水質4

本研究通過不定期測定上覆水的營養鹽濃度變化來評價沉水植物對水質的凈化效能，采集的水樣帶回試驗室進行分析，測定的主要指標有總氮(TN)

、氨氮(NH3-N)、硝態氮(NO3-N)、總磷(TP)

、高錳酸鹽指數(CODMn)和pH。TN、NH3-N、NO3-N、TP、CODMn按照《水和廢水檢測分析方法》標準方法測定；底泥中的全氮、全磷、有機質含量等按照《土壤農業化學常規分析方法》推薦的方法測定；pH采用PHSJ．3F型pH計測定。

TN:水中各種形態無機和有機氮的總量。包括NO3-、NO2-和NH4+等無機氮和蛋白質、氨基酸和有機胺等有機氮，以每升水含氮毫克數計算。常被用來表示水體受營養物質污染的程度。

TP;是污水中常測的一種污染物。水中的含磷化合物主要可以分為三類：正磷酸鹽、縮聚磷酸鹽、有機磷。將水中各種形態的磷通過消解轉化為正磷酸鹽，測得的數據為總磷。

測定指標和方法5

TN

在水生植物系統中，上覆水中的氮不僅來自于水源中的有機物，底泥中大量生長的微生物及其釋放的產物也是重要來源之一。沉水植物能通過根系的截濾及枝葉的吸附作用去除上覆水中的氮素。7表3為不同采樣期間各處理TN與原水TN質量濃度比值，其差值反映了幾種沉水植物對水中TN凈化效果的差異。總體來看，馬來眼子菜、常綠苦草和苦草對TN的凈化效果均較高，凈化率分別為65．8％、65．1％和64．5％，黑藻的凈化效果相對較差，凈化率為58．4％。4種沉水植物的凈化效能依次為馬來眼子菜>常綠苦草>苦草>黑藻。TN8研究表明：NH3.N主要通過生物同化吸收、微生物的硝化與反硝化作用、揮發等3種機制去除，但各種去除機制都直接或間接受植物和浮游植物的影響。從總體上看，4種沉水植物中以常綠苦草對NH．N的凈化效能相對較高，整個試驗期間其平均凈化率為18．8％，其次為馬來眼子菜和苦草，凈化率分別為16．5％、16．2％，黑藻最差，平均凈化率為一1．4％。NH3-N9NO3.N

4種沉水植物對NO3。N的凈化效果均十分明顯且趨勢一致(圖3)，均表現為試驗初期水體中濃度迅速降低，試驗開始2個月后即達到最低值，其后一直維持在較低濃度水平。從降低速率來看，以常綠苦草稍好，其對水體中NO3-N的凈化速率略高于其他3種植物。從凈化效能上來看，4種沉水植物之間的差異不顯著，其平均凈化率分別為89．4％、88．8％、88．1％和87．5％。10不同沉水植物對TP的凈化效果

TP主要通過化學反應、藻類細菌的合成代謝、水生植物的吸收等幾種途徑去除。11

從表4可見，與沉水植物對氮的去除不同，常綠苦草和苦草對水體中的P有更好的去除效果，其對水體TP的凈化率顯著高于馬來眼子菜和黑藻，常綠苦草和苦草在試驗期間的平均凈化率分別為57．7％、54．7％，而馬來眼子菜和黑藻的凈化率則表現出較大的波動性，其平均凈化率分別為19．9％和一75．5％，4種沉水植物對TP的凈化效能順序為：常綠苦草>苦草>馬來眼子菜>黑藻。12不同沉水植物對有機物(CODMn)的凈化效果

沉水植物對水體有機物的去除主要是通過對水體懸浮物的吸附作用和附著微生物的活動，因此其生物量越大，植物體表面積也相對越大，對水體中懸浮物的吸附量也就越大，其降低水體中有機物的作用也就越明顯。13

與其他幾項水質指標相比，沉水植物對CODM的凈化率較低，常綠苦草17.3％、馬來眼子菜10.3％、苦草9.5％、黑藻0.4％(表5)。14實驗結果與分析

研究表明，4種供試沉水植物對水體中的主要污染物均一定的凈化效果，但各品種之間存在較大差異，以常綠苦草綜合凈化效果最好，對主