根系氧气条件对李氏禾氮、磷净化能力的影响研究

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1、根系氧气条件对李氏禾氮、磷净化能力的影响研究摘要：采用李氏禾为挺水植物，通过人工浮床根系不同给氧条件调控其对富营养化水体中的氮、磷进行了净化能力研究。结果表明：经过14d的生长周期，根系贫氧条件有利于总磷（TP）的净化，比正常氧气条件下净化率提高8.76%,比富氧条件下净化率提高20.72%;但根系氧气条件的改变对总氮（TN）和化学需氧量（CODCr）的净化作用影响不大。关键词：李氏禾；水质净化；富营养化中图分类号：X52文献标识码：A文章编号：16749944（2016）180046031引言李氏禾为多年生草本植物，具有发达的匍匐茎和细瘦根状茎，通常

2、生于河边以及湖边，属湿生杂草。在水稻种植中，李氏禾的侵入可导致水稻的减产，甚至绝产。但李氏禾对重金属、富营养化水体有良好的净化作用，常用于污染水体的净化[1，2]。滇池是昆明市沿湖地区唯一的纳污水体，属国家重点环境治理的“三湖三河”之一。从20世纪30年代末期，工业废水开始排入滇池河道及滇池水域，到80年代水质污染加重，90年代迅速恶化，主要污染类型为严重的富营养化，氮、磷污染严重。水体中氮、磷的存在可造成藻类大量繁殖、富集消耗水中溶解氧，危害鱼类的生存给湖泊水产带来直接的损失，同时还会引起水域感官性状的恶化，影响观光游览事业的发展［5］。此外，氮

3、在天然水体中能够在各种形态之间转化，其中，分子氨（NH3）对鱼类具有毒性，随水体pH值的增加，分子氨浓度增加，毒性增大。转化过程中，氮在被氧化至高价态时，亦会消耗水体中的溶解氧造成鱼类的窒息［6］。水体富营养化问题是世界面临的最主要水污染问题之一，水生植物是清除水体富营养化的有效方法。通过植物人工浮床或湿地种植修复污染水体，从水体中吸收氮、磷等营养元素，不仅可以削减湖水中营养盐的含量，遏止湖体水质的进一步恶化，而且对控制蓝藻及藻毒素的污染，保护供水水源，改善饮用水水质状况也有积极意义。笔者采用李氏禾为挺水植物，采用人工浮床，通过根系氧气条件的控制探索该

4、植物对水体中氮、磷的净化能力，为植物净化滇池污水提供依据。2材料与方法2.1实验材料本实验所用李氏禾采自西南林业大学人工模拟湿地，挑选健康、均一的植株，去除杂物，冲洗干净，并于绿化中水培养3d，使其适应水生环境。2.2实验水体配制实验水环境以绿化中水为本底，加入4mg/LKN03提供氮源和0.4mg/LNaH2PO4提供磷源配制模拟污水。2.3实验方法实验为静态水实验，加入20L配制好的实验水体于30L的整理箱中。李氏禾种于2cm厚泡沫浮板，每桶水体种植6株，株间距12cm。以正常养殖为参照测定根系氧气条件对李氏禾氮、磷净化能力的调控作用；根系贫氧条件

5、以挂膜进行，将李氏禾根部采用保鲜膜包裹；富氧条件采用小型氧气泵，每天上午、下午分别充氧lh。此外，设立对照组不种植李氏禾，以测定自然条件下水体的自净化能力。每组样品设立3个重复样。静态水实验共进行14d,于3、5、7、10、14d取样，测定水体中TN、TP、CODCr以及水体中微生物的变化。2.4测定方法CODCr采用重铬酸钾法测定，TP采用钼锑抗分光光度法测定，TN采用过硫酸钾氧化紫外分光光度法［7］。3结果与讨论3.1根系氧气条件对CODCr净化率的影响根系氧气条件对李氏禾清除CODCr的影响如图1所示。经过14d培养后，在不同根系氧气条件下水体C

6、ODCr从48.04mg/L分别降至18.01mg/L（贫氧）、3.06mg/L（富氧）、6.00mg/L（正常）和12.01mg/L（对照）。水体中李氏禾的引入对CODCr的净化较明显。这可能由于李氏禾的生长需要水体中的多种成分为其提供营养，从而吸收了水中的多种营养元素，使得水体化学需养量明显降低。根系氧气条件的调控结果表明，富养条件更有利于李氏禾对CODCr的净化，可能存在以下原因：氧气充足条件下根系呼吸作用明显，有利于根系的代谢与吸收；氧气充足的条件下水体中部分还原性质发生氧化；氧气充足有利于水体中微生物的繁殖，从而消耗更多的营养物质。贫氧条件下

7、李氏禾对CODCr的净化能力低于水体的自净能力，可能由于实验条件下采用保鲜膜对根系进行包裹使水体中微生物以及根系分布不均一或体系中引入的保鲜膜在水体中的降解释放还原性物质对结果产生了影响。具体原因将在后续的研宄中进行探讨。3.2根系氧气条件对TN净化率的影响图2表明了根系氧气条件对李氏禾TN净化能力的影响。如图所示，培养10d后，水体中氮浓度的降低速率减缓。水体自然放置14d后，总氮含量从4.76mg/L下降至1.34mg/L。李氏禾的养殖使水体中TN的净化率提高了17.57%。这主要由于水中的KNO3为李氏禾的生长提供了氮源，使水体中TN降低。贫氧、

8、富氧以及正常养殖条件下，水体中氮浓度分别下降了94.26%,89.36%和96.79%。李氏禾