全 文 ：植物生态修复水体是一种主要利用植物的生长
吸收、降解以及微生物分解作用来去除水体中污染
物，从而达到净化水体的生态污水处理方法[1-2]。这种
污水处理方法不会引入其它污染物也不易产生二次
污染，而且还能产生一定的经济和观赏价值[3-4]。目前，
很多学者对一些花卉植物如吊兰、美人蕉等都做了
大量的研究，有了较为完善的研究成果和体系，但是
对于一些不易引人注意的野生植物研究则较少[5-7]。
本实验选用 2种绵阳本地的野生植物巴天酸模
（Rumex patientia linn.）和北水苦荬（Veronica anagallis-
aquatica L）进行生活污水净化研究，这 2种植物来
源丰富、对气候适应性强，目前在该领域相关研究较
少，采用本地野生植物处理污水对于环境保护也具
有重要价值，可以完善本土野生植物在净化污水中
存在的空白与不足，更好地实现简单、廉价、可行性
高的生态污水处理[8-9]。
1 实验部分
1.1 植 物
巴天酸模，又名牛舌头棵，多年生草本挺水野生
植物，喜湿润的环境，广泛分布于我国四川、云南及
西藏等大西南区域[10-11]；北水苦荬，又名仙桃草，多年
生草本挺水野生植物，广泛分布于长江以北以及西
南部丘陵区域[12-13]。实验所用巴天酸模取自绵阳青义
任家沟（北纬 N31°3414.16，东经 E104°403.57），北
水苦荬取自涪江绵阳段（北纬 N31°3058.30，东经
E104°4312.43）。
1.2 材料装置
实验装置于 2015年 8月建成，地点位于某大学污
水处理厂西侧一大棚内，实验期间气温为 23～35℃，相
对湿度为 65%～85%。实验根据平行对照原则，共设
计 2组平行实验，每组包含 3个水培净化装置，分别
为巴天酸模水培净化装置（BT）、北水苦荬水培净
化装置（BS）和对照组装置（DZ）。装置采用塑料无
土栽培箱制成，每个栽培箱长、宽、高分别为 45 cm×
30 cm×25 cm，水容量约为 30 L，其中，BT1 和 BT2
上种植巴天酸模，BS1和 BS2上种植北水苦荬，DZ1
和 DZ2为对照组，不种植植物。
1.3 实验方法
植物驯化：由于 2种植物原有生长环境为土壤，
根系进入水环境后，原有土生根会逐渐腐烂，故在实
验进行前，先在稀释的实验污水中进行含量梯度驯
化。将采集的 2种植物根部培土去除，并用水冲洗干
净，从修剪合适的定植篮孔中插入根系后置于水中，
以水刚没到根颈部为宜，首先在低含量污水（稀释
含量为实验污水的 1/3）中培养驯化 2 d，然后在中
巴天酸模和北水苦荬净化生活污水
谭洪涛 1，朱 琳 2，王 彬 1，张馨文 2
（1.西南科技大学固体废物处理与资源化教育部重点实验室，621010；
2.绵阳市环境监测中心站，621000：四川 绵阳）
摘 要：构建了小型污水净化系统，以巴天酸模和北水苦荬 2种本地野生植物为研究对象，研究其在不同水培时间下
对生活污水的净化效果，并对污染物在水体和植物之间的迁移转化过程进行分析。结果表明，经过 21 d的实验，对照
组、巴天酸模组和北水苦荬组对生活污水中 COD去除率分别为 67.9%、89.3%、86.2%；NH3-N去除率分别为 79.4%、
96.0%、91.1%，TN去除率分别为 74.1%、93.0%、88.7%，TP去除率分别为 63.6%、91.7%、87.1%。植物吸收和微生物及
其它作用是系统中氮磷去除的主要途径。
关键词：巴天酸模；北水苦荬；生活污水；净化效果；氮磷
中图分类号：X173 文献标识码：A 文章编号：1000-3770(2016)09-0078-005
收稿日期：2015-12-01
基金项目：西南科技大学创新基金资助项目（14ycx048）
作者简介：谭洪涛（1988－），男，硕士研究生，研究方向为废水处理理论与工程技术；联系电话：13309011193；电子邮件：670219297@qq.com
第 42卷 第 9期
2016 年 9 月
水处理技术
TECHNOLOGYOFWATERTREATMENT
Vol.42 No.9
Sep.,2016
DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2016.09.016
78
原水
DZ
BT
BS
浑浊
较浑浊
清澈透明
清澈透明
中度
微弱
无
无
无
多
无
无
无
多
少
少
表 2 实验末期各组系统水质情况
Tab.2 The description of water quality of each system in the later stage
水样 透明度 臭味 绿色丝状藻类 沉积物
含量污水（稀释含量为实验污水的 2/3）中培养驯化
2 d，最后在实验污水中培养驯化 2 d，共驯化 6 d。驯
化结束后，选取生长状况良好、生物量相近的植株作
为实验材料。
方法：选取驯化好的巴天酸模和北水苦荬各 16
株，分别移栽至 BT1、BT2和 BS1、BS2中，每个实验
组净化装置各种植 8株，对照组 DZ1、DZ2不栽种
植物，然后将 6个净化装置移至塑料大棚内，连续运
行监测 21 d，期间每间隔 3 d采样 1次，分析各组装
置污水中 COD、NH3-N、TN和 TP的去除效果。实验
过程中水的蒸发作用损失水量通过补充蒸馏水以保
持体积不变，将大棚两侧塑料膜卷起以保证光照充
足和整个大棚的空气流通，尽量避免实验环境与外
界环境差异过大。
1.4 水质与分析方法
实验所用原水为该污水处理厂细格栅出水，pH
为 6～8，COD为 220～450 mg/L，NH3-N、TN、TP的
质量浓度分别为 25～55、30～65、1.5～4.0 mg/L。污
水中各指标的分析方法为：COD采用快速密封催化
消解法（HZ-HJ-SZ-0108），NH3-N含量采用纳氏比
色法（GB 7479－87），TN含量采用碱性过硫酸钾
消解紫外分光光度法（GB 11894－1989），TP含量
采用钼酸铵分光光度法（GB 11893－89）[14]。
2 结果与讨论
2.1 植株生长情况
巴甜酸模和北水苦荬的植株生长形态变化情况
如表 1所示。
由表 1可知，实验前后巴天酸模株高、根长及株
质量均有明显增加，平均株高同比增长 187%；平均
根长同比增长 58%；平均株质量同比增长 74%；北水
苦荬株高、根长及株质量也均有明显增加，平均株高
同比增长 66%；平均根长同比增长 10%；平均株质量
同比增长 61%。由此可以看出，2种植物在实验过程
中较为适应水生环境，植株长势良好。
2.2 水质表观变化
实验末期各组系统水质情况见表 2。
由表 2可知，实验末期巴天酸模组和北水苦荬
组水体水质较实验初期原水水质均有了明显改善，
水质清澈透明，无臭味，无绿色丝状藻类生长，底部
有少量沉积物。对照组水体较实验初期原水水质浑
浊程度也有所下降，但是由于没有植物的生长和净
化作用，水体环境最终整体出现恶化情况，生长了大
量的绿色丝状藻类，且多数聚集在底部，部分以悬浮
状态存在于水体中，使得水体水质无明显改善。
2.3 COD去除效果
实验运行过程中各组系统 COD与去除率的比
较如图 1所示。
由图 1可见，对照组、巴天酸模组和北水苦荬组
COD最终分别为 130.67、43.58、56.23 mg/L，去除率
分别为 67.85%、89.28%，86.16%，即实验组对 COD
的去除能力明显优于对照组，出水 COD可以达到
GB 18918－2002中的一级 A标准[15]。
实验前 9 d，3组系统 COD下降趋势基本一致，
去除率均达到 40%以上，这一阶段自然沉降和微生
物代谢作用是水体中 COD去除的主要途径；第 9－
21天，COD变化趋势开始出现不同，对照组 COD先
是稳定下降，后逐渐变缓，最后出现上升，原因是实
验后期对照组中藻类开始出现死亡，死亡的藻类被
微生物分解成有机物重新回到了水体中；巴天酸模
组和北水苦荬组 COD均是持续稳定下降，最终维持
动态平衡，这与植物根系的输氧作用为系统内好氧
生物膜的发育和分解有机物密不可分。
2.4 NH3-N净化效果
实验运行过程中各组系统 NH3-N含量变化与
范围 平均 范围 平均 范围 平均
BT初期
BT末期
BS初期
BS末期
27～33
74～105
23～27
36～48
30.6±1.8
87.7±9.0
25.3±1.3
42.0±4.5
9～13
16～20
10～15
12～15
11.0±1.5
17.4±2.1
12.5±1.4
13.7±1.6
53～66
84～115
23～28
38～46
59.8±3.2
103.8±10.5
26.6±2.0
42.7±3.2
根长 /cm 株质量 /g
表 1 实验前后植株生长情况对比
Tab.1 Comparison of plant growth before and after the experiment
时间
株高 /cm
图 1 各组系统 COD去除效果
Fig.1 The removal effect of COD in each group
0 5 10 15 20 250
100
200
300
400
500
0
20
40
60
80
100










/%
t/d
CO
D
/(m
g
L
)
谭洪涛等，巴天酸模和北水苦荬净化生活污水 79
去除率比较如图 2所示。
由图 2可见，实验过程中巴天酸模组和北水苦
荬组 NH3-N含量整体变化趋势基本相同，最终出水
NH3-N的质量浓度分别为 2.04、4.52 mg/L，总去除率
分别为 95.98%、91.08%。对照组与实验组 NH3-N含
量变化开始较为相近，但到实验后期下降趋势开始
变缓，最终出水 NH3-N的质量浓度为 10.43 mg/L，
总去除率为 79.42%。
实验前期 3组系统 NH3-N含量变化基本一致，
可能原因是前期微生物硝化和反硝化等一系列作用
是水中 NH3-N 去除主要途径；实验中期实验组
NH3-N含量相对于对照组出现明显降低，原因是这
一阶段植物已经生长出较为发达的根系，根系上附
着了大量生物膜促进了水体中 NH3-N的硝化和反
硝化作用，同时植物的吸收也对 NH3-N去除起到积
极作用。实验结束后，实验组对 NH3-N去除率达到
了 90%以上，对照组对 NH3-N的去除率达到了 80%
左右，这在一定程度上说明植物吸收作用对 NH3-N
的去除贡献不大，微生物作用对 NH3-N去除起到主
要作用。
2.5 TN净化效果
实验运行过程中各组系统 TN含量变化与去除
率比较如图 3所示。
由图 3可见，对照组 TN的质量浓度由原水中
的 61.98 mg/L降至 16.03 mg/L，去除率为 74.14%；
巴天酸模组 TN的质量浓度最终降至 4.37 mg/L，去
除率为 92.95%；北水苦荬组 TN的质量浓度降至
7.01 mg/L，去除率为 88.69%。总体来看，巴天酸模组
对水体中 TN的去除效果最好，北水苦荬组次之，对
照组最差。
整个实验过程中，3组系统 TN含量变化趋势基
本一致，均呈现平稳下降的趋势。前期 3组系统主要
通过物理沉降和微生物作用实现对水体中 TN的去
除；实验中期实验组 TN含量明显降低，原因是植物
进入快速生长阶段需要大量的氮磷营养物质，此时
植物吸收作用对 TN去除起主要作用；实验末期实
验组水体中 TN含量已经相对较低，植物和微生物等
作用对 TN的去除已基本达到动态平衡，对照组却
出现 TN含量升高的趋势，原因是水体中营养物质
减少，底泥有机颗粒分解，氮素重新释放到水中，加
上竞争关系部分微生物和藻类开始死亡，分解成有
机物重新回到水体中。
2.6 TP净化效果
实验运行过程中各组系统 TP含量变化与去除
率比较如图 4所示。
由图 4可见，实验结束后，对照组 TP的质量浓
度由原水中的 3.26 mg/L降至 1.19 mg/L，去除率为
63.56%；巴天酸模组 TP的质量浓度降至 0.27 mg/L，
去除率为 91.69%；北水苦荬组 TP的质量浓度降至
0.42 mg/L，去除率为 87.06%。实验组对水体中 TP
的去除效果明显优于对照组，且巴天酸模对 TP的
去除能力优于北水苦荬。
3组系统 TP含量变化在实验前期均较为平稳，
但在实验中后期则出现了明显不同的变化。分析推
测，实验前期物理沉降和微生物分解作用是水体中
TP去除的主要途径；实验中期植物进入快速生长阶
段需要大量的氮磷营养物质，此时植物吸收作用对
图 2 各组系统 NH3-N去除效果
Fig.2 The removal effect of NH3-N in each group
0 5 10 15 20 25
0
10
20
30
40
50
60
0
20
40
60
80
100








/%
t/d
ρ(NH3-N)
ρ(
N
H
3-N
)/(
m
g·
L-
1 )
图 3 各组系统 TN去除效果
Fig.3 The removal effect of TN in each group
0 5 10 15 20 25
0
10
20
30
40
50
60
70
0
20
40
60
80
100









/%
t/d
ρ(TN)
ρ(
TN
)/(
m
g·
L-
1 )
图 4 各组系统 TP去除效果
Fig.4 The removal effect of TP in each group
0 5 10 15 20 25
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
0
20
40
60
80
100









/%
t/d
ρ(TP)
ρ(
TP
)/(
m
g·
L-
1 )
水处理技术 第 42卷 第 9期80
TP的去除起主要作用，对照组藻类爆发，也消耗了
水体中较多的磷，使 TP含量持续下降；实验末期实
验组水体中 TP含量已相对较低并维持动态平衡，
对照组中同样由于微生物和藻类开始死亡，分解成
有机物重新回到水体中，使得水体中 TP含量增加。
2.7 氮的迁移转化
实验结束后通过测得水体中 TN含量变化和各
种途径对 TN的去除量，进行换算得到 TN迁移转
化关系如表 3所示。
经过 21 d的水培实验，对照组水体中 TN含量
共降低了 597.3 mg。由表 3可知，吸附沉淀作用和其
他作用是 TN迁移转化的主要途径，其它作用主要
包括 NH3-N的挥发、微生物的硝化、反硝化作用致
使氮逸散出系统外等，可见对照组中大部分 TN的
去除都是依靠微生物的作用，这与朱静平等人对水
培吊兰系统净化生活污水的研究结果一致[16]。
巴天酸模组和北水苦荬组中微生物及其它作用
对 TN的去除贡献率均为最大，植物吸收作用次之，
2种作用对系统中 TN的去除贡献率之和分别达到
了 68.8%和 61.1%。这说明在有植物的水培系统中，
大部分 TN的去除依靠微生物中氮循环菌的硝化和
反硝化作用逸散离开水体，这与张文明对黄花水龙
净化富营养化废水的研究结果一致[17]。另外，植物吸
收对 TN的去除也占有较大作用，水体中 TN被植物
作为营养物质吸收转化，且植物发达的根系也能够
为微生物的附着和生长提供必要条件，有利于水体
中 TN的去除。
2.8 磷的迁移转化
实验结束后通过测得水体中 TP含量变化和各
种途径对 TP的去除量，进行换算得到 TP迁移转化
关系如表 4所示。
由表 4可知，实验结束后对照组中仍有较多 TP
残留在水体中，其次存在于沉积物中。本实验过程中
对照组水体后期环境恶化较为严重，生长出了大量
藻类且多聚集在底部，使得沉积物中含有大量微生
物及藻类，因此在实验结束后水体中部分 TP转移
到了沉积物中。
巴天酸模组中植物吸收作用对 TP的去除贡献
率最大，其次为微生物及其他作用，二者对 TP的去
除贡献率之和达到了 64.4%，是系统中 TP去除的主
要途径；北水苦荬组中微生物及其他作用和植物吸
收作用对 TP的去除贡献率最大，二者对 TP的去除
贡献率之和达到了 57.4%，这说明微生物及其他作
用和植物吸收作用也是北水苦荬组中 TP去除的主
要途径。实验组系统在整个运行过程中生物量增加
较多，一方面植物吸收去除了水体中大部分的 TP，
另一方面则主要由聚磷菌等微生物及其它作用去
除。同样，植物发达的根系也为微生物的生长提供了
良好的条件，这也有利于对水体中 TP的去除。
3 结 论
实验通过建立水培污水净化装置，以巴天酸模
和北水苦荬为实验对象，研究其对生活污水的净化
效果。从水培实验净化结果可以看出，巴天酸模和北
水苦荬 2组植物系统在水培时间为 21 d的情况下，
对生活污水中 COD、NH3-N、TN、TP 的平均去除率
达到了 80%以上，表现出了较好的去除效果，且总体
上巴天酸模优于北水苦荬，而对照组对污水中各项
污染指标的平均去除率则明显低于实验组。系统中，
植物吸收和微生物及其它作用是氮磷去除的主要途
径，二者对氮磷的去除贡献率之和达到了 60%以上。
对照组与实验组区别在于是否栽种了植物，其
它设置及实验条件均相同，由此可以初步推定在水
培净化实验中，植物对水体的净化有着重要的作用，
一方面植物在生长过程中吸收了水体中的营养物
质，改善了水质；另一方面植物根系为微生物的生存
提供了载体，有利于微生物的生长和繁殖，而研究证
明微生物在水培净化污水中占有着重要的作用。另
外，水体中的植物和藻类存在竞争关系，植物在生长
过程中通过分泌代谢产物直接或间接的抑制了藻类
的繁殖。
参考文献：
[1] 马占青.水培植物对富营养化景观湖泊水质的改善效果[J].人民
吸附沉淀 检测损失 其他作用
DZ
BT
BS
36.4
8.3
12.9
32.8
26.3
32.6
17.9
19.9
10.8
9.4
9.8
20.2
31.6
31.1
表 4 各种迁移转化途径对 TP的去除贡献
Tab.4 Contribution to the removal of TP by various migration pathway
组别
植物吸收
去除贡献率 /%
水中残留
吸附沉淀 检测损失 其他作用
DZ
BT
BS
25.9
7.0
11.3
29.7
24.3
29.4
15.3
18.2
10.2
8.9
9.4
34.5
39.1
36.8
表 3 各种迁移转化途径对 TN的去除贡献
Tab.3 Contribution to the removal of TN by various migration pathway
组别
植物吸收
去除贡献率 /%
水中残留
谭洪涛等，巴天酸模和北水苦荬净化生活污水 81
Preparation and Removal Research of Mesoporous Silica Materials Based on Nanoscale Zero Valent Iron
Xin Xiaodong, Sun Shaohua, Wang Mingquan, Li Guifang, Li Wei, Jia Ruibao
(Urban Water Monitoring Centre of Shandong Province,
Water Treatment Engineering Technology Research Center of Shandong Province, Jinan 250021, China)
Abstract: In this study, we designed and prepared a kind of nanocomposite by loading nanoscale zero-valent iron (nZVI) into ordered mesoporous silica
materials (Fe0/MCM-41), which avoided iron oxide and increased the adsorption at the same time. It was characterized by SEM and XRD analysis. The
removal efficiencies of heavy metals (Pb2+ and Hg2+), inorganic ions (Cl-, Br-, ClO3- and BrO3-) and organic matter (CCl4) by Fe0, MCM-41, silica nanoparticles
and Fe0/MCM-41 were studied in order to confirm the superiority and applicable scope of Fe0/MCM-41in water treatment. The results indicated that
nZVI/MCM-41 showed the highest removal efficiency to Pb2+, Hg2+, ClO3-, BrO3- and CCl4. Adsorption and reduction of the dual function to improve
the removal efficiency and effectiveness.
Keywords: nanoscale zero-valent iron; ordered mesoporous silica; adsorption, reduction
Experimental Research of Rumex patientia linn and Veronica Anagallis-aquatica L Purifying Domestic Sewage
Tan Hongtao1, Zhu Lin2, Wang Bin2, Zhang Xinwen2
(1.Key Laboratory of Solid Waste Treatment and Resource Recycle, Ministry of Education, Southwest University of Science and Technology, 621010;
2.Mianyang Environmental Monitoring Center Station, 621000: Mianyang, China)
Abstract: By structuring a small sewage purification system, using Rumex patientia linn and Veronica anagallis-aquatica L these two kinds of native
wild plants as research objects, to test their purification effect on domestic sewage at different times, and analyze the progress of migration and conversion
between water and plants. After 21 d, the experimental study shows that: the blank control group, Rumex patientia linn group and Veronica anagallis-
aquatica L groups removal efficiency of COD are 67.9%, 89.3% and 86.2%, respectively; The removal rates of NH3-N are 79.4%, 96.0% and 91.1%
respectively; The removal rates of TN are 74.1%, 93.0% and 88.7%, respectively; The removal rate of TP are 63.6%,91.7% and 87.1%, respectively.
Plant absorption, microbial and other functions are the main ways to remove nitrogen and phosphorus in the system.
Keywords: Rumex patientia linn; Veronica anagallis-aquatica L; domestic sewage; purification effect ; nitrogen and phosphorus
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（上接第 64页）
水处理技术 第 42卷 第 9期
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创新驱动发展，环境改变未来。
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