全 文 ：收稿日期：2012-06-01
基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项项目（2008ZX07425-004）
作者简介：何 娜（1980-），女，沈阳农业大学讲师,博士，从事土壤和水污染防治和修复的研究。 * 通讯作者 Corresponding author：孙占祥（1967-），
男，辽宁省农业科学院研究员，博士，从事旱作农业研究。
沈阳农业大学学报，2012－10，43(5)：550-554
Journal of Shenyang Agricultural University，2012－10，43(5)：550-554
水葫芦和大薸对垃圾渗滤液净化能力的研究
何 娜 1,2，张玉龙 2，孙占祥 1*，刘鸣达 2，赵玉婷 2
（1．辽宁省农业科学院，沈阳 110161；2．沈阳农业大学 土地与环境学院，沈阳 110161）
摘要：在静态水培试验条件下，对不同浓度垃圾渗滤液条件下水葫芦和大薸的生长状况及其净化效果进行研究。 结果表明：在高
浓度（COD 3546.7mg·L-1、NH3-N 527.5mg·L-1、TP 8.02mg·L-1）垃圾渗滤液条件下（HCL）水葫芦和大漂全部被毒害致死，在中浓
度（COD 1233.3mg·L-1、NH3-N 182.9mg·L-1、TP2.83mg·L-1）垃圾渗滤液条件下（MCL）生长状况差，生物量急剧减少。 在低浓度
（COD 660.0mg·L-1、NH3-N 99.7mg·L-1、TP 1.59mg·L-1）垃圾渗滤液条件下（LCL）能够正常生长，且对低浓度垃圾渗滤液有较好的
净化效果。 24d 后水葫芦对 COD、NH3-N 和 TP 的去除率分别为 85.9%，99.8%和 84.8%，大薸对 COD、NH3-N 和 TP 的去除率分别
为 89.4%，99.1%和 71.7%。 试验结束后，COD 与 NH3-N 浓度均达到《生活垃圾填埋场污染控制标准 (GB16889-2008)》排放标准，
TP 达到《地表水环境质量标准(GB 3838-2002)》Ⅳ类排放标准。
关键词：水葫芦；大薸；垃圾渗滤液；净化处理；COD；NH3-N；TP
中图分类号：SX523 文献标识码： A 文章编号： 1000-1700（2012）05-0550-05
Comparative Research on the Purification Ability in Landfill leachate by
Eichhornia crassipe and Pistia stratiotes L.
HE Na1,2, ZHANG Yu-long2, SUN Zhan-xiang1*, LIU Ming-da2, ZHAO Yu-ting2
(1. Liaoning Academy of Agriculture Sciences, Shenyang 110161, China;
2. College of Land and Environmental, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110161, China)
Abstract： The potential of Eichhornia crassipe and Pistia stratiotes L. to improve the water quality of landfill leachate was
evaluated under the static conditions. In undiluted landfill leachate (COD 3546.7mg·L -1、NH3-N 527.5mg·L -1、TP 8.02mg·L -1),
Eichhornia crassipes and Pistia stratiotes L. failed to grow. In a 1:3 dilution of landfill leachate (COD 1233.3mg·L-1, NH3-N
182.9mg·L -1, TP 2.83mg·L -1), growth of Eichhornia crassipes and Pistia stratiotes L. was inhibited and the biomass declined
dramatically. In a 1:5 dilution of landfill leachate (COD 660.0mg·L-1, NH3-N 99.7mg·L-1, TP 1.59mg·L-1), Eichhornia crassipes
and Pistia stratiotes L. grew successfully. After 24d, the removal efficiencies of Eichhornia crassipes to COD, NH3-N and TP
were 85.9%, 99.8% and 84.8%, respectively. The removal efficiencies of Pistia stratiotes L. to COD, NH3-N and TP were 89.4%,
99.1% and 71.7%, respectively. Eventually the COD and NH3-N in the water meet the discharging standard of Life Landfill
Pollution Control Standards (GB16889-2008), the TP reach Ⅳ class discharging standard of Environmental Quality Standards
for Surface Water (GB 3838-2002).
Key words： Eichhornia crassipes; Pistia stratiotes L.; landfill leachate; purification; COD; NH3-N; TP
随着人民生活水平的不断提高和城市化进程的加快，垃圾处理已经成为城镇发展亟需研究和解决的问题
之一。 目前，城镇生活垃圾处理方法很多，主要有填埋、堆肥、焚烧和综合利用（再生循环利用）4 种处理方式[1]。
卫生填埋以其操作简单、适应性强等优点为目前最常见的垃圾处理方法，但该方法也存在着诸多问题，特别是
填埋过程中产生的垃圾渗滤液（一种成分复杂的高浓度有机废水），如果不妥善处理，会对周围的土壤和水体造
成严重污染，并对附近地区的公众健康构成威胁。 随着水生植物修复污染水体技术的日渐成熟，这种利用水生
植物生命代谢活动对水体中污染物吸收、转化和降解的原位治理技术，为垃圾渗滤液的净化处理提供了一种新
的思路与途径[2-3]。 目前，我国主要应用香蒲、芦苇、灯心草、慈姑、菖蒲、鸢尾、花叶芦竹、千屈菜和野茭白等挺水
植物来净化垃圾渗滤液[4-6]，对水葫芦和大薸等漂浮植物的研究较少。 虽然已有研究表明，水葫芦和大薸对废水
中的氮、磷、有机物和重金属等都具有很好的净化能力[7-8]，但其研究主要集中在对富营养化水体及屠宰废水的
净化方面。 为此本试验拟采用静态水培的方式，研究水葫芦和大漂两种漂浮植物对垃圾渗滤液耐污能力及其
第 5期
净化效果，以期为生物治理垃圾渗滤液提供依据。
1 材料与方法
1.1 材料
供试植株为水葫芦（Eichhornia crassipes）和大薸（Pistia stratiotes L.），购自沈阳市花鸟鱼市场，垃圾渗滤液
采集于辽宁省清原县垃圾填埋场。
1.2 方法
采用室内静态水培方法，试验于 2010 年 10 月 28 日至 11 月 21 日在沈阳农业大学温室基地进行，试验期
间内的室内温度为 15~20℃。 试验装置为 4L塑料盆。 垃圾渗滤液采用高（HCL）、中（MCL）、低（LCL）3种浓度梯
度，分别为原液、稀释 3 倍和稀释 5 倍的垃圾渗滤液，研究水葫芦和大薸在 3 种浓度垃圾渗滤液中的生长状况
及对污水的净化效果。 此外，分别设置对应 3种浓度的对照处理，即盆内分别只加入 3种浓度的垃圾渗滤液而
不加入植物。 各处理污水体积均为 3L，每个处理均设 3次重复。 不同处理初始水质指标见表 1。
将约 90g 水葫芦和大薸用去离子水洗净后用吸水纸吸干表面的水分，然后置于塑料盆内；每 3d 观察植物
的生长状况，并取水样测定 COD、NH3-N和 TP。 在 24d后测定各处理水葫芦和大漂的鲜重。
1.3 测定方法
COD测定采用重铬酸钾法；NH3-N 测定采用纳氏试剂比色法；TP 测定采用硝酸-高氯酸消解，钼锑抗分光
光度法。
1.4 数据处理与统计方法
试验数据采用 Excel软件和 DPS软件进行统计处理。
2 结果与分析
2.1 不同浓度渗滤液条件下水葫芦和大漂生长状况
水葫芦和大薸投入垃圾渗滤液 3d 内，HCL 和 MCL 处
理水葫芦和大薸的叶片均发生枯萎、打蔫现象，而 LCL 处
理仅有少量叶片枯萎。 3d后，水葫芦的维管束部分开始枯
萎发黑，大薸的叶片也发灰并且枯萎，15d 后，HCL 处理植
株已全部死亡，MCL 处理植株已大部分枯萎死亡，而 LCL
处理的水葫芦和大薸在 3d 后长势越来越好， 植株逐渐繁
茂，到 24d时其生物量从 90g分别增加到 183.3g 和 132.4g
（图 1），增长了 103.7%和 47.2%，说明两种植物均适宜在
该低浓度垃圾渗滤液中生长。 两种处理中，水葫芦处理生
物量的增加量较大，显著高于大薸处理（p<0.01），表明水
葫芦对污染环境的适应能力较强，生长迅速。
2.2 水葫芦和大薸净化低浓度垃圾渗滤液的效果
2.2.1 水葫芦和大薸去除 COD的效果 由图 2 可见：3 种处理水体中 COD 浓度曲线总体呈下降趋势， 去除
率曲线呈上升趋势。 水生植物在投入污水的最初几天内与对照相比对 COD的净化效果并不显著，可能是与植
物对废水的适应过程有关。 几天后种植植物处理的 COD 去除率便高于 CK 处理了，显然，经过一段的驯化后，
图 1垃圾渗滤液内水葫芦和大漂生物量变化
Figure 1 Changes of biomass in landfill leachate
表 1 供试 3种浓度垃圾渗滤液初始水质指标
Table 1 Initial value of landfill leachate water quality indices of the experimental sample
处理 Tteatment
HCL
MCL
LCL
pH
9.44
8.71
8.70
COD
3546.7
1233.3
660.0
NH3-N
527.5
182.9
99.7
TP
8.02
2.83
1.59
/mg·L-1
何 娜等：水葫芦和大薸对垃圾渗滤液净化能力的研究 551· ·
第 43卷沈 阳 农 业 大 学 学 报
植物逐渐适应了污染物的胁迫，COD 浓度有较大幅度的下降，去除率有所增加。 24d 后，水葫芦、大薸与 CK 处
理对 COD 的去除率分别为 85.86%、89.39%和 66.67%，大薸处理的去除效果最好。 方差分析表明，在试验结束
时，水葫芦、大薸处理的 COD去除率均高于 CK处理，并达到极显著水平（p<0.01）。 这说明，两种植物处理对低
浓度垃圾渗滤液中 COD的降解起到一定作用，但两种植物处理间的差异并不显著。24d后，3种处理的 COD浓
度分别为 93.3，70 和 220mg·L-1，结果表明经水葫芦和大薸处理净化后 COD 的浓度均达到了《生活垃圾填埋场
污染控制标准（GB16889-2008）》的排放标准（COD<100mg·L-1）。
图 2 低浓度垃圾渗滤液中 COD浓度及去除率的变化
Figure 2 Changes of concentration and removal efficiency of COD in the sewage
2.2.2 水葫芦和大薸去除 NH3-N 的效果 由图 3 可见：NH3-N 浓度随时间延长迅速降低，到 9d 时，水葫芦、
大薸处理的 NH3-N 浓度分别为 21.13、12.43mg·L-1，已低于《生活垃圾填埋场污染控制标准（GB16889-2008）》
排放浓度限值 （NH3-N < 25mg·L-1），9d 后 NH3-N 去除率基本维持不变。 但 CK 处理在 9d 时浓度仍高达
44.18mg·L-1，去除率仅为 55.66%。 由此可以看出，水葫芦和大薸的投入可以加快 NH3-N的净化速率，缩短净化
时间。 24d后，水葫芦、大薸和 CK处理的 NH3-N浓度分别下降为 0.17，0.91 和 0.41mg·L-1，各处理对 NH3-N 的
去除率均达到了 99%以上，统计分析，各组的氨氮最终去除率均无显著性差异（p>0.05）。
图 3 低浓度垃圾渗滤液中 NH3-N的浓度及去除率的变化
Figure 3 Changes of concentration and removal efficiency of NH3-N in the sewage
2.2.3 水葫芦和大薸去除 TP的效果 由图 4可见：不同处理的 TP浓度随着时间呈波动性下降的趋势。在 24d
后，水葫芦、大薸处理与 CK处理净化后 TP的浓度分别为 0.24，0.45和 0.98mg·L-1，经过稀释后，LCL 处理的 TP 初
始浓度符合《生活垃圾填埋场污染控制标准（GB16889-2008）》中现有和新建生活垃圾填埋场水污染物排放浓
度限值， 但仍略高于其特别排放浓度限值 （1.5mg·L-1）； 试验结束后 TP 浓度已达 《地表水环境质量标准（GB
3838-2002）》Ⅳ类水质要求（0.3mg·L-1）。 24d 后， 水葫芦处理、大薸处理与 CK 处理的去除率分别为 84.76%、
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第 5期
71.70%和 38.08%， 种植植物的处理对垃圾渗滤液内 TP 的净化效果均高于 CK 处理， 差异均达到极显著水平
（p<0.01）。 水葫芦处理的去除效果好于大薸处理，差异达到极显著水平（p<0.01）。
图 4 低浓度垃圾渗滤液中 TP的浓度及去除率的变化
Figure 4 Changes of concentration and removal efficiency of TP in the sewage
3 结论与讨论
3.1 水葫芦和大薸的生长状况
试验结果表明，在室温 15~20℃，生长 24d 的条件下，水葫芦和大薸在高浓度及中浓度垃圾渗滤液内均无
法正常生长，但在低浓度垃圾渗滤液生长状况良好，生物量分别增加 103.7%和 47.2%。 虽然垃圾渗滤液中含有
重金属和有机物等有毒有害物质，但是也含有植物所需的氮、磷等营养元素。 所以，高浓度垃圾渗滤液会对植
物产生毒害作用，低浓度条件下可以促进植物生长[9-10]。
3.2 水葫芦和大薸对垃圾渗滤液的净化效果
本试验条件下，有植物处理系统对 COD，NH3-N和 TP等污染物的去除效果显著高于无植物对照。 经过植
物净化 24d 后， 垃圾渗滤液中的 COD 与 NH3-N 的浓度均达到 《生活垃圾填埋场污染控制标准 (GB16889-
2008)》排放标准，TP可达到《地表水环境质量标准(GB 3838-2002)》Ⅳ类排放标准。 其中，水葫芦处理对垃圾渗
滤液中 TP的去除效果明显好于大薸，且差异显著；对 COD和 NH3-N的去除率，与大薸处理无显著差异。
利用水葫芦净化水质的研究很多，钟珍梅等[12]用相同生物量的水葫芦净化不同浓度的沼液, 结果发现，水
葫芦对初始 COD 为 760mg·L-1 的沼液净化效果最好，COD、NH4+-N 去除率分别为 75.21%~85.79%、76.66%~
98.83%，水葫芦净化 5d 即可达到预期净化效果，NH4+-N 和 COD 去除率为 75%~85%，延长时间去除效果增加
不明显。 辛晓云和马秀东[13]用水葫芦处理工业废水和生活污水的结果表明，水葫芦去除 COD效果最好，去除率
为 63.82%。 虽然由于水质 COD的初始浓度不同，导致水葫芦对 COD 的去除率也有高有低，但是，包括本试验
在内，应用水葫芦去除污水中的 COD都取得了较好的效果。 吴湘[14]通过比较研究不同季节性的漂浮栽培植物
材料对富营养化水体中磷素（P）及其他污染物的吸收净化效应的基因型差异，结果表明，大薸是夏秋季对富营
养化水体中的 P素及其他污染物去除效果最好的植物材料。 试验结束后，水体总磷（TP）平均降低 50%，化学需
氧量（CODMn）平均降低 35%，较好地抑制了藻类的暴发，降低水体 pH 值且维持在中性水平，并能显著提高水
体透明度。 可见，水葫芦和大薸对污水中 COD都有较好的去除效果。
刘盼等[15]以凤眼莲和大薸为试验对象，研究了其生长状况及对 3 种不同富营养化水体的净化效果，结果表
明，大薸对氨氮的吸收率要好于凤眼莲，但是植物之间的差异并不十分显著，这与本试验研究结果一致。 但是
刘盼的研究表明，种植植物的处理对氨氮的去除效果要明显好于对照处理，这与本试验结果不同，可能是由于
试验水质不同所致。 在本试验条件下，相对于对照组来说，种植植物的处理对 NH3-N 的去除率高而且快，这说
明在本试验中水生植物吸收对 NH3-N的去除有一定的贡献。 对照组试验尽管不存在植物吸收作用，但 NH3-N
也有很大的损失，与黄辉等[16]的研究结果相似。 这说明在本试验条件下，植物吸收并不是污染水体 NH3-N去除
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的唯一途径，可能还与氨态氮挥发、含有机氮颗粒物的沉降及微生物作用所导致氮的下降密不可分[17-8]。试验结
果与周真明等[19]研究结果不同，但与周晓红等[20]研究结果一致，试验结论的差异可能与氨的挥发有关。 氨的挥发
与体系的 pH 值相关（pH 值为 8~9.3 时，氨挥发显著；pH 值为 7.5~8 时，氨挥发不显著；pH 值<7.5 时，氨挥发基
本可以忽略）。 周真明与周晓红所研究水体的 pH均值分别为 7.8与 8.7，二者氨的挥发程度不同，使试验结果具
有一定的差异性。本试验所用污水的 pH值为 8.7，所以对照处理 NH3-N浓度的降低可能与氨的挥发有一定的关
系。
水生植物对磷的去除途径包括植物吸收、沉淀、吸附作用和微生物固定等[21]。本研究显示，有植物处理系统
对 TP均有明显的去除效果，且显著高于无植物对照，这与王庆海等[22]的研究结果相同，说明水体中的磷是以可
溶性活性磷的形式被植物吸收，合成核酸、核苷酸、磷脂及糖磷酸酯等植物细胞组成物质。 而无植物对照处理
的 TP浓度也有一定程度降低是因为水体中磷可以以磷酸盐的形式沉积在水体底部，与基质相结合，成为难以
去除的营养物质。
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[责任编辑 王 娟]
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