隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化水平的不斷提高，農(nóng)村污水和工業(yè)廢水增長(zhǎng)迅速。由于鄉(xiāng)村水管網(wǎng)和污水的處理設(shè)施的建設(shè)步伐遠(yuǎn)低于城鎮(zhèn)化發(fā)展速度，大量工業(yè)廢水、生活污水、農(nóng)業(yè)殺蟲劑、化肥和畜禽糞便等通過不同途徑排入水體，超過了生態(tài)系統(tǒng)的自我凈化能力，致使水庫(kù)、湖泊和河流等受到不同程度的污染。因此，我國(guó)鄉(xiāng)村河道的水污染形勢(shì)仍然較為嚴(yán)峻，亟需加強(qiáng)治理。
生態(tài)浮床作為原位控制和生態(tài)修復(fù)水體的實(shí)用技術(shù)，因具有改善景觀、恢復(fù)生態(tài)、凈化污染等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于富營(yíng)養(yǎng)化水體的綜合治理。然而，不同植物種類生態(tài)浮床均影響水體污染物的去除，郭巖巖等以靜態(tài)污水和實(shí)地水塘為研究對(duì)象，研究了5種不同植物型生態(tài)浮床對(duì)八干渠水體污染物的去除效果，發(fā)現(xiàn)慈姑、美人蕉和旱傘草對(duì)污染水體中NH+4-N、TN、COD的去除效果較好，楊清輝等研究發(fā)現(xiàn)，香根草浮床對(duì)TN、TP、COD的平均去除率分別為38.6%、45.82%和42.34%，菖蒲對(duì)TN、TP、COD的平均去除率分別為44.8%、45.46%、8.9%。基于此，本文采用生態(tài)浮床技術(shù)，以美人蕉、再力花、風(fēng)車草、千屈菜、象草、蘆葦、水葫蘆、香根草和黃菖蒲為試驗(yàn)供試植物，構(gòu)建了植物型生態(tài)浮床，試驗(yàn)研究了單一型植物生態(tài)浮床對(duì)上夾河退水渠的河道微污染水體的影響，以期為生態(tài)浮床技術(shù)更好地應(yīng)用于鄉(xiāng)村微污染河道提供借鑒。
一、試驗(yàn)材料與方法
1.1 試驗(yàn)材料
選擇根系較發(fā)達(dá)、耐污能力強(qiáng)、生長(zhǎng)良好且具有觀賞價(jià)值的美人蕉、再力花、風(fēng)車草、千屈菜、象草、蘆葦、水葫蘆、香根草、黃菖蒲作為浮床供試植物。
1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
上夾河水渠發(fā)源于新賓滿族自治縣境內(nèi)分水嶺，由東向西流經(jīng)5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，由于沿渠工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，建筑垃圾與生活垃圾越來(lái)越多，水資源污染日益嚴(yán)重。試驗(yàn)周期共為82天，植物預(yù)培養(yǎng)周期28天。設(shè)置風(fēng)車草、千屈菜、象草、蘆葦、水葫蘆、香根草、黃菖蒲、再力花、美人蕉共10組處理水平，空白對(duì)照組不種任何植物，每組實(shí)驗(yàn)設(shè)置三個(gè)重復(fù)。經(jīng)過預(yù)培養(yǎng)后正式開始試驗(yàn)，試驗(yàn)水溫23~25℃，取樣頻率每周1次。
1.3 指標(biāo)測(cè)定
從2019年6月20日開始每7天取樣1次。取水樣100mL于聚乙烯塑料瓶，參照《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》對(duì)水質(zhì)情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。觀察植株的生長(zhǎng)情況，對(duì)試驗(yàn)前后植物的株高進(jìn)行測(cè)量，pH值用便攜式pH計(jì)測(cè)定，NH+4—N采用納氏試劑比色法測(cè)定，COD含量采用重鉻酸鉀氧化消解光度法測(cè)定，水樣TP采用鉬酸銨分光光度法測(cè)定。
1.4 數(shù)據(jù)處理方法
植物株高相對(duì)增長(zhǎng)率按下式計(jì)算：
鄉(xiāng)村微污染河道水體污染物去除率按下式計(jì)算：
二、浮床植株生長(zhǎng)狀況分析
由于水葫蘆是漂浮植物，所以不記錄水葫蘆的高度。不同種浮床植物在河道污水中的適應(yīng)力存在差異，8種試驗(yàn)浮床植物的株高變化見圖1?？梢钥闯觯诤拥牢鬯须S著試驗(yàn)時(shí)間的增加，各浮床植物的生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)均呈明顯的增長(zhǎng)趨勢(shì)，但略有差異。其中，香根草、美人蕉、再力花長(zhǎng)勢(shì)最為明顯，植株相對(duì)增長(zhǎng)率分別為288%、230%和240%。美人蕉的生長(zhǎng)速度最快，莖稈粗大，植株葉片較大，顏色翠綠。試驗(yàn)后期，美人蕉生長(zhǎng)速度小于再力花，其他植物均呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，生長(zhǎng)良好。試驗(yàn)后期，各浮床植物的生長(zhǎng)勢(shì)減緩。主要原因是試驗(yàn)前期供試水樣中的營(yíng)養(yǎng)鹽含量較為充足，能夠?yàn)橹参锾峁┳銐虻臓I(yíng)養(yǎng)，試驗(yàn)后期營(yíng)養(yǎng)鹽逐漸減少，再加上植物所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)更多，導(dǎo)致植物生長(zhǎng)停滯或減緩。由此可見，生態(tài)浮床對(duì)處理鄉(xiāng)村河道污水十分適用。
三、結(jié)果與分析
3.1 不同生態(tài)浮床植物對(duì)NH+4-N的去除效果研究
從不同植物生態(tài)浮床對(duì)水體NH+4-N的去除效果(見圖2)可以看出，在試驗(yàn)初期，NH+4-N去除率較快，9種植物生態(tài)浮床對(duì)水樣中NH+4-N的去除率的變化趨勢(shì)基本一致。試驗(yàn)水體氨氮的初始濃度為0.9633mg/L，試驗(yàn)結(jié)束后，香根草、千屈菜、再力花、風(fēng)車草、美人蕉、黃菖蒲、象草、蘆葦、水葫蘆的氨氮濃度分別為0.8276mg/L、0.7258mg/L、0.6466mg/L、0.5562mg/L、0.5166mg/L、0.4714mg/L、0.4375mg/L、0.3753mg/L、0.3131mg/L，氨氮濃度分別降低了0.1357~0?6502mg/L，對(duì)氨氮的去除率分別為14.09%、24.65%、32.88%、42.26%、46.37%、51.06%、54.58%、61.04%、67.50%，不同植物對(duì)氨氮的去除率也不一樣，其中對(duì)氨氮去除效果最好的是水葫蘆，其次是蘆葦和象草，各植物組生態(tài)浮床對(duì)氨氮的平均去除率達(dá)到43.83%，而空白對(duì)照水箱中，氨氮濃度為0.8841mg/L，平均去除率為8.22%，結(jié)果表明，使用植物型生態(tài)浮床對(duì)污染水體中的氨氮有較好的去除效果。對(duì)各種不同植物生態(tài)浮床對(duì)水體中氨氮去除率數(shù)據(jù)進(jìn)行組間差異性分析，與對(duì)照組相比，美人蕉、風(fēng)車草、再力花、千屈菜、香根草對(duì)污染水體中氨氮的去除效果差異性不顯著(P<0.05)，其余各組差異性顯著。從對(duì)比分析可以看出，各種植物對(duì)污染水體中氨氮的去除率為：香根草<千屈菜<再力花<風(fēng)車草<美人蕉<黃菖蒲<象草<蘆葦<水葫蘆。
3.2 不同生態(tài)浮床植物對(duì)TP的去除效果研究
從不同植物的生態(tài)浮床對(duì)河道水質(zhì)中TP的去除效果(見圖3)可以看出，空白水樣的去除率變化較緩慢，在試驗(yàn)初期，不同浮床植物的TP去除率曲線變化趨勢(shì)大致相同，試驗(yàn)7天后去除率開始下降，之后緩慢上升并趨于穩(wěn)定。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，9種浮床植物對(duì)水樣中TP的去除率較為接近。試驗(yàn)水體TP初始濃度為0.3684mg/L，試驗(yàn)結(jié)束后，香根草、蘆葦、千屈菜、風(fēng)車草、象草、再力花、黃菖蒲、美人蕉、水葫蘆的TP濃度分別為0.1429mg/L、0.1236mg/L、0.1043mg/L、0.0828mg/L、0.0721mg/L、0.0699mg/L、0.0592mg/L、0.0506mg/L、0.0399mg/L。TP濃度分別降低了0.2255~0.3285mg/L，對(duì)TP的去除率分別為61.21%、66.46%、71.70%、77.52%、80.23%、81.02%、83.93%、86.26%、89.17%。而空白對(duì)照水箱中，TP濃度為0.1966mg/L，平均去除率僅為46.65%，植物生態(tài)浮床對(duì)TP的平均去除率達(dá)到83.3%，其中對(duì)TP去除率最高的是水葫蘆，其次是美人蕉和黃菖蒲。整個(gè)試驗(yàn)過程中，各種不同植物生態(tài)浮床對(duì)TP的去除率均高于空白對(duì)照組。對(duì)各種不同植物生態(tài)浮床對(duì)水體中TP去除率數(shù)據(jù)進(jìn)行組間差異性分析，與對(duì)照組相比，風(fēng)車草、千屈菜、蘆葦和香根草對(duì)污染水體中TP的去除效果差異性不顯著(P<0.05)。從對(duì)比分析可以看出，各種植物對(duì)污染水體中TP的去除率為：香根草<蘆葦<千屈菜<風(fēng)車草<象草<再力花<黃菖蒲<美人蕉<水葫蘆。
3.3 不同生態(tài)浮床植物對(duì)COD的去除效果研究
從不同浮床植物對(duì)鄉(xiāng)村微污染河道水質(zhì)中COD的去除效果(見圖4)可以看出，試驗(yàn)過程中COD呈現(xiàn)出先快后慢的下降趨勢(shì)，9種植物對(duì)COD的去除率變化趨勢(shì)基本一致。水體初始COD濃度為142.30mg/L，試驗(yàn)結(jié)束后，空白對(duì)照水箱中，COD濃度為110.02mg/L，去除率為15.04%。再力花、香根草、千屈菜、象草、美人蕉、蘆葦、黃菖蒲、風(fēng)車草、水葫蘆COD濃度分別為103.45mg/L、99.15mg/L、97.89mg/L、95.36mg/L、92.58mg/L、91.32mg/L、88.29mg/L、88.28mg/L和86.26mg/L。對(duì)COD的去除率分別為20.11%、23.43%、24.41%、26.36%、28.51%、29.48%、31.82%、31.83%、33.39%。各植物組生態(tài)浮床對(duì)COD的平均去除率達(dá)到29?38%，其中對(duì)COD去除率最高的是水葫蘆。對(duì)不同植物生態(tài)浮床對(duì)水體中COD去除率數(shù)據(jù)進(jìn)行組間差異性分析，與對(duì)照組相比，9種生態(tài)浮床植物對(duì)污染水體COD的去除效果差異不顯著(P<0.05)，但各種不同植物生態(tài)浮床對(duì)水體中COD去除率均高于對(duì)照組，說明植物型生態(tài)浮床對(duì)河道污水中COD有一定的去除效果。從對(duì)比分析可以看出，各植物對(duì)COD的去除率為：再力花<香根草<千屈菜<象草<美人蕉<蘆葦<黃菖蒲<風(fēng)車草<水葫蘆。
四、結(jié)語(yǔ)
9種植物生態(tài)浮床可明顯降低鄉(xiāng)村微污染水體的NH+4-N、TP和COD含量，對(duì)NH+4-N、TP和COD的平均去除率分別達(dá)到43.83%、83.3%和29.38%。對(duì)水體中各指標(biāo)的變化情況進(jìn)行綜合比較認(rèn)為水葫蘆、風(fēng)車草、美人蕉、蘆葦對(duì)水質(zhì)的凈化效果最好，生長(zhǎng)情況明顯好于其他植物，也最適合應(yīng)用于鄉(xiāng)村河道污水凈化。然而，使用單一型植物對(duì)水體修復(fù)效果不夠理想，建議采用多種植物組合并添加基質(zhì)、微生物制劑以及使用能源曝氣裝置等，以效提高水體中污染物的去除率。( >
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