全 文 ：第一作者:李欲如 ,男 , 1981年生 ,硕士研究生 ,研究方向为环境生态工程技术及水处理技术。
*国家高技术研究发展计划(863计划)“苏州市水环境质量改善与综合示范项目”资助项目(No. 2003AA601070)。
水蕹菜对苏州重污染水体净化功能的研究*
李欲如 操家顺 徐 峰 周金余
(河海大学环境科学与工程学院 ,江苏　南京 210098)
　　摘要　采用浮床无土栽培技术 ,在苏州重污染河道上种植水蕹菜以控制重污染水体水质。 不仅进行了静态试验 ,而且在重污
染河道苗家河上作了示范应用 ,效果显著。静态试验结果表明 ,在气温 35 ℃、水温 30 ℃以上的条件下 ,水蕹菜对苏州重污染水体中
的CODMn 、TN 、N H+4 -N 、TP 等的去除率分别为 37. 0%、92. 9%、93. 9%、94. 3%;苗家河示范工程水域中水质有明显改善 ,透明度达
90～ 130 cm 。由此证明水蕹菜是对苏州重污染河道净化处理的优良生物材料之一。
　　关键词 水蕹菜 浮床 重污染水体净化 示范工程
Purification of heavily polluted water bodies in Suzhou by Ipomoea aqutica　L i Yuru , Cao J iashun , X u Feng , Zhou
J inyu. (Collegeo f Environmental S cience and Engineering , Hehai University , Nanj ing J iangsu 210098)
Abstract:　The contro l o f heavily po lluted river in Suzhou was tested by Ipomoea aqutica on soilless floating
beds , thr ough sta tic state test and in situ test on a heavily polluted river , Miaojia Rive r. The role o f this type of plant
is remarkable. The results of sta tic sta te te st show ed that po llutant removals from heavily po lluted w ater using Ipo-
moea aqutica such as CODMn , TN , NH +4 -N , TP w ere 37. 0%, 92. 9%、93. 9%、94. 3%, respectiv ely , at air tempera-
tur e o f above 35 ℃ and w ater temperature above 30 ℃. The water quality o f demonstra tion pr oject carr ied out in situ
on M iaojia River was improved obv iously , with a transpa rency reaching 90 to 130 cm , demonstr ating that Ipomoea
aqutica is one of ex ce llent biomate rials on the heavily po lluted river s.
Keywords:　Ipomoea aqutica F loating beds Purification o f heavily polluted water bodies Demonstration project
　　利用水生 、陆生植物修复技术治理富营养化水
体方面的工作已开展了很多年[ 1 ～ 6] ,国内外已有一
些工作取得很好的效果 ,但由于不能产生直接的经
济效益和易产生二次污染及管理维护困难等原因而
未形成一套完整的集成技术 ,尚难直接推广应用。
戴全裕等[ 7] 利用水蕹菜处理饮食废水和程树培等[ 8]
利用水蕹菜处理螺丝生产废水的研究 ,为浮床种植
水蕹菜治理重污染水体提供了科学依据 。
　　水蕹菜又名空心菜 ,属一年生经济植物 ,有很高
的经济价值 ,它可以一次栽种而多次收割 ,这对净化
污水 ,将营养盐不断从污水中输出而不致造成水体
二次污染有很强的优势。本研究运用生态学原理 ,
将重污染水体运用于水蕹菜的生产 ,以期达到既能
净化污染水体 ,又能充分利用资源 ,取得良好的经
济 、社会和环境效益的目的。
1 静态试验的材料与方法
1. 1 试验材料
所选水蕹菜来自苏州市某农贸市场 ,苗高 5 ～ 10
cm ,经洗净后放入塑料桶里预培养一周 。试验水样取
自苏州古城区的苗家河重污染水。其主要水质指标
为:TN 8 ～ 15 mg /L , TP 0.4 ～ 1. 0 mg /L ,NH+4 -N 5～
10 mg /L ,CODMn8 ～ 15 mg /L ,DO 0 ～ 2 mg /L。参照
GB 3838—2002[ 9] ,该河水为劣Ⅴ类水。
1. 2 试验方法
在容积为 30 L 的塑料盆内注入 20 L 供试水
样 ,每盆内水面上放置一块直径55 cm ,厚5 cm 的聚
苯乙烯塑料泡沫板作为漂浮栽培的载体。在此载体
上按 5 cm ×5 cm 的间距开若干个孔 ,孔直径以正好
插入供试植物为宜。将预培养的水蕹菜苗各 250 g ,
小心地用去离子水清洗(切勿损伤根系),移植入试
验盆中 ,每个试验取两组平行样 ,另设一个不投放植
物的试验盆作为空白对照 。
试验在自然光照条件下进行 。试验周期为 14
d ,从 2004年 8月 17日开始至 8 月 30日结束 ,每 2
d测定一次 ,测定前以蒸馏水补充蒸腾作用所蒸发
的水分 ,从而保持桶中水样避免因蒸发而使污染物
浓度发生变化 。
1. 3 测定项目和方法
　　纳氏试剂光度法测定 NH +4-N;过硫酸钾氧化 -
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李欲如等　水蕹菜对苏州重污染水体净化功能的研究DOI牶牨牥牣牨牭牴牳牭牤j牣cnki牣牨牥牥牨牠牫牳牰牭牣牪牥牥牰牣牥牨牣牥牪牨
紫外分光光度法测定 TN;钼锑抗分光光度法测定
TP ;高锰酸盐指数法测定 CODMn ;分别用 pH 计 、温
度计 、溶氧仪测定 pH 、温度 、DO[ 10] 。试验结果为两
组平行样的平均值。去除率(R)的计算公式为:
R=(C0 - Ci)÷C0 ×100%
式中:C0为实验开始时的浓度;Ci为第 i 次测定数据
的浓度。
2 静态试验的结果与分析
2. 1　水蕹菜在静态试验过程中的生长情况
　　水蕹菜在静态试验过程中的生长情况如表1所示。
表 1　静态试验期间水蕹菜生物量的变化
时间 水温
/℃ pH
DO /
(mg L - 1)
鲜重
/ g
株高
/ cm
根系长
/ cm
初始
8月 17日 32. 1 7. 85 1. 25 250. 0 8～ 12 3～ 6
结束
8月 30日 30. 5 6. 93 3. 26 586. 2 11～ 18 6～ 20
　　从表 1可见 ,供试水样中 DO不断上升 ,pH 则不
断下降 ,随供试水样中 COD的下降及复氧作用 ,水样
中的 DO上升 ,这可能与水蕹菜的根系具有泌氧功能
有关。水蕹菜长势很旺盛 ,鲜重增加较大 ,比初始鲜
重增加了 134. 5%,而株高和水中的根系也较发达 。
说明水蕹菜较适宜在重污染水体中生长。
2. 2　水蕹菜在静态试验中对污染水体的净化能力
2. 2. 1　水蕹菜对供试水体 TN 、NH+4 -N的去除效果
　　由图 1可看出 ,在试验时间内 ,水蕹菜对供试水
样中 TN 、NH +4 -N 的去除效果十分明显;试验水样
TN 从 6. 62 mg /L 减少到 0. 47 mg /L ,去除率为
92. 9%,而 NH +4-N 从 4. 57 mg /L 下降到 0. 28
mg /L ,去除率为 93. 9%;而对照水样(无植物)的
TN 、NH+4 -N 的去除率则低于试样水样(分别为
80. 7%和 88. 2%)。
　　供试水样中 TN 的含量与 NH+4 -N 的去除密切
相关 ,其中水体中NH +4 -N在试验初期浓度下降很
图 1　水蕹菜对供试水体 TN、NH+4-N的去除效果
快 ,后期则趋于平缓 ,对应的 TN也表现出同样的下
降趋势 ,表明水蕹菜对水体中的离子态的氮有“快
速”吸收的特性 。
2. 2. 2 水蕹菜对供试水体 TP 的去除效果
　　由图 2 可知 , 水蕹菜使试验水样中的 TP 从
0. 490 mg /L 下降到 0. 028 mg /L ,去除率为 94. 3%。
其去除率同样比对照水样的自然净化要高 ,同样水
蕹菜对 P 的吸收有快速吸收的特性 ,即在试验期 1
～ 2 d内较快 ,以后缓慢 。
图 2　水蕹菜对供试水体 TP的去除效果
2. 2. 3 水蕹菜对供试水体 CODM n的去除效果
　　由图 3可看出 ,水蕹菜对 CODMn的净化能力比
对 TN 、TP 的净化能力低。试验水样的 CODMn从
8. 37 mg /L 下降到 5. 27 mg /L ,去除率为 37. 0%。
而对照样中的 CODMn呈波动性上升 ,这主要是因为
在试验过程中 ,对照样中的藻类恶性繁殖 ,从而使得
在测定的过程中 CODM n反而高出初始值 ,这一结果
与有关文献一致[ 7] 。
图 3　水蕹菜对供试水体 CODMn的去除效果
2. 3　小 结
　　静态试验的结果表明 ,在气温 35 ℃,水温 30 ℃
以上的条件下 ,水蕹菜在重污染水体中生长良好 ,对
重污染河道水体中的 N 、P 元素有很强的吸附能力 ,
而对 COD的去除能力则次之 。
3 示范工程
3. 1 示范区的选择
　　该项研究在苏州市苗家河上进行 。示范区采用
防水布与其他河段隔开 , 示范区水域面积 576. 0
m
2 ,浮床水蕹菜种植面积 120 m2 ,占试验水域面积
的 20. 8%。
3. 2 浮床结构的设计
　　浮床结构如图 4所示 。选择了高致密聚苯乙烯
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　环境污染与防治　第 28 卷　第 1 期　2006年 1月
塑料泡沫板作为浮床载体 ,并确定浮床模板尺寸及
植物的栽种孔穴 ,种植方法与静态试验中所述一致。
浮床整体是用铝合金边框 、U 型铁钉和软绳 ,把有植
物栽种孔穴的浮床载体连接而成。值得说明的是 ,
考虑到河道宽度有限(14. 4 m)及小船航行和维护工
作 ,并没有用木桩将浮床固定 ,而是用软绳把浮床整
体连接在岸边。
图 4　示范区浮床结构示意图
3. 3 示范生态工程的环境效益
　　由于苗家河每天的水量交换很大(每天水位变
化在 0. 5 m 左右),而且水交换量不固定。故对示范
区的环境效益评价不能简单的以进 、出水为依据 ,只
能以示范区内与示范区外的水质相比较 。
表 2　示范工程实施后的水质状况
月份 透明度 /m示范区内 示范区外
叶绿素 a /(mg m - 3)
示范区内 示范区外
6月 1. 30 0. 80 10. 60 25. 75
7月 1. 00 0. 60 15. 88 31. 56
8月 1. 00 0. 80 43. 50 63. 87
9月 0. 90 0. 75 24. 71 39. 22
10月 0. 95 0. 75 8. 78 11. 86
平均值 1. 03 0. 742 0. 69 34. 45
　　由表 2可知 ,示范区内的水体透明度(SD)提高
明显 ,与示范区外相比 , SD 平均相差 0. 29 m ,最大
相差 0. 50 m ,最大 SD 达 1. 30 m ;示范区内的叶绿
素 a比示范区外平均低 13. 76 mg /m3 ,最大相差达
20. 37 mg /m3 。几乎所有示范区外的水质项目指标
都比示范区内低 ,可见浮床水蕹菜在污染河道内对
水质改善是有效果的 。该监测结果与静态试验相比
有很大差距 ,主要因为示范区水体交换量大;若在水
量交换较小或没有的情况下 ,其净化作用会更明显 。
3. 4 示范工程的经济效益
　　试验于 2004 年 5 月 30日开始 ,初始种植水蕹
菜 105. 0 kg ,至 2004年 11月 28日 ,共实际收割水
蕹菜 2915. 0 kg ,约为引种前水蕹菜自身总量的27. 8
倍。根据计算:从 5 月 30日至 11月 28日止 ,水蕹
菜的水上收获量平均为 24. 3 kg /m2(鲜重),折合
24. 3万 kg /hm ,若以市售价2元 /kg 计 ,则经济价值
达 45. 6万元 /hm 。由此可见 ,该项研究的经济效益
是显著的 。
4 结论及建议
　　试验结果表明 ,利用浮床无土种植水蕹菜的技
术 ,在苏州市重污染河道水面上种植既能产生直接
的经济和社会效益 ,且较其他水生植物(沉水植物和
浮叶植物)相比又具较大的干物质生产量 ,在收获农
产品 、美化景观的同时 ,通过水蕹菜根系对 N 、P 等
无机盐的吸收和吸附作用 ,依靠太阳能 ,可以转化为
大量的有机产品 ,以实现化害为利 ,变废为宝 ,净化
水质 ,保护水域环境的目的 。该项技术对类似污染
河道有积极的推广应用意义。
　　浮床水面种植的水蕹菜生长很快 ,一般 15 d左
右即可收割一次 ,生长时间过长会覆盖水面而影响
水体的大气复氧和水面景观。收割水蕹菜时留下基
部 2 ～ 3节 ,促其发枝 ,增加产量。
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