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1材料與方法

1.1水生經(jīng)濟(jì)植物的選擇和育苗

本研究選用喜溫和耐寒植物各一種:水蕹菜(Ipomeaaquatica)(4月~10月)和水芹菜(Oenanthejavanica)(11月~3月)。水蕹菜用種子育苗,移栽時(shí)平均苗高4cm,多數(shù)子葉已張開(kāi)。水芹菜苗系從市場(chǎng)買來(lái)的連根植株,除去老枝后的嫩芽,平均株高16cm。同期,選用室內(nèi)培養(yǎng)的平均株高18cm的鳳眼蓮、葉狀體平均長(zhǎng)0.7cm的紫萍(Spirodelapoiyrhiza)作參比實(shí)驗(yàn)。

1.2水培載體的選擇與設(shè)計(jì)

選用厚度1.5cm的泡沫塑料板為上述兩種經(jīng)濟(jì)植物的水培載體,按株間距5cm打洞(直徑約1cm),用于扦插植物苗(圖1)。在靜態(tài)試驗(yàn)中,此載體插好苗后即直接放入室內(nèi)水箱中(0.4×0.3×0.2m3);在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中,此載體四周用毛竹(直徑約5cm)固定(如圖1中虛線所示),底部(植物根部)用線網(wǎng)做襯(網(wǎng)孔為15cm×15cm),以防載體因破碎沉沒(méi)。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1靜態(tài)試驗(yàn)

靜態(tài)試驗(yàn)于1992年6月~1996年5月間進(jìn)行。種植水取自華東師范大學(xué)麗娃河采樣點(diǎn)1[7],TN:10.92~20.30mg/l,TP:1.42~2.03mg/l。在24L水箱內(nèi)盛放20L種植水,將帶有實(shí)驗(yàn)植物的泡沫塑料載體浮于水面。每天以蒸餾水補(bǔ)充因蒸發(fā)、蒸騰作用所損耗的水量。同時(shí),設(shè)只有載體而無(wú)植物的水箱作為對(duì)照組。試驗(yàn)均在自然光照和溫度下進(jìn)行。

1.3.2現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)于1996年9月~11月和1997年11月~1998年3月間在樣點(diǎn)1附近進(jìn)行,觀察并測(cè)定在自然狀態(tài)下水蕹菜和水芹菜無(wú)土栽培的生長(zhǎng)情況。

1.4分析測(cè)試

測(cè)試的項(xiàng)目有:TN(凱氏定氮法)、NO3--N(酚二磺酸光度法)、NH4+-N(鈉氏試劑光度法)、TP和DP(鉬銻抗分光光度法),Cu、Cd、Pb、Zn四種重金屬(火焰原子吸收光譜法)。

2結(jié)果與討論

2.1在靜態(tài)試驗(yàn)中水生經(jīng)濟(jì)植物對(duì)河水的凈化能力

靜態(tài)試驗(yàn)結(jié)果表明,水蕹菜(4~10月)和水芹菜(11月~3月)對(duì)河水都有較好的凈化能力(表1)。當(dāng)河水停留時(shí)間為30天時(shí),水蕹菜對(duì)污染物的去除率為:TN81.32%,NO3--N89.90%,NH4+-N87.86%,TP71.34%DP82.62%;水芹菜對(duì)污染物的去除率為:TN82.77%,NO3--N86.64%,NH4+-N86.03%,TP94.77%,DP89.83%。根據(jù)污染物去除率負(fù)荷測(cè)算,每公斤水蕹菜(鮮重)每天可以去除污水中TN26.49mg,NO3--N16.70mg,NH4+-N8.31mg,TP3.22mg,DP1.56mg;每公斤水芹菜(鮮重)每天可以去除污水中TN24.73mg,NO3--N13.25mg,NH4+N11.25mg,TP2.71mg,DP1.30mg。而同期試驗(yàn)的鳳眼蓮(4~10月)、紫背萍(11月~3月)對(duì)污染物的去除率分別為:鳳眼蓮,TN82.24%,NO3--N87.24%,NH4+-N91.24%,TP75.26%,DP87.29%;紫背萍,TN79.25%,NO3--N82.46%,NH4+-N77.25%,TP89.41%,DP86.37%。由此可見(jiàn),在凈化功能方面,水蕹菜并不遜色于鳳眼蓮,水芹菜甚至勝于紫背萍。

2.2靜態(tài)試驗(yàn)中水生經(jīng)濟(jì)植物體內(nèi)重金屬含量

試驗(yàn)結(jié)束時(shí)(30天),水生經(jīng)濟(jì)植物體內(nèi)的重金屬分布主要集中于根部,超出食用標(biāo)準(zhǔn),而莖、葉部分的重金屬含量相對(duì)較低,且符合食用標(biāo)準(zhǔn)。在校河中,于4~10月間栽培水蕹菜24m2,于11月~3月間栽培水芹菜31m2。在試驗(yàn)期間,兩種植物生長(zhǎng)旺盛,根系發(fā)達(dá),生物量平均倍增時(shí)間僅25d左右(表3)。若以水蕹菜一年栽種200d計(jì),通過(guò)定期收割(25d),每平方米水面可獲水蕹菜34.4kg,同時(shí)可自河水中移除TN182.25g、TP22.15g;若以一年栽種水芹菜60d計(jì),每平方米水面可收獲水芹菜15.2kg,同時(shí)可自河水中移除TN22.55g、TP2.47g。如果在校河中實(shí)行水蕹菜(5~10月和水芹菜月輪種則每平方米栽種經(jīng)濟(jì)植物水面可去除、TP24.62g;并可收獲經(jīng)濟(jì)植物約50kg•m-2,若按每kg價(jià)值1元計(jì),每平方米水面產(chǎn)值50元,約為投入成本(種苗、人工載體、人工管理費(fèi)等)的2倍左右。

由此可見(jiàn),利用水生經(jīng)濟(jì)植物凈化河水不僅可收到顯著的環(huán)境效益,在經(jīng)濟(jì)上也是可持續(xù)的。所以,在受到有機(jī)污染的水體中栽種經(jīng)濟(jì)植物凈化水質(zhì)具有廣闊的發(fā)展前景。