不同水生植物对深圳甘坑水污染水质净化效果的研究*

唐海桦 黄庆松 游 敏

（深圳市龙岗区布吉高级中学 广东深圳 518112）

河流污染一直是深圳市的环境治理难题。近年来，深圳市大力推进水环境综合治理工作，总体水环境质量呈现逐步改善态势，但深圳市劣Ⅴ类河流仍占一半以上，尤其是五大重点河流——茅洲河、深圳河、观澜河、龙岗河、坪山河的污染问题仍未得到根本性解决［1］。常见的污染问题是水体的富营养化及工业的重金属污染，目前常见的治理方法包括工程措施和化学措施，但是这些措施经济投入大，治理效果也不是非常理想和稳定。越来越多的人提出生物治理法，即利用植物本身对水质的净化能力以达到治污的方法。这种植物修复技术作为一种新型富营养化水体修复技术，具有可操作性强、运行成本低、生态风险小、景观效果好等优点，但不同的植物对于富营养化水体的净化效果及净化机理不同，不同植物对不同富营养化水体的影响也不尽相同。当前迫切需要经济高效的水体净化技术，因此，筛选出净化效果较好的植物，阐明其对不同富营养化水体的影响及净化机理，对今后富营养化水体的净化修复有着至关重要的作用［2-3］。

香蒲（Typha orientalisPresl.）是多年生水生、湿生的挺水植物，菱（Trapa bispinosaRoxb.）是一年生浮水水生植物，金鱼藻（Ceratophyllum demersumL.）是多年生草本的沉水性水生植物，这3 种植物对水质均有净化效果，分别作为挺水、浮水和沉水植物的代表，混种时可在水体中形成垂直群落结构，能有效利用水体空间，可用于研究深圳甘坑水污染水质的净化效果。

1 材料与方法

1.1 实验材料 选取香蒲、菱和金鱼藻3 种植物若干，龙岗区甘坑小镇的甘坑水作为水源。

1.2 实验分组 设置空白对照组（不种植任何植物）、种植香蒲组、种植菱组、种植金鱼藻组、种植香蒲+菱组、种植香蒲+金鱼藻组、种植菱+金鱼藻组、种植香蒲+菱+金鱼藻组，每组各取生长状况一致、大小重量相同的5～10 根幼苗，每组设置2次重复，共设置16 组。

1.3 实验方法 用流水将植物洗净，用吸水纸吸干水分，称重后均匀搭配；取大小相同的无色透明桶，随机分组，按组别分别将植株置于桶中，再向桶中加入污染水，每组的液面高度相同。晚上补光，连续培养30 d。每周同一时间收集培养植物的水2 次，检测前用静置过夜的自来水补充至标记液面，再分别采用W-Ⅱ型便携水产水质分析仪检测水质情况，选取其中氨氮-N、亚硝酸盐、磷酸盐和铜、铬离子5 个指标进行详细分析［4-7］。

1.4 数据统计与分析 所有检测2 次重复计算平均值，使用Excel 进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 净化水体总效果分析 香蒲、菱和金鱼藻3种植物在水样中生长状况良好，培养30 d，动态取样4 次，每次取样检测2 次，以水体中氨氮-N、亚硝酸盐、磷酸盐和铜、铬离子的含量变化为主要指标分析植物的水质净化能力，结果显示3 种植物对水中各项污染物均有明显的去除效果，不同水生植物对污染物的去除效果有所差别。

2.2 净化氨氮-N 效果分析 经3 种水生植物的单独培养发现，1 个月内，香蒲、菱和金鱼藻均能使甘坑水水体中氨氮-N 的含量呈现逐步降低的趋势（图1），氨氮-N 含量由15.25 mg／L 的初始浓度分别降低至5.25 mg／L、3.35 mg／L、3.95 mg／L。其中菱的净化效果更为突出，去除率达78.0%（表1）。同时增设的混合培养组香蒲+菱、香蒲+金鱼藻、菱+金鱼藻、香蒲+菱+金鱼藻，结果显示，混合组对水体中氨氮-N 的含量也有明显地降低效果，其净化效果与单独培养组相差不大（图2）。

图1 不同水生植物单独培养组水样中氨氮-N 含量变化

表1 深圳甘坑水水体中氨氮-N 去除率（单位：%）

图2 不同水生植物混合培养组水样中氨氮-N 含量变化

2.3 净化亚硝酸盐效果分析 经3 种水生植物的培养发现，1 个月内，香蒲、菱和金鱼藻均能使甘坑水水体中亚硝酸盐的含量呈现逐步降低的趋势（图3），亚硝酸盐含量由0.245 mg／L 的初始浓度分别降低至0.045 mg／L、0.005 mg／L、0.025 mg／L。其中菱的净化效果更为突出，去除率达98.0%（表2）。同时增设的混合培养组香蒲+菱、香蒲+金鱼藻、菱+金鱼藻、香蒲+菱+金鱼藻，结果显示，混合组对水体中亚硝酸盐的含量也有明显地降低效果，较香蒲和金鱼藻的单独培养组更明显，但几种组合培养之间基本一致（图4）。

图3 不同水生植物单独培养组水样中亚硝酸盐含量变化

图4 不同水生植物混合培养组水样中亚硝酸盐含量变化

表2 深圳甘坑水水体中亚硝酸盐去除率（单位：%）

2.4 净化磷酸盐效果分析 经3 种水生植物的单独培养发现，1 个月内，香蒲、菱和金鱼藻均能使甘坑水水体中磷酸盐的含量呈现逐步降低的趋势（图5），磷酸盐含量由3.325 mg／L 的初始浓度分别降低至0.953 mg／L、0.905 mg／L、0.813 mg／L。其中金鱼藻的净化效果稍显突出，去除率达75.5%（表3）。同时增设的混合培养组香蒲+菱、香蒲+金鱼藻、菱+金鱼藻、香蒲+菱+金鱼藻，结果显示，混合组对水体中磷酸盐的含量也有明显的降低效果，较单独培养组更明显，菱+金鱼藻混合组的去除率较香蒲+菱+金鱼藻混合组更高（图6）。

图5 不同水生植物单独培养组水样中磷酸盐含量变化

表3 深圳甘坑水水体中磷酸盐去除率（单位：%）

图6 不同水生植物单独培养组水样中磷酸盐含量变化

2.5 净化铜离子效果分析 经3 种水生植物的单独培养发现，1 个月内，香蒲、菱和金鱼藻均能使甘坑水水体中铜离子的含量呈现逐步降低的趋势（图7），铜离子含量从0.16 mg／L 的初始浓度分别降低至0.035 mg／L、0.09 mg／L、0.025 mg／L。其中香蒲和金鱼藻的净化效果较为突出，去除率分别达78.1%和84.4%（表4）。同时增设的混合培养组香蒲+菱、香蒲+金鱼藻、菱+金鱼藻、香蒲+菱+金鱼藻，结果显示，混合组对水体中铜离子的含量也有明显降低效果，较单独培养组的效果更明显（图8）。

图7 不同水生植物单独培养组水样中铜离子变化

表4 深圳甘坑水水体中铜去除率（单位：%）

图8 不同水生植物混合培养组水样中铜离子变化

2.6 净化铬离子效果分析 经3 种水生植物的单独培养发现，1 个月内，香蒲、菱和金鱼藻均能使甘坑水水体中铬离子的含量呈现逐步降低的趋势（图9），铬离子含量从0.34 mg／L 的初始浓度分别降低至0.285 mg／L、0.215 mg／L、0.2 mg／L。其中金鱼藻的净化效果较为突出，去除率达41.2%（表5）。同时增设的混合培养组香蒲+菱、香蒲+金鱼藻、菱+金鱼藻、香蒲+菱+金鱼藻，结果显示，混合组对水体中铬离子的含量也有明显降低效果，除香蒲+金鱼藻混合组之外，均较单独培养组更明显。短期内，菱+金鱼藻混合组净化铬离子的效果最好（图10）。

图9 不同水生植物单独培养组水样中铬离子含量变化

表5 深圳甘坑水水体中铬离子去除率（单位：%）

图10 不同水生植物混合培养组水样中铬离子含量变化

3 结论

上述实验结果表明，所选的3 种水生植物均能有效降低水体中氨氮-N、亚硝酸盐、磷酸盐和铜、铬离子等污染物的含量。单独培养时，菱主要用于去除富营养化水体中的氨氮-N、亚硝酸盐、磷酸盐等主要污染物，对氨氮-N 和亚硝酸盐的净化效果尤为突出；金鱼藻主要用于去除污染水质中的铜、铬等重金属离子；三者对磷酸盐的去除效果相近。混合培养组的效果总体高于单独培养的实验组，但混合种植组之间净化效果相差不大。总体上，3 种植物（香蒲+菱+金鱼藻）混合培养时的净水效果最佳。这样由多物种形成的垂直结构，可充分利用水体空间，为城市创建净化水源的立体修复体系提供参考。