摘 要：針對(duì)受污染河道水體水質(zhì)凈化和長效維護(hù)需求，開展黑藻+金魚藻、穗狀狐尾藻+伊樂藻、馬來眼子菜+篦齒眼子菜、水盾草+苦草4種沉水植物組合方式的河道水體凈化與維護(hù)效果研究，結(jié)果表明：馬來眼子菜+篦齒眼子菜組合對(duì)受污染河道的修復(fù)效果最佳;對(duì)受污染河水的復(fù)氧及葉綠素a的削減，沉水植物均表現(xiàn)為促進(jìn)作用;沉水植物組合的水體凈化效果馬來眼子菜+篦齒眼子菜組合>黑藻+金魚藻組合>水盾草組合+苦草>穗狀狐尾藻+伊樂藻組合，各植物組合差異不顯著;沉水植物組合對(duì)受污染河水的凈化效果主要受水體營養(yǎng)鹽含量影響，不同沉水植物組合方式均有利于河道再生水水質(zhì)的提升;經(jīng)沉水植物處理后，COD、氨氮等主要指標(biāo)可達(dá)地表水Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)。

　　關(guān)鍵詞：受污染河水;沉水植物組合;水質(zhì)凈化;

　　1 材料與方法

　　1.1 試驗(yàn)植物

　　試驗(yàn)植物的選擇需要兼顧適應(yīng)能力、凈化效果以及經(jīng)濟(jì)效益等。試驗(yàn)選擇生長良好，具有良好凈化能力的沉水植物組合，包括穗狀狐尾藻與伊樂藻組合(HY)、馬來眼子菜與篦齒眼子菜組合(MB)、水盾草與苦草組合(SK)、黑藻與金魚藻組合(HJ)。在試驗(yàn)開始前對(duì)沉水植物進(jìn)行馴養(yǎng)，通過自來水馴養(yǎng)7d，確保沉水植物生理狀態(tài)穩(wěn)定。

　　1.2 試驗(yàn)用水

　　選擇再生水補(bǔ)水河道小中河作為試驗(yàn)用水，將化學(xué)需氧量、氨氮、總氮、總磷、葉綠素a、DO、水溫等7個(gè)指標(biāo)作為檢測指標(biāo)，探究不同沉水植物組合的水質(zhì)維護(hù)效果。河水水質(zhì)

　　1.3 試驗(yàn)方法

　　試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)置在通州小中河試驗(yàn)基地，試驗(yàn)水源直接抽取小中河原水。試驗(yàn)水槽上部架設(shè)不銹鋼管，沉水植物種植在花盆內(nèi)，花盆通過線繩固定在不銹鋼管上并自然下垂，保持沉水植物懸浮在水中。每根鋼管固定10盆植物，每盆種植2～3株植物，種植密度為30株/m2。裝置尺寸為2.0m×1.0m×1.0m。根據(jù)小中河水流情況，水深設(shè)置為0.4、0.6、0.8m，根據(jù)不同的補(bǔ)水周期，停留時(shí)間設(shè)置為1、3、5d，研究不同水深及停留時(shí)間條件下河道水質(zhì)情況，探究不同狀態(tài)下的水質(zhì)提升效果。

　　1.4 測定指標(biāo)及檢測方法

　　試驗(yàn)自2019年7月開始至9月結(jié)束，共設(shè)置4個(gè)組合，測定的指標(biāo)包括總氮、氨氮、總磷、化學(xué)需氧量和溶解氧等，其中TN采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定，NH3-N采用納氏分光光度法測定，總磷采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定，COD采用酸性高錳酸鉀法測定。同時(shí)利用YSI多功能水質(zhì)分析儀檢測水體葉綠素a、水溫、DO的變化。

　　對(duì)檢測結(jié)果進(jìn)行權(quán)值歸一化計(jì)算，對(duì)影響水質(zhì)凈化效果的環(huán)境因子進(jìn)行主成分分析，DO、葉綠素a及常規(guī)指標(biāo)的變化曲線采用Origin2018繪制。

　　2 結(jié)果與討論

　　2.1 不同處理單元溶解氧含量變化情況

　　水體中溶解氧含量與水質(zhì)密切相關(guān)。試驗(yàn)過程中沉水植物組合溶解氧含量每7d進(jìn)行一組檢測，對(duì)檢測指標(biāo)進(jìn)行兩次平行測定，求均值并繪制溶解氧含量變化過程線，見圖1。不同處理單元對(duì)水體溶解氧含量影響有明顯差異，但溶解氧含量總體呈上升趨勢。水體溶解氧含量高于此水溫下的飽和溶解氧含量時(shí)，水體中沉水植物光合作用產(chǎn)生氧氣，導(dǎo)致水體氧含量上升。其中復(fù)氧能力SK>HJ>MB>HY。沉水植物在生長過程中，通過光合作用將氧氣從植物上部送至根莖，經(jīng)釋放和擴(kuò)散，根系周圍表現(xiàn)為好氧環(huán)境，使水中DO含量升高[9-10]。復(fù)氧能力的變化在一定程度上體現(xiàn)了植物的生長狀況。試驗(yàn)后期水體中出現(xiàn)魚苗，說明不同沉水植物組合對(duì)受污染河道的生態(tài)修復(fù)有一定促進(jìn)作用。

　　2.2 不同處理單元葉綠素a含量變化情況

　　葉綠素a含量一定程度上可以反映水體初級(jí)生產(chǎn)力情況，是衡量水體富營養(yǎng)化程度的重要指標(biāo)。試驗(yàn)過程中葉綠素a含量變化情況見圖2。不同沉水植物組合方式限制了水體葉綠素a含量的提升。試驗(yàn)初期，隨著水溫的升高藻類生長速率加快，此時(shí)水體內(nèi)藻類含量迅速增加，藻類密度達(dá)到峰值之后，受沉水植物的抑藻作用，葉綠素a含量顯著下降。姜小玉等[11]研究發(fā)現(xiàn)，穗狀狐尾藻、苦草、金魚藻等水生植物均有抑藻效果。試驗(yàn)中不同沉水植物組合對(duì)受污染河水藻類的生長均產(chǎn)生抑制作用，其抑藻能力為HJ>HY>MB>SK。其原因可能是，金魚藻與黑藻繁殖速度快，水面覆蓋度高，對(duì)于光照以及水體中營養(yǎng)物質(zhì)的吸收較藻類更具優(yōu)勢，從而抑制藻類生長;金魚藻及穗狀狐尾藻可以分泌化感物質(zhì)，化感物質(zhì)可以起到抑制受污染河水藻類生長的作用。金魚藻借助假根與底泥相連接，通過根上部釋放的化感物質(zhì)加強(qiáng)對(duì)受污染河水藻類的調(diào)控，改善受污染河水水質(zhì)。

　　2.3 不同處理單元溫度變化情況

　　北方地區(qū)不同時(shí)段氣溫變化幅度較大，水溫影響沉水植物的生理狀態(tài)及其對(duì)污染物的凈化效果，試驗(yàn)水溫變化情況見圖3。溫度是影響沉水植物凈化能力的重要環(huán)境因子，每種植物生長都有其最適宜溫度，水溫的變化直接影響不同組合方式的凈化效果。文明等[12]研究發(fā)現(xiàn)，黑藻具有優(yōu)異的耐高溫性能，在42℃仍可正常發(fā)育。在同一溫度下，不同沉水植物水質(zhì)凈化效果不同。過高的水溫會(huì)對(duì)植物的生長代謝造成不可逆的損害，影響其競爭力[13]。試驗(yàn)初期，受水溫影響，植物生長代謝迅速;試驗(yàn)?zāi)┢冢疁亟档停蕴幱诔了参锷L的適宜溫度。試驗(yàn)期間，水溫整體處于沉水植物適宜的生長范圍內(nèi)，水溫變化未對(duì)沉水植物的生長造成損害。

　　2.4 不同處理單元營養(yǎng)鹽變化情況

　　(1)不同處理單元COD的變化。COD可以反映水體受污染情況，COD數(shù)值越大，說明水體受有機(jī)物污染越嚴(yán)重。沉水植物組合對(duì)于COD的凈化效果見圖4。由圖4可以看出，受污染河水經(jīng)沉水植物處理后，COD含量變化明顯。總體來看，各組合方式對(duì)受污染河水中的COD凈化均有一定效果。對(duì)試驗(yàn)所得的污染物去除率進(jìn)行均值計(jì)算可得，MB去除率約為28.01%，HJ約為27.85%，SK約為26.36%，HY約為 25.17%，即對(duì)COD的凈化效果MB>HJ>SK>HY。MB在5d的停留時(shí)間及0.4m水深下，COD去除率達(dá)到最大值31.14%。