菱角对水体净化的研究

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本文作者：叶月1徐文娟1戚鹏2华大春1作者单位：1.安徽农业大学园艺学院2.仪征市农业资源开发局

近年来，快速发展的科技与经济让人们享受到了前所未有的物质文明，然而片面地强调经济发展，忽视对环境的影响，也让人类面临了一系列的环境危机，如水土流失、环境污染及自然资源枯竭等问题，其中水体富营养化是环境危机的一个重要方面[1]。我国城市景观水体多为静止或流动性差的封闭缓流水体，具有水域面积小、易污染、水环境容量小及水体自净能力差等特点，再加上人类活动和环保设施不完善等，富营养化程度日渐严重，据统计，93%的城市景观水体都受到不同程度的污染[2]。因此，治理富营养化水体、恢复水体外观和内在的综合功能已经成为当今淡水生态研究的重要方向[1]。菱是菱科一年生草本水生植物，用途广泛，具有一定的食用和药用价值。本课题以菱角为试材进行室内静态试验，通过对水体中氮、磷及氨态氮等的测定，探讨菱角对富营养化水体中的净化能力，为水生植物在水体中的应用提供一定的理论依据。

1材料与方法

1.1试验材料

供试植物为菱角，采自于安徽建华龙栖地生态观光园，在试验开始前先将采集来的植物在试验区驯养数日，然后称质量依次放入试验小区内。供试水样取自安徽省合肥市城区内的杏花公园里。经济合作与发展组织（OECD）提出富营养化水体的几项指标量：平均总磷浓度大于0.035mg/L，平均叶绿素浓度大于0.008mg/L，平均透明度小于3m[3]。供试水体经过检测，结果为总氮（TN）2.28mg/L，总磷（TP）0.635mg/L，铵态氮（NH4+-N）0.606mg/L，化学需氧量（COD）58.2mg/L，水中溶氧量（DO）5.23mg/L，透明度18cm，说明该水体富营养化。

1.2试验设计

试验于2011年5月上旬在安徽农业大学园艺学院中心实验室进行，称取预培养好的菱植株，种于底径30cm、高70cm的水箱中，每个水箱中放置10cm底泥，再分别加入深50cm的富营养化水，以桶内有底泥而无植物的供试水样为空白对照，每个处理重复3次。试验周期为100d，每隔20d采集水样一次，采集时间均为9：30，同时箱内水分由于蒸腾和取样减少，以蒸馏水来补足。

1.3测定项目及方法

水质测定项目有TN、TP、NH4+-N、COD、DO和透明度等。TN采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法、TP采用钼锑抗分光光度法、NH4+-N采用纳氏试剂光度法、COD采用快速密封催化消解法、DO采用碘量法、透明度采用塞氏盘法，以上所有分析方法均参照《水和废水监测分析方法》[3]。

1.4数据统计及分析

所有数据均利用Excel、STAT和SigmaPlot.v10.0等软件分析处理。

2结果与分析

2.1菱角对富营养化水体中总氮（TN）和氨态氮（NH4+-N）的影响

由图1、2可知，富营养化水体中TN浓度起初变化并不明显，随着处理时间的延长，水样中TN浓度逐渐降低，去除能力明显，去除率可达53.51%。而NH4+-N的浓度有一定的波动，并没有明显的下降，甚至是升高，说明菱角主要是通过去除硝态氮来降低TN的水平。此外，据相关报道，底泥能释放NH4+-N，也可能影响NH4+-N浓度的变化[4]。

2.2菱角对富营养化水体总磷（TP）的影响

从图3可以看出，富营养化水体中TP的变化与TN的变化明显不同，主要呈现先降后升再降的趋势。由于菱角能够去除富营养化水体中的P，所以TP浓度有所下降，但又因为该试验在高温季节进行，底泥中蓄积着一定量的P，为了维持体系中的P平衡，底泥会释放P，导致水体中的TP水平有一定程度的上升，又由于菱角净化作用，底泥中的P已消耗，TP浓度呈下降趋势。由此可知，底泥对水体中P浓度的变化有很大的影响，要与其他措施综合处理来降低水体中P含量。

2.3菱角对富营养化水体中化学需氧量（COD）的影响

如图4所示，试验期间富营养化水体中COD起初浓度下降较为明显，而后逐渐减缓，整体呈下降趋势。菱角对水体中COD的去除率达67.52%，去除效果较好。

2.4菱角对富营养化水体中溶氧量（DO）的影响

由图5可以看出，菱角能在不影响自身生长的同时有效地回升水体中的DO，回升率为66.08%。

2.5菱角对富营养化水体透明度的影响

经试验发现，菱角不仅能有效地去除水体中的N、P，而且使水体中的悬浮物减少，透明度发生显著变化，由18cm增至48cm。此外，试验后期菱角叶片有点变白、变黄，可能是因为富营养化水体中缺乏其生长所需的某些元素，同时室内环境及设备条件的限制也可能对其生长产生不利影响。

3结论

本试验结果表明，菱角能有效地去除富营养化水体中的TN、TP及COD，同时显著提升DO水平和水体的透明度。其中，菱角对富营养水体中的TN、TP、COD的去除率分别为53.51%、33.86%、67.52%，DO从5.23mg/L回升至15.42mg/L，透明度由18cm增至48cm。因此，菱角对富营养化水体有较好的净化作用，能改善水质，减轻水体的富营养化程度。此外，菱角富含蛋白质、维生素、氨基酸且具有多种药用功效[5]，可作为特色蔬菜在市场销售，具有一定的经济效益。同时，菱角可以很好地与其他水生植物结合，在园林景观设计中作为观赏植物，对景观水体进行优化，营造兼备观赏、净化和经济于一体的生态水景，具有良好的应用前景。