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1、不同沉水植物對(duì)水質(zhì)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1，21上海海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院，上海201306；2上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境保護(hù)研究所，上海201403；3華東理工大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，上海200237《上海農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)》111444125田敏2012/10/161隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和城市現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，大量工業(yè)廢水和生活污水排入河流、湖泊，導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化和生態(tài)系統(tǒng)退化。其治理與修復(fù)的關(guān)鍵在于如何降低水體N、P含量以及底泥中有機(jī)物和N
2、、P負(fù)荷。本研究以4種沉水植物為對(duì)象，試圖篩選出四季常綠、生長(zhǎng)期相對(duì)較長(zhǎng)、受季節(jié)變化影響較小的品種，使其在不同物候期內(nèi)均能發(fā)揮凈化水體的功效，避免因季節(jié)交替而導(dǎo)致的水質(zhì)波動(dòng)現(xiàn)象，為更好地發(fā)揮沉水植物的應(yīng)有功能和縮短水生態(tài)修復(fù)周期提供依據(jù)。摘要2實(shí)驗(yàn)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(jìn)行篩選，以適應(yīng)性好、成活率高、對(duì)氮磷富集效果好、光合效率高、美觀，并具有一定經(jīng)濟(jì)價(jià)值為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇。通過(guò)對(duì)比，共選擇了3種常規(guī)的沉水植物品種和1種經(jīng)過(guò)改良的苦草品種。3種常規(guī)沉水植物均采自太湖的貢湖，包括苦草、黑
3、藻和馬來(lái)眼子菜；經(jīng)過(guò)人工改良的苦草品種為常綠苦草，由上海海洋大學(xué)選育而成。3二、實(shí)驗(yàn)用水試驗(yàn)用水取自上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院莊行綜合試驗(yàn)站池塘，其主要水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)(表1）NH3·N／mg·L-1NO3·N／mg·L-1TN／mg·L-1TP／mg·L-1CODMn／mg·L-1PH0.230±0.0041.290±0.0071.61±0.040.110±0.0036.0±0.17.8±0.1表1試驗(yàn)用池塘水水質(zhì)4本研究通過(guò)不定期測(cè)定上覆水的營(yíng)養(yǎng)鹽濃度變化來(lái)評(píng)價(jià)沉水植物對(duì)水質(zhì)的凈化效能，采集的水樣帶回試驗(yàn)室進(jìn)行分析，測(cè)定的
4、主要指標(biāo)有總氮(TN)?、氨氮(NH3-N)、硝態(tài)氮(NO3-N)、總磷(TP)?、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)和pH。TN、NH3-N、NO3-N、TP、CODMn按照《水和廢水檢測(cè)分析方法》標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定；底泥中的全氮、全磷、有機(jī)質(zhì)含量等按照《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)常規(guī)分析方法》推薦的方法測(cè)定；pH采用PHSJ．3F型pH計(jì)測(cè)定。?TN:水中各種形態(tài)無(wú)機(jī)和有機(jī)氮的總量。包括NO3-、NO2-和NH4+等無(wú)機(jī)氮和蛋白質(zhì)、氨基酸和有機(jī)胺等有機(jī)氮，以每升水含氮毫克數(shù)計(jì)算。常被用來(lái)表示水體受營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)污染的程度。?TP;是污水中常
5、測(cè)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(jī)磷。將水中各種形態(tài)的磷通過(guò)消解轉(zhuǎn)化為正磷酸鹽，測(cè)得的數(shù)據(jù)為總磷。測(cè)定指標(biāo)和方法5結(jié)果與分析一、不同沉水植物對(duì)N的凈化效果二、不同沉水植物對(duì)TP的凈化效果三、不同沉水植物對(duì)有機(jī)物(CODMn)的凈化效果TNNH3-NNO3-N6TN在水生植物系統(tǒng)中，上覆水中的氮不僅來(lái)自于水源中的有機(jī)物，底泥中大量生長(zhǎng)的微生物及其釋放的產(chǎn)物也是重要來(lái)源之一。沉水植物能通過(guò)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
6、質(zhì)量濃度比值，其差值反映了幾種沉水植物對(duì)水中TN凈化效果的差異。總體來(lái)看，馬來(lái)眼子菜、常綠苦草和苦草對(duì)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(duì)較差，凈化率為58．4％。4種沉水植物的凈化效能依次為馬來(lái)眼子菜>常綠苦草>苦草>黑藻。TN8研究表明：NH3.N主要通過(guò)生物同化吸收、微生物的硝化與反硝化作用、揮發(fā)等3種機(jī)制去除，但各種去除機(jī)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(duì)NH．N的凈化效能相對(duì)較高，整個(gè)試驗(yàn)期間其平均凈化率為1
7、8．8％，其次為馬來(lái)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.N4種沉水植物對(duì)NO3。N的凈化效果均十分明顯且趨勢(shì)一致(圖3)，均表現(xiàn)為試驗(yàn)初期水體中濃度迅速降低，試驗(yàn)開(kāi)始2個(gè)月后即達(dá)到最低值，其后一直維持在較低濃度水平。從降低速率來(lái)看，以常綠苦草稍好，其對(duì)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(lái)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(duì)TP的凈化效果TP
8、主要通過(guò)化學(xué)反應(yīng)、藻類細(xì)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(jiàn)，與沉水植物對(duì)氮的去除不同，常綠苦草和苦草對(duì)水體中的P有更好的去除效果，其對(duì)水體TP的凈化率顯著高于馬來(lái)眼子菜和黑藻，常綠苦草和苦草在試驗(yàn)期間的平均凈化率分別為57．7％、54．7％，而馬來(lái)眼子菜和黑藻的凈化率則表現(xiàn)出較大的波動(dòng)性，其平均凈化率分別為19．9％和一75．5％，4種沉水植物對(duì)TP的凈化效能順
