菱角對水體凈化的研究

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本文作者：葉月1徐文娟1戚鵬2華大春1作者單位：1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院2.儀征市農(nóng)業(yè)資源開發(fā)局

近年來，快速發(fā)展的科技與經(jīng)濟(jì)讓人們享受到了前所未有的物質(zhì)文明，然而片面地強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，忽視對環(huán)境的影響，也讓人類面臨了一系列的環(huán)境危機(jī)，如水土流失、環(huán)境污染及自然資源枯竭等問題，其中水體富營養(yǎng)化是環(huán)境危機(jī)的一個重要方面[1]。我國城市景觀水體多為靜止或流動性差的封閉緩流水體，具有水域面積小、易污染、水環(huán)境容量小及水體自凈能力差等特點(diǎn)，再加上人類活動和環(huán)保設(shè)施不完善等，富營養(yǎng)化程度日漸嚴(yán)重，據(jù)統(tǒng)計(jì)，93%的城市景觀水體都受到不同程度的污染[2]。因此，治理富營養(yǎng)化水體、恢復(fù)水體外觀和內(nèi)在的綜合功能已經(jīng)成為當(dāng)今淡水生態(tài)研究的重要方向[1]。菱是菱科一年生草本水生植物，用途廣泛，具有一定的食用和藥用價(jià)值。本課題以菱角為試材進(jìn)行室內(nèi)靜態(tài)試驗(yàn)，通過對水體中氮、磷及氨態(tài)氮等的測定，探討菱角對富營養(yǎng)化水體中的凈化能力，為水生植物在水體中的應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

供試植物為菱角，采自于安徽建華龍棲地生態(tài)觀光園，在試驗(yàn)開始前先將采集來的植物在試驗(yàn)區(qū)馴養(yǎng)數(shù)日，然后稱質(zhì)量依次放入試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)。供試水樣取自安徽省合肥市城區(qū)內(nèi)的杏花公園里。經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）提出富營養(yǎng)化水體的幾項(xiàng)指標(biāo)量：平均總磷濃度大于0.035mg/L，平均葉綠素濃度大于0.008mg/L，平均透明度小于3m[3]。供試水體經(jīng)過檢測，結(jié)果為總氮（TN）2.28mg/L，總磷（TP）0.635mg/L，銨態(tài)氮（NH4+-N）0.606mg/L，化學(xué)需氧量（COD）58.2mg/L，水中溶氧量（DO）5.23mg/L，透明度18cm，說明該水體富營養(yǎng)化。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2011年5月上旬在安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院中心實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，稱取預(yù)培養(yǎng)好的菱植株，種于底徑30cm、高70cm的水箱中，每個水箱中放置10cm底泥，再分別加入深50cm的富營養(yǎng)化水，以桶內(nèi)有底泥而無植物的供試水樣為空白對照，每個處理重復(fù)3次。試驗(yàn)周期為100d，每隔20d采集水樣一次，采集時(shí)間均為9：30，同時(shí)箱內(nèi)水分由于蒸騰和取樣減少，以蒸餾水來補(bǔ)足。

1.3測定項(xiàng)目及方法

水質(zhì)測定項(xiàng)目有TN、TP、NH4+-N、COD、DO和透明度等。TN采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法、TP采用鉬銻抗分光光度法、NH4+-N采用納氏試劑光度法、COD采用快速密封催化消解法、DO采用碘量法、透明度采用塞氏盤法，以上所有分析方法均參照《水和廢水監(jiān)測分析方法》[3]。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析

所有數(shù)據(jù)均利用Excel、STAT和SigmaPlot.v10.0等軟件分析處理。

2結(jié)果與分析

2.1菱角對富營養(yǎng)化水體中總氮（TN）和氨態(tài)氮（NH4+-N）的影響

由圖1、2可知，富營養(yǎng)化水體中TN濃度起初變化并不明顯，隨著處理時(shí)間的延長，水樣中TN濃度逐漸降低，去除能力明顯，去除率可達(dá)53.51%。而NH4+-N的濃度有一定的波動，并沒有明顯的下降，甚至是升高，說明菱角主要是通過去除硝態(tài)氮來降低TN的水平。此外，據(jù)相關(guān)報(bào)道，底泥能釋放NH4+-N，也可能影響NH4+-N濃度的變化[4]。

2.2菱角對富營養(yǎng)化水體總磷（TP）的影響

從圖3可以看出，富營養(yǎng)化水體中TP的變化與TN的變化明顯不同，主要呈現(xiàn)先降后升再降的趨勢。由于菱角能夠去除富營養(yǎng)化水體中的P，所以TP濃度有所下降，但又因?yàn)樵撛囼?yàn)在高溫季節(jié)進(jìn)行，底泥中蓄積著一定量的P，為了維持體系中的P平衡，底泥會釋放P，導(dǎo)致水體中的TP水平有一定程度的上升，又由于菱角凈化作用，底泥中的P已消耗，TP濃度呈下降趨勢。由此可知，底泥對水體中P濃度的變化有很大的影響，要與其他措施綜合處理來降低水體中P含量。

2.3菱角對富營養(yǎng)化水體中化學(xué)需氧量（COD）的影響

如圖4所示，試驗(yàn)期間富營養(yǎng)化水體中COD起初濃度下降較為明顯，而后逐漸減緩，整體呈下降趨勢。菱角對水體中COD的去除率達(dá)67.52%，去除效果較好。

2.4菱角對富營養(yǎng)化水體中溶氧量（DO）的影響

由圖5可以看出，菱角能在不影響自身生長的同時(shí)有效地回升水體中的DO，回升率為66.08%。

2.5菱角對富營養(yǎng)化水體透明度的影響

經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，菱角不僅能有效地去除水體中的N、P，而且使水體中的懸浮物減少，透明度發(fā)生顯著變化，由18cm增至48cm。此外，試驗(yàn)后期菱角葉片有點(diǎn)變白、變黃，可能是因?yàn)楦粻I養(yǎng)化水體中缺乏其生長所需的某些元素，同時(shí)室內(nèi)環(huán)境及設(shè)備條件的限制也可能對其生長產(chǎn)生不利影響。

3結(jié)論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，菱角能有效地去除富營養(yǎng)化水體中的TN、TP及COD，同時(shí)顯著提升DO水平和水體的透明度。其中，菱角對富營養(yǎng)水體中的TN、TP、COD的去除率分別為53.51%、33.86%、67.52%，DO從5.23mg/L回升至15.42mg/L，透明度由18cm增至48cm。因此，菱角對富營養(yǎng)化水體有較好的凈化作用，能改善水質(zhì)，減輕水體的富營養(yǎng)化程度。此外，菱角富含蛋白質(zhì)、維生素、氨基酸且具有多種藥用功效[5]，可作為特色蔬菜在市場銷售，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，菱角可以很好地與其他水生植物結(jié)合，在園林景觀設(shè)計(jì)中作為觀賞植物，對景觀水體進(jìn)行優(yōu)化，營造兼?zhèn)溆^賞、凈化和經(jīng)濟(jì)于一體的生態(tài)水景，具有良好的應(yīng)用前景。