隨著(zhù)工業(yè)和社會(huì )的快速發(fā)展，污水的大量排放使我國許多湖泊水庫嚴重富營(yíng)養化，生態(tài)環(huán)境破壞嚴重。在治理富營(yíng)養化水體的許多措施中，利用水生植物吸收營(yíng)養物質(zhì)，并通過(guò)收獲植物帶走營(yíng)養物質(zhì)是一種簡(jiǎn)單、高效、低成本的方法。
水生植物根系可以吸收水體中的N、P等物質(zhì)，貯存于植物細胞中，并通過(guò)木質(zhì)化作用，使其成為植物的組成部分。人工濕地是利用濕地中基質(zhì)、濕地植物和微生物之間的相互作用，通過(guò)一系列物理、化學(xué)以及生物途徑來(lái)凈化污水，是處理污水的一種重要方式。濕地植物是人工濕地處理的核心部分，研究發(fā)現，不同濕地植物對N、P的去除效果有很大差別，不同植物對各污染物凈化效率也不一樣。植物生長(cháng)具有一定的季節周期性，地上和地下部分相互促進(jìn)、相互制約，在不同時(shí)期具有不同的生長(cháng)重心，即植物的生長(cháng)側重點(diǎn)會(huì )隨著(zhù)植物的生長(cháng)周期而發(fā)生改變。因此，要想對污染水體取得較好的凈化效果，需要進(jìn)一步對不同濕地植物的生長(cháng)特性及其對污染水體的影響進(jìn)行研究。
筆者通過(guò)室內模擬試驗，選取石菖蒲、水芹、香蒲3種典型的濕地植物為研究對象，在靜水條件下對NH4+-N、NO3--N、TN、TP等指標的變化進(jìn)行分析，對3種植物的N、P吸收和水質(zhì)凈化能力進(jìn)行比較，以期找出對富營(yíng)養化水體具有良好凈化效果的優(yōu)選濕地植物，為人工濕地污水處理系統的構建和管理提供科學(xué)依據。
1、材料與方法
1.1 試驗材料
試驗所用的石菖蒲、水芹、香蒲3種水生植物采自徐州工程學(xué)院校園人工湖。根據不同水生植物特性，選取植株生長(cháng)較好的3種植物幼苗進(jìn)行培養。試驗時(shí)選取根系發(fā)達、植株成熟、長(cháng)勢基本一致的植物放入圓臺形塑料水桶（桶口直徑52cm、桶底直徑46cm、桶高70cm），自來(lái)水中馴化一周。
1.2 試驗設計
試驗設在寬敞通風(fēng)、自然光照充足的實(shí)驗室內。培養液主要用改良的Hoagland’s稀釋液，培養液配方見(jiàn)表1。
將培養液加入馴化一周的植物系統中。試驗水樣體積均為20L，且桶底鋪設5cm厚的細沙。每種植物設置3組平行試驗，另外設置不含水生植物，只含細沙的處理為對照組。試驗期間通過(guò)加蒸餾水來(lái)補充采樣以及蒸發(fā)所消耗的水樣。試驗周期為18d，每3d分別測定水中NH4+-N、NO3--N、TN、TP的濃度以及3種植株的株高和根長(cháng)。
1.3 監測項目
試驗水體的水質(zhì)指標監測參考國家環(huán)境保護局《水和廢水監測分析方法》（第四版）進(jìn)行，監測項目主要有NH4+-N、NO3--N、TN、TP等。NH4+-N監測方法采用納氏試劑分光光度法；NO3--N監測方法采用紫外分光光度法；TN監測方法采用硫酸鉀氧化-紫外分光光度法；TP監測方法采用鉬酸銨分光光度法。
2、結果與分析
通過(guò)試驗得到了3種濕地植物的生理指標變化及其在污染水體中NH4+-N、NO3--N、TN、TP的濃度變化情況。
2.1 不同濕地植物在污染水體中的生長(cháng)情況
試驗期間3種不同濕地植物均能正常生長(cháng)，每株植物均有新葉長(cháng)出，葉片變大，顏色鮮艷，植株普遍長(cháng)高，其中水芹已經(jīng)開(kāi)花。
2.1.1 不同濕地植物株高變化情況
不同濕地植物株高變化情況見(jiàn)圖1。
由圖1可知，3種植物的株高在污水中較試驗前均有變化�？偟膩�(lái)說(shuō)株高增長(cháng)率高低依次為石菖蒲（30.8%）>香蒲（22.8%）>水芹（18.79%）。3種植物均在10d左右增長(cháng)最快，在第12d后水芹和香蒲株高增長(cháng)率逐漸趨于平緩，但石菖蒲仍處于增長(cháng)階段。由于植物生理衰亡原因，水芹株高增長(cháng)率后期呈現下降趨勢。同時(shí)由于在實(shí)驗室中受光照等其他因素的影響，3種植物均呈現不同程度的徒長(cháng)趨勢，同時(shí)香蒲和石菖蒲的莖桿出現細長(cháng)易折現象。石菖蒲在整個(gè)試驗階段生長(cháng)正常，不斷有側芽發(fā)出，出葉快。
2.1.2 不同濕地植物根長(cháng)變化情況
不同濕地植物根長(cháng)變化情況見(jiàn)圖2。
由圖2可知，3種植物的根長(cháng)均有明顯變化，石菖蒲的根長(cháng)增長(cháng)率最大，為93.8%；其次為香蒲（65.0%）；根長(cháng)增長(cháng)率最小的是水芹（29.5%）。在試驗前9d，3種植物根長(cháng)變化最大，9d后根長(cháng)增長(cháng)率趨于平緩，與植物株高的增長(cháng)趨勢基本一致。后期石菖蒲和香蒲仍有增長(cháng)趨勢。
2.2 不同濕地植物對污染水體的凈化效果
2.2.1 不同濕地植物對水體中NH4+-N的影響
不同濕地植物對水體中NH4+-N的影響見(jiàn)圖3。
由圖3可知，石菖蒲、香蒲、水芹對水中NH4+-N的最終去除效果基本一致，對照組對水體中NH4+-N的去除率也很高，NH4+-N去除率大小依次為石菖蒲（71.2%）＞水芹（66.4%）＞香蒲（63.8%）＞對照（51.6%）。這是因為水體中的氨氮少部分通過(guò)植物吸收揮發(fā)作用而去除，大部分則是通過(guò)強硝化作用的連續反應而去除。圖中可看出在前3d水體中NH4+-N下降不明顯，3～12dNH4+-N下降迅速，因為植物光合作用，硝化細菌生長(cháng)迅速，硝化作用增強。
2.2.2 不同濕地植物對水體中NO3--N的影響
不同濕地植物對水體中NO3--N的影響見(jiàn)圖4。
由圖4可知，在試驗前期NO3--N濃度下降緩慢，后期有逐漸下降的趨勢。這是由于前期硝化作用占主導地位，NO3--N被轉化成NO2--N，后期反硝化作用占主導地位，NO3--N或NO2--N被還原成N2逸出水體進(jìn)入大氣。圖中明顯看出3種植物中石菖蒲的去除效果明顯高于其他兩種植物，對照組對水中NO3--N去除率最低。NO3--N去除率依次為石菖蒲（81.6%）>水芹（71.9%）>香蒲（69.1%）>對照（41.6%）。
2.2.3 不同濕地植物對水體中TN去除的影響
不同濕地植物對水體中TN的影響見(jiàn)圖5。
由圖5可知，石菖蒲、水芹、香蒲3種植物和對照組對水體中TN的去除在前3d不明顯，在3～15d迅速下降，直至平緩。石菖蒲和水芹對水體中TN的去除效果基本一致，對照組對水體中TN的去除最差。TN去除率依次為石菖蒲（88%）>水芹（87%）>香蒲（81%）>對照（38.5%）。
2.2.4 不同濕地植物對水體中TP去除的影響
N和P都是生物的重要營(yíng)養物質(zhì)，但藻類(lèi)等水生生物對P更加敏感，當水體中P質(zhì)量濃度在0.02mg/L以上時(shí)，對水體的富營(yíng)養化就起到了明顯促進(jìn)作用。因此控制水體中P的含量非常重要。不同濕地植物對水體中TP的影響見(jiàn)圖6。
由圖6可知，石菖蒲和香蒲處理水體中的TP濃度下降趨勢比較相近，石菖蒲和水芹的最終TP去除率相差不大。3種植物對水體中TP的去除效果均好過(guò)對照組。TP去除率依次為石菖蒲（73.1%）>水芹（70.8%）>香蒲（66.4%）>對照（32.6）。對照組3～12d下降得最快，與植物系統基本一致，但TP去除率不同，這說(shuō)明植物對水體中TP去除影響很大。
3、結語(yǔ)
隨著(zhù)試驗的進(jìn)行，種植植物的水體濁度明顯下降，透明度逐漸增加，而未種植植物的對照組變化不明顯，可見(jiàn)水生植物對水體凈化起著(zhù)重要作用。石菖蒲在整個(gè)試驗階段株高和根長(cháng)增長(cháng)率最高，表明其適應能力強，生長(cháng)較好；水芹在整個(gè)試驗階段株高和根長(cháng)增長(cháng)率最低，且后期出現枯黃現象，表明水芹較其他兩種植物對此類(lèi)污染水體適用性較差些，而石菖蒲則更適應此類(lèi)水體。3種植物對于NH4+-N的去除效果基本一致，在前期開(kāi)始迅速下降，在后期逐漸趨于平緩。石菖蒲對NH4+-N的去除率最高為71.2%；對于NO3--N的去除，石菖蒲的去除率明顯高于其他兩種植物，為81.6%；對于TN和TP的去除，3種植物與對照組相比都表現出良好的去除效果，其中石菖蒲和水芹的變化趨勢和去除效果基本一致。
通過(guò)對不同水生植物生長(cháng)情況和不同水生植物對水體中污染物去除效果的分析可知，試驗水體中NH4+-N、NO3--N、TN、TP質(zhì)量濃度變化與植物生長(cháng)周期、生長(cháng)速度以及根系長(cháng)度有關(guān)。綜上，石菖蒲的生長(cháng)情況最好，對水體中N、P的去除效果最佳，可作為對富營(yíng)養化水體凈化的優(yōu)選濕地植物。（來(lái)源：徐州工程學(xué)院環(huán)境工程學(xué)院，中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)境與測繪學(xué)院）
