幾種水生植物對富營養(yǎng)水體的凈化效果研究.pdf

1、水體富營養(yǎng)化對人們的生活環(huán)境產(chǎn)生了很大的負(fù)面影響，甚至已成為許多國家社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約因素。因此，如何修復(fù)富營養(yǎng)化的水體，降低其中的營養(yǎng)物質(zhì)的含量，恢復(fù)水體的綜合功能已成為當(dāng)前全球性環(huán)境問題的研究熱點。近年來，植物修復(fù)技術(shù)由于較物理、化學(xué)等修復(fù)方法具有投資少、處理效果好、操作簡便等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于富營養(yǎng)化水體的凈化。不同學(xué)者分別利用挺水、沉水及漂浮植物對富營養(yǎng)水體進(jìn)行了修復(fù)研究。但是，這些研究大多僅單純就植物體對富營養(yǎng)水體的凈化效果進(jìn)

2、行探討，而同時就植物對富營養(yǎng)水體的凈化效果及其根系響應(yīng)的研究則相對較少。因此，本試驗選取了四種本土常見的水生植物（鳳眼蓮、綠狐尾藻、空心菜、青萍）分別采用低度、中度、重度三個富營養(yǎng)水平水體進(jìn)行了盆栽試驗研究，比較了不同水生植物對不同水平水體的氮、磷凈化效果及根系活力、根系分泌物在不同水平水體下的變化，揭示了根系對富營養(yǎng)水體的響應(yīng)機(jī)理；同時，采用自然水體進(jìn)行了靜態(tài)小區(qū)試驗，闡明了不同水生植物對富營養(yǎng)水體的氮、磷、COD等的凈化效果，以期為

3、富營養(yǎng)水體水生植物修復(fù)技術(shù)中植物的遴選以及推廣應(yīng)用提供科學(xué)的理論依據(jù)。研究結(jié)果表明：
　?。?）盆栽試驗表明，各植物處理對于水體全氮（TN）均有較好的的去除效果，且較對照（CK）差異顯著（P＜0.05）。三種富營養(yǎng)水平下均以鳳眼蓮的去除效果最好，其余植物的去除率由大到小的順序為：空心菜＞綠狐尾藻＞青萍。對水體銨態(tài)氮（NH4+-N）的去除以鳳眼蓮去除效果最好，不同富營養(yǎng)水平下其去除率分別達(dá)：低度87.49％、中度95.68%、重度9

4、2.41%，其他三種植物為：空心菜（80.32%~93.74%）＞綠狐尾藻（76.61%~90.61%）＞青萍（54.77%~82.86%）。水體硝態(tài)氮（NO3--N）的去除則以空心菜處理的去除效果最好，水體中NO3--N濃度從初始的0.62~19.38 mg/L降至0.07~7.46 mg/L。隨著水體富營養(yǎng)水平的提高，各處理氮素（TN、NH4+-N、NO3--N）去除率均表現(xiàn)出中促高抑的趨勢，適宜濃度的氮素負(fù)荷能提升試驗植物的吸收去

5、除能力，但濃度過高則會抑制試驗植物對于水體氮素的吸收，從而降低凈化效果。三種富營養(yǎng)水平下，四種水生植物的全磷（TP）去除率均極顯著高于CK（P＜0.05），各植物處理去除率由大到小為：鳳眼蓮＞空心菜＞綠狐尾藻＞青萍；除CK外各植物處理TP去除率呈現(xiàn)出隨著水體富營養(yǎng)水平的提高而逐漸升高的趨勢。
　?。?）隨著盆栽試驗的進(jìn)行，四種水生植物根系可溶性有機(jī)碳（DOC）分泌量呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢。同一富營養(yǎng)水平下，不同植物處理根系分泌DOC差

6、異較大（P＜0.05），均以鳳眼蓮和空心菜分泌能力最強(qiáng)，低度水平下最高分別達(dá)7.46和6.85 mg/(g·d)，其次為綠狐尾藻，青萍最?。徊煌粻I養(yǎng)水平下，同一植物根系DOC分泌隨著營養(yǎng)水平的升高而逐漸降低，其根系分泌 DOC與各養(yǎng)分間均達(dá)顯著負(fù)相關(guān)，這說明養(yǎng)分負(fù)荷的降低能促進(jìn)四種植物根系DOC的分泌；
　　在同一富營養(yǎng)水平下，植物根系活力均以鳳眼蓮最大，分別為：低度富營養(yǎng)條件下69.56μg/(g·h)、中度富營養(yǎng)條件下85.

7、63μg/(g·h)、重度富營養(yǎng)條件下61.78μg/(g·h)，空心菜和綠狐尾藻次之，而青萍最小，表明就根系吸收凈化能力而言鳳眼蓮＞空心菜＞綠狐尾藻＞青萍；在不同富營養(yǎng)水平下，各植物根系活力隨著水體富營養(yǎng)水平的提升而降低；
　　隨著處理時間的延長，水體養(yǎng)分負(fù)荷的不斷降低，各植物根系分泌有機(jī)酸呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢，而隨著富營養(yǎng)水平的提高，各植物有機(jī)酸總量及各有機(jī)酸的量均呈逐漸下降的趨勢，表明較低的養(yǎng)分負(fù)荷能夠促進(jìn)植物根系有機(jī)酸的分泌

8、。不同富營養(yǎng)水平下，各植物間根系分泌有機(jī)酸種類與總量差異較大，就有機(jī)酸量來看，以鳳眼蓮最大，綠狐尾藻和空心菜次之，青萍最小，而就種類而言，鳳眼蓮和空心菜主要分泌草酸和蘋果酸，綠狐尾藻為草酸和檸檬酸，而青萍分泌種類最多，包括草酸、檸檬酸、乳酸及乙酸，各植物分泌的有機(jī)酸中，均以草酸為主，且分泌量最大。
　?。?）整個靜態(tài)小區(qū)試驗期間，不同植物處理均能很好的降低水體懸浮物（TSS），且與CK間差異顯著（P＜0.05），其中以空心菜和鳳眼

9、蓮的效果最好；整個試驗過程中，各植物處理均表現(xiàn)為前期快速降低，后期緩慢下降并趨于穩(wěn)定，而CK則表現(xiàn)為前期快速降低，后逐漸升高的趨勢。在水體化學(xué)需氧量(CODcr)的去除上，空心菜處理效果最好，去除率最大達(dá)86.11%，其次為鳳眼蓮處理為82.35%，綠狐尾藻和青萍處理去除率分別為71.88%和50.75%，由此可知，各植物處理對于水體CODcr均有一定的凈化效果；
　　四種水生植物對富營養(yǎng)水體氮、磷的去除均有一定的效果，其中，對T

10、N的去除以鳳眼蓮和空心菜最佳，青萍最差；而對于無機(jī)態(tài)氮（NH4+-N、NO3--N）的去除，由于鳳眼蓮和空心菜的養(yǎng)分喜好不同，因此鳳眼蓮NH4+-N去除效果好于空心菜，而對于水體NO3-N的去除效果則恰好相反；就TP和SRP而言，各植物去除率由大到小的順序為：鳳眼蓮＞空心菜＞綠狐尾藻＞青萍。
　?。?）靜態(tài)小區(qū)試驗表明，四種植物均能大幅提高水體胞外酶（脲酶、堿性磷酸酶）活性，其中鳳眼蓮處理的效果最好，其脲酶活性（UA）峰值和極差值