全 文 ：文章编号:1001 － 4829(2012)06 － 2294 － 06
收稿日期:2012 － 05 － 05
基金项目:四川省科技厅项目(07JY029-152) ;四川省教育厅项
目(09ZA172)
作者简介:刘 俊(1986 －) ，男，湖北人，硕士研究生，主要从事
水生态修复技术研究，liujuntc @ 163． com，* 为通讯作者，
zqdonger@ 126． com。
巴天酸模对富营养化水体的环境效应分析
刘 俊，张清东* ，牛文亮
(西南科技大学环境与资源学院，四川 绵阳 621010)
摘 要:实验以巴天酸模(Rumex patientia Linn．)为研究对象，系统分析了巴天酸模对 2 种不同浓度富营养化水体的环境效应。结
果表明，①巴天酸模对水样的 COD、TN的去除较空白组好，且在富营养化(ET)水体的去除效果更为稳定。②巴天酸模对富营养
化(ET)水体营养源的主指标间去除相关性较重富营养化(HT)好，对于同系统内的 TN、TP 吸收具有高度同步性，且 TN 的吸收比
TP的吸收更好。③巴天酸模对两个系统内的 TN、TP的去除比例相当，但不同于其共生体的去除比例。
关键词:巴天酸模;富营养化;营养源;环境效应
中图分类号:X524 文献标识码:A
Analysis of Environmental Effect by Rumex patientia
Linn． in Eutrophic Water
LIU Jun，ZHANG Qing-dong* ，NIU Wen-liang
(Department of Environment and Resource of Southwest University of Science and Technology，Sichuan Mianyang 621010，Chian)
Abstract:Rumex patientia Linn． was used as material to study the environment effect of R． patientia Linn． on two different levels eutrophica-
tion water． The results showed that，(i)compared with CK，Rumex patientia Linn． had better removal efficiency on COD and TN and more
stable removal efficiency in the eutrophication(ET)water body;(ii)The correlation of the main index removal of water nutrition source by R．
patientia Linn． in eutrophication(ET)was better than that in the high eutrophication(HT) ;In the same system，the absorption of TN，TP had
high synchronism and the absorption of TN was bette than that of TP． (iii)The removal ratio of TN and TP in two system was the same，but
the removal ratio was different in symbiont．
Key words:Rumex patientia Linn．;Eutrophication;Nutrient source;Environmental effect
随着全球经济的高速发展，人类活动产生大量
的植物性营养源氮磷等流入缓流水体中，导致藻类
恶性繁殖，破坏了水体生态系统平衡，由此所形成的
富营养化现象，已成为水体生态环境中的一个突出
问题，其直接影响人类生存和环境质量［1 ～ 3］。利用
生态修复技术来治理富营养化水体，是生态学的重
要措施。研究表明，以水生植物为代表的生态修复
技术在富营养化湖泊的治理中取得了显著效
果［4 ～ 8］。
通过构建营养竞争型水生植物，选择性高效吸
收植物营养盐氮磷等，有效抑制藻类恶性增殖所需
的营养，对水域环境的净化和功能恢复有重要意义，
从而达到治理湖泊富营养化的目的［9 ～ 12］。巴天酸
模(Rumex patientia Linn．) ，俗称牛耳大黄，多年生
草本水生挺水植物，蓼科，酸模属，根肥厚，茎直立，
粗壮，高 90 ～ 150 cm，喜湿润环境，耐严寒，生长期
为 9 月至次年 6 月，常生于潮湿地和水沟边。广泛
分布于我国四川、云南及西藏等地。作为一种中药
材，其药用部位主要为根，具有止血，清热，利水等药
用功能［13 ～ 15］。目前尚无关于巴天酸模在环境领域
的研究。本文试以巴天酸模为研究对象，通过实验
室静态培养，研究其对不同浓度的富营养化水体的
环境净化效应。
1 材料与方法
1． 1 材料
实验时间:2011 年 2 － 5 月，原水样取自西南科
4922
西 南 农 业 学 报
Southwest China Journal of Agricultural Sciences
2012 年 25 卷 6 期
Vol. 25 No. 6
DOI:10.16213/j.cnki.scjas.2012.06.009
表 1 水样水质指标
Table 1 Water quality indexes of experimental water samples
类 型 pH COD(mg·L －1) TN(mg·L － 1) TP(mg·L －1) DO(mg·L －1)
富营养化(ET) 7． 45 ± 0． 31 23． 36 ± 1． 41 2． 19 ± 0． 08 0． 068 ± 0． 02 7． 45 ± 0． 30
重富营养化(HT) 7． 56 ± 0． 40 22． 87 ± 1． 20 3． 08 ± 0． 06 0． 12 ± 0． 01 7． 56 ± 0． 41
注:根据《湖泊富营养化调查规范(第二版)》湖泊营养类型标准，其分别属于富营养化 (ET)和重富营养化(HT)［1］。
技大学九洲湖(N 31°3214． 32″，E 104°4152． 77″;
海拔 750 m) ，巴天酸模取自西南科技大学校内。2
种试验原水样水质指标如表 1 所示。
1． 2 方法
巴天酸模驯化:巴天酸模经过清洗后放入培养
箱中进行培育，在实验室条件下，通过模拟自然水体
环境和自然光照，将其驯化 15 d，驯化期结束后，选
择根长 2． 5 ～ 3． 0 cm、株高 28 ～ 35 cm、生长良好的
巴天酸模作为实验材料。
向富营养化 (ET)和重富营养化(HT)的 2 个
培养箱(规格为 0． 3 m ×0． 2 m ×0． 3 m)中注入 13 L
不同浓度的原水样，分别称取 210． 20、226． 43 g 生
长优良巴天酸模放在 2 个培养箱中，同时各设置 1
组原水样空白对照，4 个培养箱各设置两组平行样。
培养条件与驯化期条件一致。每 3 d 测定 1 次培养
箱中水质指标，实验室静态培育 45 d。实验过程中
观察并记录巴天酸模的生长状况及水质指标监测结
果。水的蒸发作用所损失的水量，通过补充蒸馏水
以保持水的体积不变，实验编号如表 2 所示。
1． 3 测定指标
测定水质的变化情况，每 3 d 测定 1 次水样的
pH、DO、COD、TN、TP，同时记录巴天酸模的生长状
况。检测方法为［16］:pH采用雷磁 PHB-4 便携式 pH
计，DO 采用 HANNA HI9143 微型便携式 DO 仪、
COD采用重铬酸钾法(GB11914-89)、TN 采用过硫
酸钾氧化-紫外分光光度法(GB11894-1989)、TP 采
用钼酸铵分光光度法(GB11893-89)。
2 结果与分析
2． 1 水质指标与时间关系
2． 1． 1 pH 与时间关系 巴天酸模组水体比较清
澈，空白组的底部滋生大量的绿色丝状藻类物，且重
富营养化(HT)培养箱中数量更多。由图 1、2 可知，
表 2 实验编号
Table 2 The number of experimental water samples
类型 巴天酸模 空白
富营养化(ET) B1-1 B1-2
重富营养化(HT) B2-1 B2-2
巴天酸模组与空白组有着明显区别，巴天酸模组
(B1-1、B2-1)中 pH呈下降趋势并维持在 6． 5 左右，
空白组(B1-2、B2-2)呈现上升趋势并维持在 8． 5 左
右。富营养化(ET)培养箱较重富营养化(HT)培养
箱相比，巴天酸模组 pH变化基本保持一致，而空白
组由于后者浓度高，藻类数量多，所以其波动性比较
大。可能是因为，巴天酸模的生长时，根部分泌酸性
物质，调节水体 pH偏弱酸性，能有效抑制藻类的恶
性增殖;空白组的藻类利用水中氢还原 CO2 合成有
机物质，使得水样 CO2 逐渐减少，其 pH 缓慢升高，
且 pH随着藻种群密度的增加而升高。
2． 1． 2 溶解氧( DO) 与时间关系 在装有巴天酸模
的培养箱中，其根部的数量及长度(可达 5 ～ 10 cm)
迅速增加，在空白培养箱中，底部形成一层悬浮状态
的绿色丝藻，且重富营养化(HT)培养箱中数量较
多。如图 3、4 所示，水样 DO 均呈现下降的趋势。
且巴天酸模组比空白组耗氧速度更快。这可能是因
为巴天酸模是挺水型水生植物，发达的根系在水面
59226 期 刘 俊等:巴天酸模对富营养化水体的环境效应分析
以下，所以对水体 DO的主动消耗比空白组快;而空
白组由于滋生了大量的绿色丝状藻类物消耗水中溶
解氧，所以也呈下降趋势，但消耗速度不及巴天酸
模。富营养化(ET)培养箱较重富营养化(HT)培养
箱相比，巴天酸模组的 DO变化基本保持一致，而空
白组由于后者营养源浓度高，藻类数量多，其自身可
以产生一定氧气补充水体的溶解氧，所以后者 DO
较前者空白组高 1 mg·L －1左右。
2． 1． 3 COD 与时间关系 如图 5、6 所示，在 2 种
浓度的富营养化水体中，巴天酸模组以及空白组水
样的 COD均呈现梯度下降的趋势，且重富营养化
(HT)培养箱的变化幅度更大。空白组由于藻类的
自身生长需要，也消耗了部分 COD，但其吸收有限，
水样的 COD 基本维持在 13 mg·L －1，总体不及巴
天酸模组维持在 4 mg·L －1效果好。与重富营养化
(HT)培养箱相比，巴天酸模在富营养化(ET)培养
箱中，对水样 COD 的去除变化率比较小，呈现更为
稳定的去除过程。重富营养化(HT)培养箱的空白
组中由于藻类数量过多，存在自身的新陈代谢的交
替，水样的 COD 稳定在 15 mg·L －1左右，而富营养
化(ET)培养箱空白组中 COD能降低至 10 mg·L －1
左右。
2． 1． 4 总氮( TN) 与时间关系 如图 7 所示，在富
营养化(ET)培养箱中，空白组经过梯度式下降后，
在实验末期其水样 TN值稳定在 1． 4 mg·L －1左右，
而巴天酸模组在 18 d 后;水样的 TN 值维持在 0． 5
mg·L －1左右，其对水样总氮的去除率和稳定性都
明显比空白组好，在时间上有着较明显的优势。图
8 所示，在重富营养化(HT)培养箱中，空白组的下
降梯度变化较大，可能由于藻类在过营养源的环境
中，存在死亡生长的现象，其吸附 －释放 －吸收的变
化较大。在实验末期，其 TN 值在 0． 6 mg·L －1左
右。而巴天酸模组对 TN 的吸收比较稳定，在 18 d
后，就达到 0． 5 mg·L －1左右，随后存在小幅的波
动，但 TN值基本维持不变。与富营养化(ET)培养
箱相比，巴天酸模的生长基本一致，其对 TN 的最大
吸收阈值在 0． 5 mg·L －1左右。而空白组间的比
较，高浓度的 TN更有利于藻类的生长，达到一定数
量后，显示出其对 TN的去除比低浓度的效果好。
图 7 水样 TN与处理时间的关系
Fig． 7 The relationship between TN and time
6922 西 南 农 业 学 报 25 卷
图 8 水样 TN与处理时间的关系
Fig． 8 The relationship between TN and time
2． 1． 5 总磷( TP) 与时间关系 如图 9、10 所示，实验
前期，巴天酸模和空白组对水样 TP 的降低很快，在
13 d，巴天酸模组的 TP为 0． 02 mg·L －1左右，而空
白组为 0． 03 mg·L －1左右，但其机理存在差异，巴
天酸模由于发达的根系，对 TP 的吸收很快就会通
过茎转移到根部以上，被植物利用。而空白组是由
于藻类的生长，前期大量吸附 TP，使得水样的含量
下降，随时间推移，逐步释放并被藻类所吸收转化，
所以图示空白组的后期曲线是梯度性下降。富营养
化(ET)培养箱与重富营养化(HT)培养箱相比，巴
天酸模的生长态势基本一致，对 TP 的吸收阈值在
0． 02 mg·L －1左右。空白组由于后者的营养源浓度
较高，实验末期，其水样 TP浓度较富营养化(ET)组
高 0． 01 mg·L －1左右。实验过程中，巴天酸模组和
空白组均能对主要营养源 COD、TN、TP 进行去除，
但是空白组由于是藻类的作用，最终由于系统内营
养源的耗光，藻类死亡，进而形成蓝藻爆发的现象。
而巴天酸模的生长，抑制了藻类的恶性增殖，并将营
养源转移到系统外部，有利于营养源的移除。
2． 2 SPSS软件相关性分析
2． 2． 1 B1-1 、B2-1 系统内各主指标间的皮尔森相
关性 如表 3 所示，通过统计分析软件 SPSS 对 B1-
1 培养箱中水样的 TN、COD、TP 进行皮尔森相关性
分析。结果表明，COD、TN、TN 主指标间两两线性
极显著相关，其 COD-TN、COD-TP、TN-TP 的相关系
数分别为 0． 667、0． 776、0． 936，可能是因为巴天酸
模对富营养化水体(ET)营养源吸收，主指标间相关
系数较高，表现出在该系统下，其主指标间的去除相
关性较好;在表 4 中 B2-1 主指标间的皮尔森相关性
分析中，TP-TN、TP-COD 两主指标间也是线性显著
相关;其相关系数分别为 0． 948、0． 619。可能受总
氮总磷浓度的提高，影响了巴天酸模的吸收，干扰了
其去除效果。为巴天酸模选择性吸收水体中植物营
养源的浓度提供一定的参考依据。
表 3 B1-1 主指标间的皮尔森相关性
Table 3 Pearson correlation coefficients of the main indexes of B1-1
主指标项目 TN COD TP
TN皮尔森相关系数
P值
项目个数
COD 皮尔森相关系数 0． 667(＊＊)
P值 0． 009
项目个数 14
TP皮尔森相关系数 0． 936(＊＊) 0． 776(＊＊)
P值 0． 000 0． 001
项目个数 14 14
注:＊＊表示差异极显著(P ＜ 0． 01) ，* 表示差异显著(P ＜ 0．
05) ，下同。
表 4 B2-1 主指标间的皮尔森相关性
Table 4 Pearson correlation coefficients of the main indexes of B2-1
主指标项目 TN COD TP
TN皮尔森相关系数
P值
项目个数
COD 皮尔森相关系数 0． 486
P值 0． 078
项目个数 14
TP皮尔森相关系数 0． 948(＊＊) 0． 619(* )
P值 0． 000 0． 018
项目个数 14 14
79226 期 刘 俊等:巴天酸模对富营养化水体的环境效应分析
表 5 B1-1 与 B2-1 的 TN皮尔森相关性
Table 5 Pearson correlation coefficients of TN between B1-1 and B2-1
水样类型 B1-1 B2-1
B1-1 皮尔森相关系数
P值
项目个数
B2-1 皮尔森相关系数 0． 972(＊＊)
P值 0． 000
项目个数 14
2． 2． 2 B1-1 与 B2-1 同指标间的皮尔森相关性
如表 5、6、7 所示，分别对 B1-1 与 B2-1 两个系统的
同一指标 TN、TP、COD进行 SPSS 的 Pearson 相关性
分析。巴天酸模在富营养化(ET)和重富营养化
(HT)2 种水体中，对 TN 和 TP 去除相关性极显著，
其相关系数系数分别达到 0． 972、0． 913，这表明巴
天酸模对两个系统的 TN、TP 的去除具有极高的同
步吸收，用以满足自身的 N、P 的需求。且巴天酸模
对 TN 的吸收比 TP 的吸收更好。同时由于两个系
统的 COD初始浓度大致相同，也呈现线性极显著相
关，表明巴天酸模对 COD去除的稳定性很好。
2． 3 系统内的植物-水样的物料平衡分析
2． 3． 1 B1-1 和 B2-1 系统内的 TN的物料平衡分析
分别对所有培养箱的水质和巴天酸模的植物样品
进行 TN测定，并作出物料平衡分析图。如图 11、12
所示，B1-1 系统内的 TN残留为 30 %，其余 70 %则
被巴天酸模及其共生体去除，包括自身吸收、转换为
表 6 B1-1 与 B2-1 的 TP皮尔森相关性
Table 6 Pearson correlation coefficients of TP between B1-1 and B2-1
水样类型 B1-1 B2-1
B1-1 皮尔森相关系数
P值
项目个数
B2-1 皮尔森相关系数 0． 913(＊＊)
P值 0． 000
项目个数 14
表 7 B1-1 与 B2-1 的 COD皮尔森相关性
Table 7 Pearson correlation coefficients of COD between B1-1 and B2-1
水样类型 A1-1 A2-1
A1-1 皮尔森相关系数
P值
项目个数
A2-1 皮尔森相关系数 0． 822(＊＊)
P值 0． 000
项目个数 14
图 11 B1-1 系统内 TN的物料平衡分析
Fig． 11 TN analysis of material balance of the B1-1 system
气态物和微生物分解。与 B2-1 系统残留的 23 %相
比，巴天酸模及其共生体去除比例达到 77 %，且两
个系统内植物对 TN 的吸收部分相当，主要不同于
共生体的去除比例有所提高。可能由于重富营养化
(HT)的水体，高浓度的胁迫作用，使得共生体对 TN
的吸收阈值提高。
2． 3． 2 B1-1 和 B2-1 系统内的 TP 的物料平衡分析
同时对所有培养箱的水质和巴天酸模的植物样品
进行 TP测定，并作出物料平衡分析图。如图 13、14
所示，受巴天酸模及其共生体的净化，B1-1 系统内
的 TP去除比例占 75 %，相比于 B2-1 系统内的 TP
去除率 89 %，显得较低，从平衡图上分析，其巴天酸
模对 TP的吸收部分大约为 60 %，表明巴天酸模对
TP的吸收阈值已达上限，其主要受巴天酸模的共生
体影响，可能由于重富营养化水体系统内高浓度的
胁迫作用，使得巴天酸模的共生体对 TP 的去除有
所提高。
8922 西 南 农 业 学 报 25 卷
图 14 B2-1 系统内 TP的物料平衡分析
Fig． 14 TP analysis of material balance of the B2-1 system
3 小 结
(1)巴天酸模对水样的 COD、TN的去除较空白
组好，且在富营养化(ET)水体的去除更为稳定;通
过 SPSS软件分析，巴天酸模对富营养化(ET)营养
源的主指标间去除相关性较重富营养化(HT)好，对
于同系统内的 TN、TP吸收具有高度一致性，并表现
出对 TN的吸收比 TP的吸收更好;巴天酸模对两个
系统内的 TN、TP的吸收比例相当，主要不同于其共
生体的去除比例。
(2)巴天酸模使得富营养化(ET)水体和重富营
养化(HT)水体向中营养型(MT)水体转变。同时，
巴天酸模组和空白组均能对主要营养源进行去除，
但是空白组是由于藻类的作用，最终由于系统内营
养源的耗光，藻类死亡形成蓝藻爆发的现象。而巴
天酸模的生长，则有效抑制了藻类的恶性增殖，并将
营养源转移到系统外部，有利于营养源的移除。
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( 责任编辑 李 洁)
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