全 文 ：王春英 ,田佳壁 ,刘　丽 ,等.小浮萍生物量影响因素研究 [ J] .江苏农业科学 , 2010(4):384-386.
小浮萍生物量影响因素研究
王春英 , 田佳壁 , 刘　丽 , 王培俊 , 郑苗苗
(嘉应学院化学与环境学院 ,广东梅州 514015)
　　摘要:以我国南方地区常见的小浮萍为供试材料 ,研究了初始种植密度 、光照时间和供试水的氮 、磷 、COD对小浮
萍生物量的影响。试验结果表明 , N、P和 COD对小浮萍生物量的影响大小依次为 N>COD>P;高COD对小浮萍生长
有一定抑制作用 , COD越高抑制作用越明显;3种形态的氮对小浮萍生物量增加的促进作用依次为 NO3- -N>
CH4N2O>NH4 +-N, 且投加 NH4 +-N的小浮萍生物量随 NH4 +-N浓度的升高而下降;磷浓度对小浮萍生物量的影
响较小;初始放养密度对小浮萍生长有较大影响 ,初始放养密度过大过小均会影响小浮萍生物量的增加;N、P充足时 ,
小浮萍生物量随光照时间的增长而增加。
　　关键词:小浮萍;生物量;影响;氮;磷;COD;光照时间
　　中图分类号:X524　　文献标志码:A　　文章编号:1002-1302(2010)04-0384-03
收稿日期:2010-05-05
基金项目:广东省梅州市科技局与嘉应学院联合立项项目(编号:
09KY14)。
作者简介:王春英(1976—), 女 ,河北饶阳人 , 硕士 , 工程师 , 从事污
水脱氮除磷及其他水处理技术的研究。 E-mail:wcy@jyu.edu.
cn。
　　随着水体富营养化的日益加剧 ,利用水生植物去除水中
的氮磷和进行水体修复 ,由于具有投资小 、能耗低的特点成为
环境领域的研究热点 。在众多水生植物中 ,浮萍科植物具有
分布广 、生长快 、易收割 、吸收氮磷能力强 、便于资源化利用
(做绿肥 、饲料)等优点 ,研究应用的较多 。目前对浮萍的研
究主要着重于浮萍对氮磷的去除 [ 1 -3] ,浮萍对氮的吸收途径 、
机理 [ 4 -7]和浮萍对污水的处理效果等方面的研究 [ 3 , 8 -9] ,也有
研究者研究 pH值和无机氮化合物对浮萍生长的影响 [10 -11] 。
利用浮萍进行污水处理和水体修复 ,最重要的设计参数是关
于浮萍生物量的收获 [ 12 ] ,但目前对影响浮萍生物量的因素研
究较少 。本研究以我国南方地区常见的浮萍品种小浮萍为供
试材料 ,以人工培养液和实际污水为处理对象 ,考察了氮 、磷 、
COD、初始密度 、光照时间对小浮萍生物量的影响 ,以期为设
计 、应用浮萍的系统制定浮萍生物量的收获提供借鉴 。
1　材料与方法
1.1　供试浮萍
小浮萍采自广东省梅州市区文化公园景观湖 ,为当地的
优势浮萍品种 。试验前将采回的小浮萍用静置 1 d的自来水
冲洗干净 ,进行放大培养备用 。
1.2　试验用水
试验用水有梅州文化公园的景观湖湖水、嘉应学院学生
宿舍的生活污水和完全培养液 。其中完全培养液以用于青萍
培养的完全培养液 [ 13] (表 1)为基础 ,其中氮 、磷按需要进行
调整 。
1.3　试验方法
选用直径 9cm、高 11 cm玻璃杯为试验容器 ,加入 400
表 1　完全培养液
化学药品 浓度(mg/L)
NH
4
NO
3 20
CaCO3(1) 15
MgSO4· 7H2O 50
K2HPO4 40
FeSO4· 7H2O 50
Na2 -EDTA 1
H3BO3 1.42
MnSO4· 7H2O 1.54
ZnSO4· 7H2O 6.59
Na2MoO4· 2H2O 2.52
CuSO4· 5H2O 0.39
CoSO4· 7H2O 0.09
　　注:CaCO3用浓盐酸溶解;培养液pH值用 KOH调节。
mL供试污水 ,挑选植株健康且大小均一的小浮萍投放到试验
容器进行放大培养小浮萍试验 。试验期间 ,每天对蒸发掉的
水分用无氨水补充 。每组试验均设平行样品 ,试验结果取平
均值 。
1.4　指标测定
试验中小浮萍生物量以小浮萍鲜重为指标进行考察 ,其
测定方法如下:用滤水网将需测定鲜重的小浮萍从水中捞起 ,
滤去自由水(无水滴出现),将小浮萍平铺在吸水纸巾上 ,吸
水 5 min后 ,用精度为 0.001g的电子天平称重;COD采用重
铬酸钾法测定;TN采用过硫酸钾消解 -紫外分光光度法测
定;NO3 - -N采用紫外分光光度法测定;NH4 + -N采用纳氏
试剂分光光度法测定;TP采用过硫酸钾消解 -钼锑抗分光光
度法测定;PO4 3- -P采用钼锑抗分光光度法测定 。
2　结果与讨论
2.1　正交试验条件下小浮萍生物量的变化
为了考察污水中氮 、磷 、有机物 (COD)对小浮萍生物量
的影响 ,取用清水清洗干净的小浮萍(0.500±0.002)g投入
试验容器(覆盖 50%水面 ),置于实验楼阳台 ,在自然光照下
进行培养 ,每天对蒸发掉的水分用无氨水补充。试验用水为
—384— 江苏农业科学　2010年第 4期DOI :10.15889/j.issn.1002-1302.2010.04.023
梅州文化公园景观湖湖水 ,添加葡萄糖 、KNO3和 KH2PO4 ,按
照 NO3 - -N(0、 10、 30 mg/L)、 PO43 - -P(0.27、 0.77、
3.27 mg/L)和 COD(39、89、239 mg/L)三因素三水平正交试
验要求 ,人工配制 9组氮磷污水 。一周后测定小浮萍鲜重 。
小浮萍生物量的变化及结果分析如表 2所示 。
表 2　正交试验用水与结果
试验
编号
因 素
NO3 --N
(mg/L)
PO43--P
(mg/L)
COD
(mg/L)
评价指标
增重
(g)
1 0(1) 0.27(1) 39(1) 1.418
2 0(1) 0.77(2) 89(2) 1.369
3 0(1) 3.27(3) 239(3) 1.320
4 10(2) 0.27(1) 89(2) 1.900
5 10(2) 0.77(2) 239(3) 1.553
6 10(2) 3.27(3) 39(1) 2.088
7 30(3) 0.27(1) 239(3) 1.758
8 30(3) 0.77(2) 39(1) 1.839
9 30(3) 3.27(3) 89(2) 1.973
k1 1.369 1.692 1.782
k2 1.847 1.587 1.747
k3 1.856 1.794 1.544
R 0.487 0.207 0.238
2.1.1　小浮萍正交试验结果直观分析　由表 2的正交试验
培养结果极差计算值可以看出 , NO3 - -N的极差 R值最大
(0.487), PO4 3- -P的极差 R值最小(0.207), COD的极差 R
值居中(0.238)。可见 NO3 - -N、PO4 3- -P和 COD作为影
响小浮萍生物量的因素 ,主次顺序依次为 NO3 - -N>COD>
PO4 3- -P。
2.1.2　小浮萍最佳生长营养组合　对比同因素下各水平的
平均值k可以看出:小浮萍增长最快的 NO3 - -N水平是浓度
最高的水平 3(30 mg/L), PO4 3- -P水平同样是浓度最高的
水平 3(3.27 mg/L), COD水平则是浓度最低的水平 1
(39mg/L)。这说明 NO3 - -N、PO43 - -P浓度越高则小浮萍
增重越大 ,高 COD浓度则对小浮萍生长有一定抑制作用 ,而
且 COD浓度越高则这种抑制作用越明显 。
2.1.3　因素各水平与小浮萍生长的关系　为了更直观地考
察 N、P、COD对小浮萍生长的影响 ,以 N、P、COD的各水平值
为横坐标 ,各水平相应的均值 为纵坐标作图 ,如图 1所示 。
图 1a显示 ,随 NO3 - -N各水平浓度的升高 ,小浮萍增重
量逐渐增加 ,其中水平 1浓度最低 ,导致 NO3 - -N不足 ,严重
影响了小浮萍的生长 ,小浮萍增重量最低;水平 2和水平 3增
重量相差很少 ,说明水平 2的 NO3 - -N基本上可以满足小浮
萍生长需要 , NO3 - -N不再是小浮萍生长的限制因素 。
图 1b显示 , PO43 - -P各水平引起的小浮萍增重均值变化较
小 ,可见 P浓度对小浮萍生长影响较小 。图 1c显示 , COD浓
度最低的水平 1(未添加葡萄糖)小浮萍增重均值最大 ,浓度
最高的水平 3增重均值最低 ,浓度居中的水平 2增重则介于
二者之间 ,可见高浓度 COD对于习惯生长在低浓度 COD环
境中小浮萍的生长有一定抑制作用 。
　　
2.2　氮形态对小浮萍生物量的影响
用完全培养液配置试验用水 ,其中 P(PO43 - -P)浓度均
为 5 mg/L, N分别投加氨氮(NH4 + -N)、硝态氮(NO3 - -N)
及有机氮(CH4 N2O),取 0.400±0.002 g小浮萍投入试验容
器 ,置于实验楼阳台 ,在自然光照下进行培养 ,每天用无氨水
补充蒸发的水分 。一周后测定小浮萍鲜重 。试验结果如图 2
所示 。
　　从图 2可以看出 ,投加 NO3 - -N的小浮萍增重率最高 ,
达到 412%, NO3 --N浓度在 10 mg/L以下时 ,小浮萍增重率
随 NO3 - -N浓度的增加而急剧增加 ,其浓度超过 10 mg/L以
后小浮萍增重率逐渐趋于稳定;投加有机氮的小浮萍最高增
重率为 369%,比投加 NO3 - -N的小浮萍增重率低 43个百
分点;投加 NH4 + -N的小浮萍增重率最低 ,而且增重率随
NH4 + -N浓度的升高逐渐下降 , 这说明高浓度的 NH4 + -N
对小浮萍生长有抑制作用 ,这种抑制作用随 NH4 + -N浓度
的升高而增大 。
2.3　磷浓度对小浮萍生物量的影响
用完全培养液配置试验用水 ,其中 N(NO3 - -N)均为
—385—王春英等:小浮萍生物量影响因素研究
30 mg/L, P(PO4 3- -P)浓 度 为 0 ～ 10 mg/L, 取
(0.400±0.002)g小浮萍投入试验容器 ,置于实验楼阳台 ,在
自然光照下进行培养 ,每天用无氨水补充蒸发的水分 。 1周
后测定小浮萍鲜重 。试验结果如图 3所示 。
　　从图 3可见 ,磷浓度对小浮萍生物量的影响较小 ,磷浓度
在 0 ～ 10mg/L范围内 ,浮萍增重率介于 283% ～ 334%之间 ,最
大变化幅度仅为 18%(以最小增重率 283%为 1计)。这与正
交试验中磷水平对小浮萍生物量影响小的试验结果相符合 。
2.4　初始放养密度对小浮萍生物量的影响
用完全培养液配置试验用水 , N(NO3 - -N)浓度为
50 mg/L, P(PO4 3- -P)浓度为 5 mg/L,取 0.100 ～ 1.000 g小
浮萍投入试验容器 ,置于实验楼阳台 ,在自然光照下进行培
养 ,每天用无氨水补充蒸发的水分 。一周后测定小浮萍鲜重 。
试验结果如图 4所示 。
　　从试验结果(图 4)来看 ,小浮萍初始生物量在 0.500 g
(覆盖 50%水面)以下时 ,小浮萍增重率随小浮萍生物量的增
加而增加 ,增重率在 0.500 g时达到最大 (159%);生物量大
于 0.500g后增重率下降并趋于定值 135%。可见初始放养
密度对小浮萍生长有很大影响 ,初始放养密度过大过小均会
影响小浮萍生长 。
2.5　日照时间对小浮萍生物量的影响
为了考察日照时间对小浮萍生物量的影响 ,进行如下试
验:采用嘉应学院东区学生宿舍生活污水(TN9.57 mg/L, TP
2.41 mg/L, COD103 mg/L)、梅州文化公园景观湖湖水 (TN
2.83 mg/L, TP0.31 mg/L, COD39 mg/L)2种水样作为培养
水 ,挑选等量鲜重(0.400±0.002g)的健康小浮萍植株 ,每天
自然光照时间分别为 0h、4h、10h。试验期间 ,每天对杯中蒸
发掉的水分用无氨水补充 。一周后测定小浮萍鲜重 。试验结
果如图 5所示 。
　　试验结果(图 5)显示 ,无光照的试验组小浮萍重量减轻 ,
生物量出现负增长;有光照的对照组小浮萍生物量随光照时
间的增长而增加 。用公园景观水培养的小浮萍光照 4h增重
率 68%,光照 10h增重率仅比光照 4h增加 3%;用生活污水
培养的小浮萍 , 光照 4 h增重率 43%,光照 10 h增重率为
79%(比光照 4 h增加 36个百分点)。出现这种情况是因为
公园景观水和生活污水的水质不同 ,生活污水的 N、P和 COD
均较高 , COD高对小浮萍生长有一定抑制作用 ,但因为可以
提供充足的 N、P,小浮萍生物量随光照时间的延长而增加;公
园景观水 N、P浓度较低 ,光照时间达到 4 h后 ,浮萍生长受
N、P营养物制约 ,光照不再是小浮萍生长的限制因素 ,因此小
浮萍生物量的增加受光照时间的影响减弱 。
3　结论
(1)N、P和 COD对小浮萍生物量的影响依次为 N>COD
>P。 N(NO3 - -N)、P(PO43 - -P)浓度越高则小浮萍生物量
增长越多 ,高 COD则对小浮萍生长有一定抑制作用 , COD浓
度越则抑制作用越明显;(2)3种形态的氮对小浮萍生物量增
加的促进作用依次为 NO3 - -N>CH4 N2O>NH4 + -N,且投
加 NH4 +-N的小浮萍生物量随 NH4 + -N浓度的升高而下
降:(3)磷浓度对小浮萍生物量的影响较小;(4)初始密度对
小浮萍生长有很大影响 ,初始密度过大过小均会影响小浮萍
生物量的增加;(5)N、P营养物充足时 ,小浮萍生物量随光照
时间的增长而增加 。
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