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1.前言
水体的日趋污染控制和水体净化问题已成为目前全球的重大问题
之一。在水体修复工程中，挺水植物可以直接引植于沿岸地带，也可以
在人工生物浮床、人工湿地中应用。在直接引植于沿岸地带时，挺水植
物在光照竞争中处于优势地位，能够从底质沉积物及水体中补充营养，
在水生植物群落中占据营养竞争优势，生物量大。且挺水植物能向基质
环境释放大量糖类、醇类和酸性分泌物，促进微生物活它起着氧的传输
吸收吸附和富集营养盐以及有机物的积累作用等，因此选择适宜的人
工湿地植物种类对于提高湿地的污水净化功能有着重要的意义[1]。而现
有的研究种类主要集中在芦苇和香蒲等成熟湿地植物上，本文通过对
比荆三棱、芦苇、香蒲对污染水体的净化效果，旨在对湿地植物的选择
提供一定基础研究。
2.材料与方法
2.1植物材料
本实验所用的植物来源于徐州选取生长良好的水生植物作为试验
材料。主要是香蒲、芦苇和荆三棱这三种挺水植物。选取其的原因是在
挺水植物群里该 3种植物具有耐污能力强，去污效果好，根系发达及有一
定经济和观赏价值，而且生长力旺盛，易成活，来源广，便于移取等特点。
2.2实验装置
实验安排在室内进行。选取 4个塑料不透光水箱，箱尺寸约为长×
宽×高 =0.6m×0.4m×0.5m。并在箱底部铺一层大约 3cm厚的石子，石
子粒径大约为 5mm，防止植物的根部与箱底接触，导致根系呼吸出现问
题，进而影响水质的净化效果。装置放在室内，植物对光照的需求主要
靠阳光直射和漫射。
2.3水样的配置
受试水样采用人工配制方法。人工污水利用淀粉、葡萄糖、氯化铵、
磷酸二氢钾配制而成。水质的指标经测定，pH值为 6.8至 7.4、CODcr
为 103至 206mg/L、NH4+- N为 1.2至 2.2mg/L、TN为 2.3至 3.4 mg/L、TP
为 0.13至 0.41 mg/L。水样配制的总体积均为每箱 2万毫升。经植物净
化后的水样采集过程为：将乳胶管伸入植物箱内水面以下 5厘米处，用
虹吸法采集水样装在聚乙烯塑料瓶中 4℃冰箱保存，尽快进行水质分
析。测 pH值采用 pH- 3C型 pH计；温度采用温度计测量；DO采用硫代
硫酸钠标准溶液滴定法测定。CODcr、总磷 TP、氨氮 NH4+- N、总氮 TN分
别采用以下检测方法为:CODcr采用密封催化消解法；TP采用过硫酸钾
氧化一一铂锑抗分光光度法；氨氮 NH4+- N采用纳氏试剂光度法。以上
各指标的测试方法均按国家环保局编制的《水和废水监测分析方法进
行》[2]。
2.4实验的方法及设计
将香蒲、芦苇荆三棱从野外移植回实验室，洗干净植物根系上的污
泥，待营养液培植后植入只装有石子的培养箱，同时在同等条件下做空
白箱进行对照实验。用大约 3- 5厘米厚的砾石埋压植物根部，将配制好
的人工配制的水样等量倾倒于各箱体中，依次进行处理时间为 1、2、3、
4、5天的净化试验。植物的种植量为低密度培植，每箱植物均选择大小、
高度相近的每种植物各五株。用石子对植物的根系进行压埋，防止植物
倒伏、死亡。
3.实验结果
测定的实验项目分别为 pH、DO、COD、NH4+- N、TN、TP。实验数据如
下表。
荆三棱等三种挺水植物对受污水体的净化研究比较
徐州工业职业技术学院 张 凌
［摘 要］本文对荆三棱、芦苇、香蒲三种挺水植物在同等条件下净化受污水体进行了研究。研究表明,三种挺水植物能较好地去除
N、P类营养物。对 NH3- N、PO43- 的去除率可分别达 60%～90%和 70%～90%，同时可提高水体的 DO、pH，对 CODcr的去除率为
70%以上。综合分析表明,三种挺水植物对受试水体都有良好的净化效果，其中荆三棱对受污水体的净化效果明显优于其他两种植物。
［关键词］荆三棱 芦苇 香蒲 挺水植物 水体修复
香蒲 芦苇
日期时间
1 10.8 10.9 10.10 10.11 10.8 10.9 10.10 10.11
人工配水 2 3 4 5 2 3 4 5
pH 7.01 7.67 7.96 8.22 8.11 7.01 7.66 8.23 8.20
DO(mg/L) 2.99 4.85 4.58 4.58 4.47 2.93 5.04 4.85 4.31
COD(mg/L) 138.96 47.12 36.64 34.01 26.96 44.66 44.25 25.78 39.41
氨氮(mg/L) 1.54 0.93 0.57 0.41 0.52 1.42 1.37 1.18 1.02
总氮(mg/L) 2.98 2.59 2.26 1.95 1.65 2.74 2.52 2.47 2.31
总磷(mg/L) 0.46 0.10 0.04 0.09 0.04 0.04 0.04 0.04 0.03
荆三棱 对照水样
日期时间
10.7 10.8 10.9 10.10 10.11 10.8 10.9 10.10 10.11
人工配水 2 3 4 5 2 3 4 5
pH 7.01 7.48 7.71 7.83 7.79 8.08 8.11 8.00 8.14
DO(mg/L) 2.99 2.95 4.51 4.40 5.65 2.94 2.95 2.90 2.66
COD(mg/L) 138.96 66.78 49.09 43.31 19.91 109.81 64.99 107.85 66.37
氨氮(mg/L) 1.54 0.75 0.50 0.40 0.15 1.42 1.37 1.18 1.02
总氮(mg/L) 2.98 2.42 1.79 1.82 1.45 2.74 2.52 1.99 1.76
总磷(mg/L) 0.46 0.03 0.03 0.02 0.03 0.40 0.37 0.34 0.29
表 1 不同处理时间下各系统 pH值与 DO、COD、NH4+- N、TN、TP数值
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电阻率，单位 Ωm。
查电工手册得知，取线圈的工作温度为 90℃时，ρθ=2214×10-8Ωm，
由式(6)
Rθ=4×2214×10-8×10.5×3056×104/12=28.4Ω
供给线圈的电压为 Vm=2×28.4=56.8(V)。
如果得出的电压在任何时候都不适合，可以改变线圈导线的直径，
相应地改变线圈匝数 N和供给的电流 I，而保持线圈总磁势 F和截面
尺寸 L、e不变。
3.6交流转换成直流的整流电路
我们采用二极管桥型整流的工作电路来实现交流转换成直流，以
满足电磁线圈直流电源的需求，电路图如下：
图 5交流转换为直流电路图
4.屏蔽设施
磁场屏蔽主要是依赖导磁材料所具有的低磁阻，对磁通起分路的
作用，使得屏蔽体内部的磁场大大减弱。
5.退磁装置
当线圈中电流减到零值时，铁心在磁化时所获得的磁性还未完全
消失，这时铁心中所保留的磁感应强度，称为剩磁感应强度。如果要使
铁心中的剩磁消失，则必须改变线圈中励磁电流的方向，也就是改变磁
场强度 H的方向来进行逆向磁化。在磁性研磨加工中，对线圈的供电方
式，必须能够预先调整电流和使系统退磁，在工件材料改变和更换磁极
头工作面积时，应调整线圈电流，并在改变工作间隙的磁感应之前进行
退磁。
6.结束语
近年来，我国在磁性研磨机床的开发研究方面，虽然有一定的进
展，但真正在生产中的应用还很少，多数是处于实验研制阶段，所以我
们的研究工作很有价值，当磁性研磨技术发展成熟时，将这种机床应用
到实践生产中会有很大的经济效益和社会效益。
参考文献
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［2］张学良，王振宁.数控铣床磁力研磨加工的研究.新技术新工艺，
2002，4：18- 19
［3］张学良，万秀颖.模具型腔数控磁性研抛加工工艺参数的研究.
新技术新工艺，2004，9：32- 33
［4］叶旭明，王善政，宿苏英等.铣床改装成磁性研磨机及磁力系统
计算.制造技术与机床，2003，11：78- 80
（上接第 81页）
4.数据汇总与分析
依据表 1各植物系统对人工配水的净化数值绘制下图，从图 1上可
以清晰看出各植物对水体的净化作用。其中 pH和DO计算的是与第一天
相比的变化率，COD、NH4+- N、TN、TP计算的是与第一天相比的去除率。
图 1各植物系统中的 pH变化率、DO变化率以及污染物质累积去除率
从图 1可以看出，对于不同植物系统和对照水样系统，其 pH值均
表现出增长现象。pH值由 7.01升高至 8.1附近，虽然数值变化很微小，
但可以体现出植物对于水质净化中酸碱度的影响。变化的原因是水生
植物对 NH4+- N的吸收导致水中 pH降低，因为植物根部在吸收阳离子
的同时释放出 H+，即伴随着有机酸的产生[3]，并且硝化作用的进行也使
水中 H+增加。另外植物夜间呼吸作用主要从大气中吸收 O2，向水体中
释放部分 CO2，其白天的光合作用所吸收的 CO2又来自大气环境，这势
必使废水中溶解的 CO2增加，pH值也就降低了。NH4+- N的浓度决定了
生活污水处理过程中 pH的变化[4]，从而使各植物系统内 pH值变化各
异。按照 pH值升高速度由快到慢排序为：对照水样 >香蒲 >芦苇 >荆
三棱。对于各系统中 DO测定结果表明，除对照水样的 DO缓慢下降外，
植物系统的 DO值从第 2天后均明显上升。因植物光合作用产生的氧
气能够迅速的在水体中扩散，水生植物的光合作用释放的氧气能够迅
速的体现出来，DO的数值上升明显。按照各系统 DO数值增加率由大
到小排序为：荆三棱 >香蒲 >芦苇 >对照水样。对于各系统中 COD测
定结果表明，植物系统对有机物的去除效果明显高于对照系统。荆三棱
植物系统可将人工配水的 COD数值从 139mg/L降低到 20mg/L，去除效
果明显，其余各植物系统也保持较高的去除率。按照去除率由高到低排
序为：荆三棱 >香蒲 >芦苇 >对照水样。从图 1中还能够清晰看到各系
统对水体中 NH4+- N和 TN的去除表现出相同的变化趋势，均随时间变
化去除率增加。除了芦苇系统在第四天出现异常数据外，各植物系统均
体现出明显的净化效果。各植物对 NH4+- N的去除率高于 TN的去除
率。NH4+- N在有氧条件下，通过硝化作用逐步变为亚硝酸盐、硝酸盐。
硝酸盐在厌氧条件下再通过反硝化变成氮气或氮氧化物而去除[5]。因此
NH4+- N的去除率与硝化作用成正相关性。由于 N的去除主要取决于硝
化和反硝化作用，而硝化作用仅仅改变 N元素的存在形式，故只有通过
反硝化作用才能真正去除 N元素。因此，出水中总氮浓度及其去除率的
变化趋势应与硝氮的一致，本实验结果也体现了这一点。各系统对水体
中 NH4+- N和 TN的去除表现出相同的变化趋势，按照去除率由大到小
排列为：荆三棱 >香蒲 >芦苇 >对照水样。对于 TP的数值分析，可以看
出磷作为植物的必需营养元素能够很快的被水生植物吸收，而对照水
样中的总磷也出现下降，可能的原因是水体中的磷产生沉降等作用或
塑料箱体对磷产生吸附作用。按照去除率由大到小排列为：荆三棱 >芦
苇 >香蒲 >对照水样。对于磷的吸收，芦苇的去除率高于香蒲。
5.结论
通过实验数据的对比，植物按照 pH值升高速度由快到慢排序为：
对照水样 >香蒲 >芦苇 >荆三棱。按照各系统 DO数值增加率由大到
小排序为：荆三棱 >香蒲 >芦苇 >对照水样。按照 COD去除率由高到
低排序为：荆三棱 >香蒲 >芦苇 >对照水样。各系统对水体中 NH4+- N
和 TN的去除表现出相同的变化趋势，按照去除率由大到小排列为：荆
三棱 >香蒲 >芦苇 >对照水样。按照 TP去除率由大到小排列为：荆三
棱 >芦苇 >香蒲 >对照水样。
通过实验数据的对比，在植物对污染水体的净化实验过程中，荆三
棱相对于芦苇和香蒲表现出明显的优势，是一种比较适宜污水净化的
挺水植物。
参考文献
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作用的研究［J］.武汉植物学研究，2001.
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