全 文 ：龙 滔1*，张 慧2，徐晓军1
香根草和风车草浮床修复富营养化湖泊水体的对比研究
（1.昆明理工大学环境工程学院，云南，昆明 650504；2.云南省设计院市政分院，云南，昆明 650032）
摘要：通过采用香根草（Vetiveria zizanioides）、风车草（Cyperus alternifolius）为基体的生物浮床技术处理滇池北岸原
水，对化学需氧量（COD）、总磷（TP）、总氮（TN）、氨氮（NH4+-N）等指标在连续 58 d 内的去除效果进行对比，并进行机理分
析。 结果表明：58 d 后香根草和风车草对 COD 的去除率分别为 57.31%、63.25%；对 TN 去除率则分别为 81.34%，76.1%；
两者对 NH4+-N 去除率达到 90%以上，TP 去除率达到 95%以上。 原水各项指标由 《地表水环境质量标准》（GB 3838-
2002）劣Ⅴ类标准，试验结束后均提升达到Ⅴ类标准或更高。
关键词：生态恢复；浮床；香根草；风车草；富营养化水体
中图分类号：X52 文献标识码：A 文章编号：160088（原 1002-1264）（2016）04-0019-03
Eutrophic Water Restoration by Floating Bed Comparison between
Vetiveria zizanioides and Cyperus alternifolius
LONG Tao1*, ZHANG Hui2, XU Xiao-jun1
（1.Environmental Engineering Department, Kunming University of Science and Technology, Kunming,
Yunnan 650504, China; 2.Municipal Branch, Survey and Design Institute of
Yunnan Province, Kunming, Yunnan 650032, China）
Abstract: The floating bed technology based on the plants of Vetiveria zizanioides and Cyperus alternifolius was
applied to treat raw water in the Dianchi Lake. The removal efficiencies of chemical oxygen demand （COD） ,
total phosphorus（TP）, total nitrogen（TN） and ammonia nitrogen（NH4+-N） between these two plants were compared
over 58 days, and the mechanisms were also analyzed. After 58 days of the experiment, test results showed that COD
removal rate by Vetiveria zizanioides and Cyperus alternifolius was 57.31% and 63.25% respectively. The TN
removal rate by these two plant species was 81.34% and 76.1%, respectively. NH4+-N and TP removal rates by both
plants reached more than 90% and more than 95%, respectively. All indexes after the test could meet the standard of
Ⅴ class or higher for Land Surface Water Quality Standard（GB 3838-2002）.
Key words: ecological restoration; floating bed; Vetiveria zizanioides; Cyperus alternifolius; eutrophication
龙滔，张慧，徐晓军. 香根草和风车草浮床修复富营养化湖泊水体的对比研究［J］.城市环境与城市生态，2016，29（4）:19-21.
LONG Tao, ZHANG Hui, XU Xiao-jun. Eutrophic Water Restoration by Floating Bed Comparison between Vetiveria zizanioides and
Cyperus alternifolius［J］. Urban Environment & Urban Ecology,2016，29（4）:19-21.
收稿日期：2016-06-14；修回日期：2016-07-18 * 通讯作者：龙滔，博士，工程师，12508414@qq.com
第 29 卷 4 期
2016 年 8 月
城市环境与城市生态
URBAN ENVIRONMENT & URBAN ECOLOGY
Vol.29 No.4
Aug. 2016
上世纪 80 年代以来， 滇池污染物负荷总量逐年
增加，氮磷污染程度日益严重，出现异常富营养化、水
质为劣Ⅴ类、蓝藻大规模爆发等问题，已严重影响城
市正常供水和湖泊生态环境。 治理富营养化大型水体
较为复杂，工程措施、化学方法等难以进行有效修复。
生物浮床技术可以利用植物直接吸收、 微生物转化、
物理吸附和沉降作用，来降解、转化水体中的有机污
染物。 可选做浮床植物的种类众多，浮床的浮体结构
易于制作和搬运，不受水位限制，不会造成淤积。
香根草 （Vetiveria zizanioides）、 风车草（Cyperus
alternifolius） 目前在我国已广泛种植， 运用于水土保
持、工程保护、土壤重金属污染治理等方面［1，2］。研究表
明，香根草和风车草具有较好的环境适应性，并且生
长速度快、吸收能力强，对氮、磷有较好的去除效果 ［3］。
对香根草、风车草人工湿地处理鱼塘水、猪场废水、生
活污水等有所报道 ［4-7］，但对采用香根草、风车草为基
底无土种植的人工浮床技术处理富营养化湖泊水的
研究极少。 本论文通过对两种植物浮床去除滇池原水
中化学需氧量 （COD）、总磷 （TP）、总氮 （TN）、氨氮
（NH4+-N）的效果进行比对，分析两者去除效果的差异
及其机理，为香根草、风车草生物浮床技术修复富营
养化湖泊水体提供参考。
19
城市环境与城市生态 29 卷 4 期 2016 年
1 试验装置与方法
取自温室培育的香根草、风车草各 24株。 香根草
植株鲜重在 4.88~6.96 g 之间，移栽到浮床上时平均株
高 21 cm；风车草植株鲜重在 2.51~4.08 g 之间，移栽
到浮床上时株高 18~20 cm。 分 3 组试验：Ⅰ组为浮床
栽培香根草；Ⅱ组为浮床栽培风车草；Ⅲ组为原水空
白试样。 Ⅰ、Ⅱ组试验各设 1个重复试验。
试验周期为 58 d，试验期间定期观测香根草的株
高、分蘖、根长，并每次取水样 150 ml 进行水质检测。
COD 采用重铬酸钾法测定、TP 采用钼锑抗分光光度
法测定、TN 采用过硫酸钾氧化法-紫外分光光度法测
定、NH4+-N采用纳氏试剂光度法测定。
2 试验结果与分析
2.1 浮床植物生长状况
经过 58 d 的观察，香根草、风车草都能在人工浮
床上正常生长，并适应了富营养化水体环境，其株高、
根长、鲜重等都明显增加。 试验结束时，风车草分蘖数
比香根草多，并且总生物量大于香根草，详见表 1。
表 1 香根草、风车草的生长情况
在相同生长环境和周期下，香根草、风车草在浮床
上都具有植株生长快速、生物量增加快等特点。 植物通
过根系摄取营养物， 也有一部分浸没的茎和叶从周围
水中吸收，水中的有机物有相当一部分都被转化为植物
的生物量，香根草和风车草都具备较高的吸收潜能［8］；
植物根系直接延伸至水中，能降低浮床周边流速，促进
悬浮物沉淀，通过共沉淀减少水中有机物；淹没在水中
的植物根系、 茎和叶为微生物的生长提供了巨大的生
物膜， 大量光合藻类以及细菌和原生动物都可以集群
在植物组织表面，吸收并降低周边水体营养物浓度。
2.2 两组植物浮床处理效果对比
将滇池北岸原水中的 COD、TP、TN、NH4+-N 浓度
与 58 d后香根草浮床水体、风车草浮床水体及空白试
样浓度进行比对，详见表 2。
表 2 实验结果对比 mg/L
按照《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002），原
水中 COD、TP、TN、NH4+-N各项指标均为劣Ⅴ类。 58 d
后，TN达到Ⅴ类标准，COD、TP、NH4+-N达到Ⅲ类或Ⅳ
类标准。 COD去除率风车草要高于香根草，TN、NH4+-N
去除率香根草要高于风车草，TP去除率风车草略高。
2.3 COD、TN、NH4+-N、TP去除效果对比和分析
放置浮床后第一次取样在第 11 天， 之后每隔 1
周取样 1 次。 香根草浮床、 风车草浮床所在水体中
COD、TP、TN、NH4+-N剩余量的变化见图 1~图 4。
株高（cm） 根长（cm） 分蘖数（株） 平均鲜重（g）
第 0 天 第 58 天 第 0 天 第 58 天 第 0 天 第 58 天 第 0 天 第 58 天
香根草 21 78.6 10 17.8 0 4 6.9 16.7
风车草 18 30.2 10 15.4 0 17 4.1 8.5
项目 原水 香根草 风车草 空白试样
COD 69.69 29.750 25.610 59.420
TP 1.53 0.057 0.041 0.718
TN 10.253 1.913 2.450 7.484
NH4+-N 2.827 0.232 0.284 1.358
图 1 COD去除效果对比
80
70
60
50
40
30
20
10
0
CO
D
浓
度
（ m
g/
L）
香根草
风车草
0 11 16 23 30 37 44 51 58
运行时间（d）
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0
TP
浓
度
（ m
g/
L） 香根草
风车草
0 11 16 23 30 37 44 51 58
运行时间（d）
图 2 TP 去除效果对比
图 3 TN去除效果对比
12
10
8
6
4
2
0
TN
浓
度
（ m
g/
L）
香根草
风车草
0 11 16 23 30 37 44 51 58
运行时间（d）
20
龙 滔，等 香根草和风车草浮床修复富营养化湖泊水体的对比研究
图 4 NH4+-N 去除效果对比
1）2种植物浮床都通过根系吸收及周边微生物降
解原水中的 COD，生物量越大则吸收效果越显著。 第
0~16天，香根草、风车草对水中 COD 的去除速度都很
快，香根草要略快于风车草。 第 16 天风车草 COD 消
减量与香根草持平。 此后，随着风车草分蘖数增多，生
物量增大，对 COD的消减量大于香根草。
2）P化合物本身的降解、沉淀、挥发等都能降低自
身的浓度，这些反应在有植物存在时会变得更剧烈 ［9］。
第 0~11 天，香根草、风车草从水体中吸收 P 转变为其
生物量，浮床植物生长初期的快速吸收使得水体中的
P被大量去除；由于试验环境流速相对较低，共沉淀作
用也使 TP 浓度初期就快速下降；后期随着水体 TP 浓
度的降低以及植物体内 P元素的再分配，TP的去除速
率逐渐减缓。
3）原水中 TN、NH4+-N 浓度的降低除了与植物根
系的吸收有关外，还与浮床植物系统的微生物活动密
切相关［9］。由于植株根系的输氧作用，增加了氨化细菌
和硝化细菌数量以及硝化强度，氨化细菌将污水中有
机氮氧化分解成无机氨，硝化细菌将氨氮氧化成硝态
氮；植物根系周围存在近根系的富氧区与远根系的缺
氧区的交替环境， 缺氧区有助于厌氧的反硝化反应，
可实现系统硝化反硝化去除氮［10］。 2 种植物浮床生物
量和根系放氧能力的差异，会影响到对 TN、NH4+-N 的
去除效率。
3 结论
1）实验结束时，COD 香根草去除率为 57.31%，风
车草去除率为 63.25%，风车草要高于香根草；香根草
TN 去除率为 81.34%，NH4+-N 去除率为 91.94%，风车
草 TN 去除率为 76.1%，NH4+-N 去除率为 90.13%，香
根草高于风车草；TP 香根草的去除率为 96.27%，风车
草的去除率为 97.32%，风车草去除率略高。
2）香根草初期单个植株生长较快，对 COD 的去
除速度较快，随着风车草分蘖数增加，生物量更大，根
系加大对营养的吸收，从而会提高对 COD 的去除率。
P为植物生长所需必要元素， 被植物直接吸收转变为
生物量，并且本身的降解、沉淀、挥发，都能将 P 从水
体中去除，在短时间内即可得到较高的去除率。 硝化反
应和微生物净化的共同作用是水体中的 TN、NH4+-N去
除的主要原因， 香根草和风车草根系放氧能力不同导
致了硝化反应的差异，因而出现不同的去除效率。
3）滇池北岸原水各项指标为《地表水环境质量标
准》（GB 3838-2002）劣Ⅴ类标准，从试验结果看，处理
后原水中 TN 达到Ⅴ类标准， 其他各项指标满足Ⅳ类
标准或更高。 总体来说，采用浮床栽培香根草和风车
草能有效去除湖泊水体中的有机污染物， 尤其是对
NH4+-N、TP 的去除率在 58 天分别达到了 90%和 95%
以上。
参考文献：
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Oceanography，1989，34（6）:1004.
作者简介：龙滔（1981-），男，云南昆明人，工学博士在读，工程师，研究
方向为环境工程及市政工程，已发表论文 6 篇，12508414@qq.com。
3.5
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风车草
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