全 文 ：无瓣海桑模拟湿地系统对污水的净化效应
李 玫 1*，廖宝文 1，刘金苓 2，章家恩 2，周光益 1，粟 娟 3
1. 中国林科院热带林业研究所，广州 510520
2. 华南农业大学农学院，广州 510642
3. 广州市林业局， 广州 510030

【摘要】 在温室中建立红树林植物无瓣海桑(Sonneratia apetala Buch-Ham)模拟湿地系统，分别用正常浓度(SW)、5 倍
浓度(FW)和 10 倍浓度(TW)3 种人工配制的生活污水定时定量对模拟系统污灌 4 个月，无瓣海桑模拟湿地系统对人工合成
污水中污染物总净化率平均为 N 84.6%，P 91.2%，Cd 91.2%，Pb 94.8%，Zn 84.9%，Cu 87.1%，其中土壤子系统在总净
化率中所占比例平均为 N 54.5%，P 76.5%，Cd 99.1%，Pb 99.6%，Zn 99.3%，Cu 99.2%。重金属有 99%以上是积累在土
壤中，表明土壤子系统是本模拟湿地系统净化的主体，这也是植物借以避免污染物伤害的原因之一。与不栽种植物的比
较，栽种无瓣海桑的系统中土壤子系统的重金属净化率高，说明红树植物在模拟湿地净化系统中起了重要作用。由于土
壤中 N、P 被无瓣海桑吸收用于生长，栽种了无瓣海桑的土壤子系统的积累量比不栽种的子系统少。
关键词：无瓣海桑；模拟湿地系统；人工合成污水；净化效应
中图分类号：X703；X173 文献标识码：A 文章编号：1008-8873(2008)01-46-04
Purification effects of Sonneratia apetala simulated wetland system on wastewater
LI Mei1, LIAO Bao-wen1, LIU Jin-ling2, ZHANG Jia-en2, ZHOU Guang-yi1, SU Juan3
1. Research Institute of Tropical Forestry, CAF, Guangzhou 510520, China
2. South China Agricultural University, Guangzhou 510520, China
3. Forestry Administration of Guangzhou, Guangzhou 510030, China
Abstract: A simulated mangrove Sonneratia apetala wetland was set up in a greenhouse. Through wastewater irrigating test, the
purifying effects of simulated wetland system were studied. The synthetic wastewater SW had the characteristics and strength
similar to normal domestic wastewater, while FW and TW had the nutrients and heavy metals as five and ten times as those in SW,
respectively. Wastewater was irrigated quantitatively and regularly for 4 months. The average purifying rates of Sonneratia
apetala simulated wetland system on the nutrients and heavy metals in synthetic wastewater were: N 84.6%, P 91.2%, Cd 91.2%,
Pb 94.8%, Zn 84.9% and Cu 87.1%, in which the purifying rates of soil subsystem were: N 54.5%, P 76.5%, Cd 99.3%, Ni 99.2%,
Pb 99.6%, Zn 99.3% and Cu 99.2%. These indicated that the soil subsystem played an important role on purification and that
plants could avoid the damage of pollutants. But the purifying efficiency of soil subsystem on nutrients where plant had been
grown was lower than that without plant growth because of the adsorption of N and P by S. apetala.
Key words: Sonneratia apetala; simulated wetland system; synthetic wastewater; purification effect




收稿日期：2007-12-10 收稿，2008-02-10 接受
基金项目：“十一五”国家科技支撑计划专题（2006BAD03A1402）,国家科技部科研院所社会公益专项项目（2005DIB3J137）,广州市
林业局项目“广州南沙红树林湿地环境效应监测”。
作者简介：李 玫（1971－），女，博士研究生，助理研究员，主要从事湿地生态学研究。E-mail: limei71@ritf.ac.cn
第 27 卷 第 1 期 生 态 科 学 27(1): 46-49
2008 年 2 月 Ecological Science Feb. 2008

1 前言 (Introduction)

红树林湿地是分布在热带和亚热带海岸的典型
海岸带湿地生态系统，长期以来被认为是排放城镇生
活污水和工业废水的便利场所。生活污水排放对红树
林植物本身无害，还能促进生长,特别在底泥营养较
为贫乏的红树林地区[1,2]。红树植物对污水中的营养
物质 N、P 有吸收作用，有研究表明红树林湿地对 N、
P 有很好的去除效果[3]，而且红树林底泥能够容纳大
量重金属，充当重金属“汇”的功能[4]。
自 20世纪 90年代开始不少研究人员通过构建人
工红树林湿地系统研究其对人工合成的生活污水的
净化效应。有关乡土红树植物秋茄（Kandelia candel
(L.) Druce）、桐花树（Aegiceras corniculatum (L.)
Blanco）、白骨壤（Avicennia marina (Forsk.) Vierh）
模拟湿地系统对生活污水的净化效应研究, 国内已
做了大量工作[5~8]。而作为华南主要红树林造林树种
之 一 的 引 进 种 无 瓣 海 桑 （ Sonneratia apetala
Buch-Ham），其对城市生活污水的净化效应研究迄今
尚未涉及。无瓣海桑于 1985 年从孟加拉国引入我国
海南省东寨港红树林区，1992 年起北移引种至湛江、
深圳、珠海等地。由于其具有速生、抗逆性强、耐浸
淹等特性，2000 年起作为华南沿海滩涂主要红树林
造林树种之一，在生产中大面积推广，获得较好的生
态、经济和社会效益。本文通过建立无瓣海桑模拟湿
地系统研究其对人工合成生活污水的净化效应，为筛
选适用于河口海湾的湿地净化植物以及合理利用无
瓣海桑提供依据。

2 材料与方法 (Materials and methods)

2.1 实验材料
实验用植物材料为海桑科(Rhizophoraceae)无瓣
海桑的 1a 生幼苗。于 2005 年 5 月 1 日从湛江红树林
育苗基地运回中国林业科学研究院热带林业研究所
内玻璃网室中种植。实验用底泥取自广州市番禺新垦
红树林湿地。人工海水由天然海盐加自来水配制而成
（盐度为 15）。

2.2 实验方法
实验共设 8 个处理组，每组由 3 个平行处理，每
个试验盆内盛有取自广州新垦红树林区的底泥 4 kg
（风干土重），试验盆容积为直径 20cm、高 18cm 塑料
盆。I-C、I-SW、I-FW 和 I-TW 处理分别为不灌污水、
灌正常浓度污水（SW）、灌 5 倍浓度污水（FW）和灌
10 倍浓度污水（TW），每盆均匀种植无瓣海桑幼苗 4
株；Ⅱ-C、Ⅱ-SW、Ⅱ-FW 和Ⅱ-TW 处理分别为不灌
污水、灌正常浓度污水、灌 5 倍浓度污水和灌 10 倍浓
度污水，每盆只盛土壤而不栽种植物。
无瓣海桑幼苗于 2005 年 5 月 1 日栽种于玻璃网室
内，生长正常后于同年 6 月 19 日和 8 月 21 日浇灌人
工合成污水，浇灌量为每盆 1.0 升（刚浸没土表），用
海盐调节盐度为 15，I-C 和Ⅱ-C 不浇灌污水，只浇灌
人工海水（盐度 15），2005 年 10 月 22 日结束试验。
期间 6 次补充等量污水成分，经常用淡水补充因蒸发
而失去的水分，使盐度保持一致。

2.3 人工污水的配制
正常浓度人工污水的配制参考“污水综合排放标
准” [9]，具体成分见表 1。

表 1 人工合成污水成分（单位：mg·L-1）
Table 1 Composition of synthetic wastewater （unit: mg·L-1）
污染物
Pollutants
浓度
Concentration
污染物
Pollutants
浓度
Concentration
COD 500.0 Zn 5.0
NH4+-N 40.0 Cu 2.0
NO3--N 1.0 Pb 1.0
Organic- N 10.0 Cr 0.5
TP 10.0 Cd 0.1
K 50.0 Ni 1.0
Mn 5.0 Fe 30.0

2.4 样品采集和分析测试方法
实验前和实验结束时每盆土壤分上层（1～15 cm）
和下层（15～30 cm）以对角线布点法各取 1 个混合样。
风干土样过 100 目筛。用 HClO4-H2SO4消化法消化后，
蒸馏法测定 N，钼锑抗比色法测 P[10]。用浓 HNO3-浓
H2SO4（5:1）低温消化样品后，ICP 光谱仪测定重金属
Cd、Ni、Pb、Zn 含量。植物样品取实验前后的植株洗
净，分不同部位 60℃烘干磨碎过 60 目筛。植物样品处
理、消化和分析测试方法与土壤相同[9]。
1 期 李 玫，等：无瓣海桑拟湿地系统对污水的净化效应 47
3 结果与分析 (Results and analysis)

3.1 土壤子系统对污水的净化效应
土壤子系统对污水污染物的净化效率以 4 个月
中土壤各污染物的增加量与污水和海水中污染物的
总加入量之比表示，结果见表 2。因对照组未排放污
水，故未研究其净化率。
由表 2 可知，各组污水处理的土壤子系统对重金
属的平均净化率按大小排列为: Pb> Cd > Cu > Zn，可
见土壤对 Pb 的吸附积累能力最强。这与缪绅裕[11]、
陈桂珠[12]和马骅[5]等研究秋茄、白骨壤、桐花树模拟
湿地研究的结果相一致。随污水处理浓度的增加，栽
种无瓣海桑的模拟湿地土壤子系统对污水中 N 和 P
的净化效应也相应提高，但不种无瓣海桑的模拟湿地
土壤子系统净化率最高的是 FW 组，TW 组净化率稍
低。同时，栽种无瓣海桑的土壤子系统比不种无瓣海
桑的土壤子系统的重金属净化率均较高，表明植物在
湿地净化系统中起了重要作用。N 和 P 因为被无瓣海
桑吸收作为植物的架构元素，吸收量较大，所以种无
瓣海桑的土壤子系统积累的 N 和 P 比不种无瓣海桑
的子系统少。

表 2 土壤子系统对污水的净化效率（%）
Table 2 Purification rate of soil subsystem on wastewater (%)
处 理
Treatment
N P Cu Zn Pb Cd
I-SW 11.5 50.9 86.4 84.3 98.3 94.8
I-FW 62.2 77.5 87.6 82.7 93.0 84.5
I-TW 72.7 82.3 85.3 85.9 91.9 91.6
Ⅱ-SW 86.7 88.7 81.1 83.9 93.6 81.2
Ⅱ-FW 96.1 87.1 88.8 81.3 88.2 85.5
Ⅱ-TW 97.0 88.2 82.6 71.2 85.5 80.9

3.2 无瓣海桑子系统对污水的净化效应
无瓣海桑植物子系统对污水所含污染物的净化
效率用植物体中各污染物元素净增量即存留量与污
水和海水中各污染物总加入量之比表示（不含凋落
物），结果见表 3。
由表 3 可见，无瓣海桑对污水中各污染物的平均
净化率大小顺序为：N﹥P﹥Cd﹥Cu﹥Zn﹥Pb；随着
污水处理浓度的升高，无瓣海桑对污水的净化率下
降，这与陈桂珠[6,12]、缪绅裕[8,11]和马骅[5]研究模拟湿
地系统中白骨壤、秋茄、桐花树对污水的净化效率随
污水浓度上升而下降的结果一致。为了不伤害红树林
植物，建议利用红树林湿地净化城市污水时可预先稀
释污水。

表 3 植物子系统对污水的净化效率（%）
Table 3 Purification rate of plant subsystem (%)
处 理
Treatment
N P Cu Zn Pb Cd
I-SW 59.2 35.8 1.1 0.9 0.7 1.3
I-FW 28.3 15.9 0.5 0.5 0.3 0.7
I-TW 19.8 11.3 0.4 0.3 0.2 0.6

3.3 模拟湿地系统的总净化效应
根据表 2和表 3可以得出整个无瓣海桑模拟湿地
系统对污水中各污染物的总净化率(表 4)。由表 4 可
知，无瓣海桑模拟湿地系统对污水中污染物的平均净
化率分别为：N 84.6%，P 91.2%，Cd 91.2%，Pb 94.8%，
Zn 84.9%，Cu 87.1%，对比表 2 中不种植物的模拟湿
地系统对污水中污染物的平均总净化率可知，种植物
系统对污水中污染物的净化率比不种植物系统净化
率高。就重金属净化率而言，两种系统中均是 Zn 的
净化率相对较低，可能因为 Zn 的溶解性和迁移速率
大，植物对 Zn 的吸收量、归还量较大。可见，无瓣
海桑-土壤-水模拟湿地系统对污水的净化效率要高
于土壤-水模拟湿地系统。

表 4 无瓣海桑模拟湿地系统对污水的净化效率（%）
Table 4 Purification rate of Sonneratia apetala simulated
wetland system (%)
处 理
Treatment
N P Cu Zn Pb Cd
I-SW 70.7 86.7 87.5 85.2 99.0 96.1
I-FW 90.5 93.4 88.1 83.2 93.3 85.2
I-TW 92.5 93.6 85.7 86.3 92.1 92.2

3.4 植物子系统和土壤子系统对总净化率的贡献
根据表2~4可分别算出植物和土壤2个子系统在
整个模拟湿地系统总净化率中所占比率(表 5)。
由表 5 可知，进入土壤-植物子系统中的重金属
99%以上均存留在土壤中，表明土壤子系统是积存重
金属污染物的主要地方。本研究的结果与缪绅裕[11] 、
陈桂珠[13]研究进入秋茄模拟湿地系统的重金属 99%
以上均存留在土壤中的结果相一致。
48 生 态 科 学 Ecological Science 27 卷
表 5 植物和土壤子系统在模拟湿地系统净化率中所占比例
（%）
Table 5 Percentage of plant and soil subsystem purification
rate in the simulated wetland system (%)
子系统
Subsystem
处 理
Treatment
N P Cu Zn Pb Cd
I-SW 83.7 41.2 1.2 1.0 0.7 1.3
I-FW 31.3 17.1 0.6 0.6 0.3 0.8
I-TW 21.4 12.1 0.5 0.4 0.3 0.7
植物
Plant
average 45.5 23.5 0.8 0.7 0.4 0.9
I-SW 16.3 58.8 98.8 99.0 99.3 98.7
I-FW 68.7 82.9 99.4 99.5 99.7 99.2
I-TW 78.6 87.9 99.5 99.6 99.7 99.4
土壤
Soil
average 54.5 76.5 99.2 99.3 99.6 99.1

4 结语 (Conclusion)

土壤子系统是无瓣海桑模拟湿地系统中净化的
主体，进入该系统的重金属大部分（99%）被截留在
土壤中。由于无瓣海桑地上部分对营养元素 N 有较
大的吸收量，再加上凋落物量较大，无瓣海桑-土壤-
水模拟湿地系统对 N 的净化率低于土壤-水模拟湿地
系统，而前者对污水中其他污染物的净化率均高于后
者，表明植物在湿地净化系统中的作用不可忽略。
从本文研究可得出，无瓣海桑模拟湿地对人工合
成生活污水中的污染物尤其是重金属具有较高的净
化能力。建议选择生境适宜的沿海滩涂营造小面积的
人工无瓣海桑林，进行无瓣海桑湿地系统的污灌试验
（不同浓度污水）以验证室内模拟试验，并为利用无
瓣海桑湿地系统处理城市生活污水提供可行性论证。

参考文献 (References)

[1] Clough B F, Boto K G, Attiwill P M. 1983. Mangrove and
sewage: a re-evalution[A]. In: Teas H J (ed.). Biology and
Ecology of Mangroves[C]. Lancaster:Tasks for Vegetation
Science Series,Vol.8.Lancaster:Dr W Junk Publishers,
151-162.
[2] Boto K G, Wellington J T. 1983. Nitrogen and phosphorus
nutritional status of a northern Australian mangrove
forest[J]. Mar. Ecol., 11:63-69.
[3] Sansanayuth P, Phadungchep A, Ngammontha S, et al.1996.
Shrimp pond effluent pollution problems and treatment by
constructed wetlands[J]. Wat. Sci. Tech, 34(11):93-98.
[4] Tam F Y, Wong Y S. 2000. Spatial variation of heavy
metals in surface sediments of Hong Kong mangrove
swamps[J]. Environ. Pollut, 110:195-205.
[5] 马 骅. 1996. 人工合成污水对桐花树模拟湿地的影响
及湿地净化效应研究[D]. 广州：中山大学，53-59.
[6] 陈桂珠，缪绅裕，黄玉山，等. 1996. 人工污水中的 N 在
模拟秋茄湿地系统中的分配循环及其净化效果[J]. 环境
科学学报，16(1):44-50.
[7] 陈桂葵，陈桂珠，黄玉山，等. 1996. 人工污水对白骨壤
幼苗生理生态特性的影响 [J]. 应用生态学报，
10(1):95-98.
[8] 缪绅裕，陈桂珠，黄玉山，等. 1999. 人工污水中的磷在
模拟秋茄湿地系统中的分配与循环 [J]. 生态学报，
1(2):236-241.
[9] 国家环境保护局污染管理司. 1991. 水污染防治管理手
册[M]. 北京：中国环境科学出版社，95-114.
[10] 中国科学院南京土壤研究所. 1978. 土壤理化分析[M].
上海：上海科学技术出版社，67-375.
[11] 缪绅裕. 1994. 模拟条件下排污对秋茄湿地的影响及系
统的净化效应[D]. 广州：中山大学，1-3.
[12] 陈桂珠，陈桂葵，谭凤仪，等. 2000. 白骨壤模拟湿地系
统对污水的净化效应[J]. 海洋环境科学，19(4):23-26.
[13] 陈桂珠，缪绅裕，黄玉山，等. 1998. 重金属在模拟秋茄
湿地生态系统的分布迁移及其净化效应[A]. 陆健健等.
中国湿地研究和保护[C]. 上海：华东师范大学出版社，
279-285.

1 期 李 玫，等：无瓣海桑拟湿地系统对污水的净化效应 49