植物浮床净化富营养化景观水体的效果研究.doc

植物浮床净化富营养化景观水体的效果研究 樊开青，朱晓彦，姚委 （江苏农林职业技术学院，江苏句容212400） 摘要：以江苏省句容市某人工景观湖为对象，选用浮床栽培的香蒲、黄菖蒲、鸢尾、再力花和花叶芦竹进行修复。试验结果表明，水质有了明显改善，透明度也有所增加。其中再力花的长势最为明显，各植物对受污染景观水体溶解氧（DO）含量的提高都起到了积极的作用，对水体中化学需氧量（COD）、总磷（TP）、氨氮（NH3N）有明显的去除效果，并存在一定的差异。其中对TP净化效果最好的是再力花，去除率最高达到了913；对NH3N净化效果较好的是黄菖蒲和再力花，去除率分别达到了948和922；各植物对COD的净化能力相对于对TP和NH3N的净化能力弱，对COD的净化能力相对较强的是香蒲和花叶芦竹，去除率分别为402和384。 关键词：植物浮床；生态修复；景观水体 ：X524；X173：A：04398114（xx）061346-04 DOI:10.14088/j.ki.issn0439-8114.xx.06.017 PurificationEffectofEutrophicationinLandscapeWaters byPlantFloatingbed FANKaiqing，ZHUXiaoyan，YAOWei （JiangsuPolytechnicCollegeofAgricultureandForestry，Jurong212400，Jiangsu，China） Abstract：Cattail，Irispseudacorus，Iris，ThaliadealbataandArundodonaxLvarversicolorcultivatedinfloatingbedwereusedtorepairanartificiallandscapelakeinJurongcity，JiangsuprovinceTheresultsshowedthatthewaterqualitywasimprovedsignificantlyandthetransparencywasincreasedThegrowthofThaliadealbatawassignificantTheplantsplayedpositiverolesinincreasingthecontentofdissolvedoxygen（DO）inthepollutedlandscapewaterTherewereobviousremovaleffectsofchemicaloxygendemand（COD），totalphosphorus（TP）andammonianitrogen（NH3N）inthewatertovaryingdegreesTheThaliadealbatahadthebestremovaleffectofTP，withtheremovalrateof913TheIrispseudacorusandThaliadealbatahadthebestremovaleffectofNH3N，withtheremovalrateof948and922EachkindofplanthadlessremovaleffectofCODthanthatofTPandNH3NThecattailandArundodonaxLvarversicolorhadrelativelyhigherremovalratesofCOD，withtheremovalratesof402and384 Keywords：plantfloatingbed；ecologicalrestoration；landscapewaterbody ：xx0710 基金项目：江苏省“青蓝工程”项目；江苏农林职业技术学院科技项目（xxkj003） 作者简介：樊开青（1975），女，安徽安庆人，副教授，在读博士研究生，主要从事水污染控制及资源化研究，（电话）051187291701（电子信箱） lxsfkq163。 近年来，随着人们对居住环境的要求不断提高，景观水体的建造已成为城市建设和房地产开发中被关注的热点。营造景观的常见水体形式有天然湖泊、各大中城市公园内的人造湖泊、景观河道、与房地产开发相配套的人造景观湖、喷泉、叠流、瀑布等。景观水体生态环境的改善对提升人居环境起着至关重要的作用。由于景观水体自身的特点以及各种外因的干扰，其受污染状况不容乐观。据统计1，2，全国有93的公园水体遭到不同程度的污染，水体发臭和富营养化现象严重，有的甚至已成为景观死角，给游客带来视觉上的污染，并对整个环境的生态平衡造成了一定影响。 根据对江苏省句容市10处景观水体包括8个住宅小区水景和2个城市公园人工景观湖进行的调查发现，景观水体设计者一般只考虑到景观效果和文化表现，较少考虑水质保持的问题，致使多数景观水体的水质状况较差。在调查的10处景观水体中，多数景观水体为静止或流动性差的缓流水体。由于水深较浅、自净能力弱，水体内的物质很难输出，水体中浮游藻类大量繁殖，必将导致水体富营养化，使水体丧失景观功能，再加上生物多样性差，加大了水体水质保持的难度。 景观水体的修复技术可归纳为物理修复、化学修复、生物修复和生态修复4种方法，其中生态修复具有成本低、稳定性强、净化效果好的特点，可以与绿化环境及景观改善相结合，是体现人与自然和谐相处的可持续生态化的水质改善思路，也是一条创新的技术路线，因此被广泛应用于水环境修复改善工程中37。富营养化景观水体的生态修复有多种措施，但其中利用水生植物来净化水体的方法近年来得到了广泛关注。植物浮床技术作为生态水处理方法和营造水体景观的方法，目前在西方发达国家已迅速发展起来，而国内还处于初期阶段。为了了解景观水体的水质演变规律，并对景观水体生态修复提供基础数据和参考，于xx年45月将所调查的10处景观水体中具有代表性的某人工景观湖作为研究对象，利用植物浮床技术进行了为期32d的不同水生植物净化效果的试验研究。 1材料与方法 11浮床物种的选择 植物浮床物种的选择及种植密度对净化效果有很重要的影响。浮床物种的选择应综合考虑以下几方面8，9：选择适宜水质条件生长的本地多年生水生植物；具有较强的耐污、治污和净化潜能；根系发达、生物量大、繁殖能力强；具有景观观赏价值。有关研究和应用10表明，针对城市景观水体功能的特点，可选择的物种有限，多采用美人蕉等来修复。根据上述选取原则，本试验选取了江苏本地多年生的花叶芦竹、香蒲、鸢尾、再力花和黄菖蒲等五种具有一定净化能力和观赏价值，且可以适应水生栽培的植物作为试验材料，以期为区域城市景观污染水体生态修复提供良好的物种选择。 12试验材料 试验所用花叶芦竹、香蒲、鸢尾、再力花和黄菖蒲等五种植物均为购自花卉市场的土培苗，去土洗净后将各植物的叶片剪成高为3040cm，带入实验室水培10d后选择生长情况良好、长势较为均匀的健壮植株进行试验。 13试验方法 为保持自然光照模拟景观水体的自然条件，采用室外模拟的方式进行。试验容器选用长40cm，宽40cm，高35cm的塑料水箱，加入水样至水深25cm处，采用聚苯乙烯泡沫板作为浮床载体，在泡沫板上等间距开孔，隔孔定植植物。共设置6个试验组，第一组为空白对照组，只有浮床而无植物的水箱；第二至六组浮床上分别定植花叶芦竹、香蒲、鸢尾、再力花和黄菖蒲。于xx年45月进行为期32d的试验，试验期间水温1832，平均水温为25，水温适合植物和藻类生长。试验过程中由于植物的蒸腾作用、光合作用、水分蒸发以及取样监测会减少试验箱中的水量，定期补充原水以消除水分蒸发损失对试验效果的影响1113。 14监测项目及方法 试验原水取自句容市某人工景观湖，取样点根据景观湖的具体情况选择湖的西、中、东3个点，并取其混合水样值，水样初始水质见表1所示。由表1可知原水总磷（TP）和氨氮（NH3N）浓度较高，有较严重的富营养化趋势。各试验箱的浮床上定植植物后，每隔34d在水面以下10cm处取样分析水体中的溶解氧（DO）、化学需氧量（COD）、总磷（TP）和氨氮（NH3N）含量，每次做2组平行实验，取其平均值。 各项指标的分析方法参照水和废水监测分析方法（第四版）14。溶解氧（DO）采用碘量法，化学耗氧量（COD）采用重铬酸钾法，总磷（TP）采用钼酸铵分光光度法，氨氮（NH3N）采用纳氏试剂分光光度法。 2结果与分析 21浮床植物对水体中DO的改善情况 溶解氧（DO）是水体评价的一个重要指标，无污染的天然水体中的DO含量一般接近饱和，水体受污染后会导致DO含量降低。DO的高低会直接影响水生生物的生长和水体中氮、磷、化学需氧量等水质指标的高低，并将最终影响到水体的自净能力15。五种浮床植物组及空白对照组水体中DO含量的变化情况如图1所示。 由图1可知，空白对照组DO含量从监测初期的73mg/L开始一直缓慢下降，没有出现波动，这或许是由于温度慢慢升高，水中的含氧量也在慢慢减少，在25d后溶解氧接近3.0mg/L，已接近地表水环境质量标准（GB3838xx）类水质标准，水质逐渐恶化。整个试验期间五种浮床植物组由于植物的光合作用以及呼吸作用，根系周围呈现好氧状态11，使水体DO值均比无植物的对照组要高，且情况较为稳定，对提高水体含氧量起到了积极的作用，但由于水体中溶解氧的比较多，故在此不对影响因素进行详细的比较。 22五种浮床植物修复效果的比较 各浮床植物对TP、NH3N和COD的去除率分别见图2、图3、图4。 氮、磷是植物生长必需的大量元素，也是引起水体富营养化的主要因素。由图2、图3可知，五种浮床植物在试验培养期间内对水体的氮、磷均有很好的去除作用。整体来看，不同的植株对水体NH3N和TP的影响趋势是相似的，但去除能力表现出一定的差异。根据图2，在013d，TP的去除率大小依次为再力花鸢尾香蒲黄菖蒲花叶芦竹；13d后各试验组对TP的去除率均达到了很高的水平，都在50以上，水中TP浓度均达到了地表水环境质量标准类以上水质标准；后期黄菖蒲的去除率出现了小幅的下降，花叶芦竹的去除率出现了小幅的上升。其中对TP修复效果最好的植物是再力花，在整个试验过程中再力花均保持良好的长势和较高且稳定的去除率，最高达到了913。 水中的NH3N浓度除了受外来污染物的影响，还与水体的pH和水中微生物的影响有关。根据图3，5种浮床植物在试验培养期间内，对水体的NH3N均有很好的去除效果，其中黄菖蒲和再力花的去除效果相对较好，去除率分别达到了948和922。 化学需氧量（COD）是反映水体有机污染的一项重要指标。试验期间空白对照组COD值是缓慢升高的，各浮床植物对COD的净化能力相对于TP和NH3N弱，是由于各植物对COD的降解主要依靠植物根区微生物的活动来完成，降解过程受水体温度、DO、水体微生物的种类及数量等多种因素的影响11。由图4可知，在试验的开始阶段各浮岛植物对COD的去除率增幅较缓，约在7d后对水体中COD的去除效果增强，对COD去除率大小依次排序为：香蒲花叶芦竹黄菖蒲鸢尾再力花。其中对COD的净化能力相对较强的是香蒲和花叶芦竹，去除率分别为402和384。 3小结与讨论 通过对江苏省句容市有景观水体的住宅小区和城市公园人工景观湖的实地调查，并以某人工景观湖为对象，对其水质状况进行监测，结果表明溶解氧（DO）含量随时间呈现缓慢下降趋势，总磷（TP）、氨氮（NH3N）、化学需氧量（COD）等指标随时间呈现明显的上升趋势。而经浮床栽培的香蒲、黄菖蒲、鸢尾、再力花和花叶芦竹进行修复后，水质有了明显改善。其中再力花的长势最为明显，其根系的生长程度极为发达，其所在的试验箱内的水也最为透明。各植物对受污染景观水体DO含量的提高都起到了积极作用，对水体中的TP、NH3N和COD均有明显的去除效果，并存在一定的差异，其中对TP净化效果最好的是再力花，对NH3N净化效果较好的是黄菖蒲和再力花，各植物对COD的净化能力相对于对TP和NH3N的净化能力弱，对COD的净化能力相对较强的是香蒲和花叶芦竹。各植物都具有一定的景观价值，在工程实践中可根据景观水体的实际污染情况，选择不同类型的浮床植物进行修复。 参考文献： 1王雪芬，李志炎水生植物对景观水体的生态修复研究进展J山东林业科技，xx（2）：97101 2张慧浮床组合生物技术修复湖泊富营养化水体试验研究D昆明：昆明理工大学，xx 3孙霖水生植物在景观水体提高自净能力的应用研究D长沙：中南林业科技大学，xx 4戴栋超西北地区城市景观水域水质改善技术的研究D西安：西安建筑科技大学，xx 5张海建小区景观水体水质变化规律及循环处理技术研究D西安：西安建筑科技大学，xx 6林春风人工浮床及水生植物对富营养化水的净化效果研究D长春：吉林农业大学，xx 7ROYS，HAENNINENOPentachlorophenol：Uptake/eliminationkiicsandmetabolisminanaquaticplant，EichhorniacrassipesJEnvironmentalToxicologyandChemistry，1994，13（5）：763773 8魏雪莲，刘淑芹，巩向艳人工植物浮岛在景观水体中的应用J现代园林，xx（8）：4244 9井艳文，胡秀琳，许志兰，等利用生物浮床技术进行水体修复研究与示范J北京水利，xx（6）：2022 10徐志