氮磷去除效果（精选4篇）
氮磷去除效果 篇1
0 引言
日益严重的农业面源污染已经成为水体富营养化和水环境恶化的主要原因[1]。乌梁素海是河套灌区农田灌溉排水的唯一承泄渠道,而近年来由于大量化肥随排水淋失进入乌梁素海,导致其富营养化加重[2,3],致使其生态环境受到威胁。农田排水沟渠系统是农田生态系统的重要组成部分,是农田氮(N)、磷(P)污染物向下游水体汇集、迁移的主要通道,排水沟渠内水草、底泥对N,P有非常强的吸附作用[4],充分合理利用这些沟渠系统栽植水生植物,使其具有缓解水流流速、促进泥沙颗粒沉淀,增强沟内植物对N,P的立体吸收和拦截作用[5,6]。本文利用河套灌区天然排水沟研究沟内水流速度、沟内水草生长状况(时间)及沟内水流停留时间与氮磷去除率的关系,初步探讨天然排水沟渠经简单改造用于削减N,P污染物的可行性,以期使N,P等农业面源污染物在迁移过程中减少,从而减轻乌梁素海水体富营养化。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
河套灌区年引黄水量约50亿立方米,排水年均4.3亿立方米,引水与排水量比为11∶1。灌区灌排渠系发达,总干渠下设干渠、分干渠(灌溉面积在5万亩以上)、支渠(万亩以上)、斗渠(2000亩以上)、农渠(400~500亩)、毛渠(100亩)等六级渠系,共有干渠13条,分干渠40条,支渠222条,斗渠1056条,农、毛渠19375条,各级渠道总长度16800余公里。灌区排水系统多与灌水渠系相对应,亦设七级沟道,即总干沟、干沟、分干沟、支沟、斗、农、毛沟七级。现已建成总排沟1条,干沟12条,分干沟45条,支沟137条,斗、农、毛沟11275条。河套灌区90%以上的农田排水经总排干沟进入乌梁素海,排水经过湖泊的生物生化作用后,排入黄河。
1.2 样品采集与测试
于2014年6-10月份在永济灌域永成支沟取1800m,2012年重新修整的沟渠,沟底宽2.1m,深0.8m。6-9月份,研究区农田排水沟渠中水深一般为20cm左右,水流速度较慢,一般在20~30cm/s以内,10月份秋浇水量增大,沟内水流速度达到1m/s左右。6,7,9,10月时分别在排水沟段前端、末端分别取3个样;8月份,用漂流计时法每隔300m取样,并记录取样时间间隔,取样结束后在沟内选取一段300m的沟上下游封口截流防止试验水体与外界交换,取水样及底泥,之后每隔12小时在同一位置附近取一次水样和底泥,连续测5次。
水样和底泥的测试指标主要有:总氮(TN)、氨氮(NH4+-N)、硝氮(NO3--N)、总磷(TP)。分别采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法、纳氏试剂比色法和紫外分光光度法分析样品中TN,NH4+-N和NO3--N浓度,TP采用过硫酸钾消解钼锑抗分光光度法测试其浓度,6-10月份排水沟渠始端含量如表1所示。
(单位:mg/kg)
2 结果与分析
2.1 氮磷去除率随时间的变化
将6~10月份排水支沟内水体氮磷去除率换算为每1000m氮磷各指标的去除率如图1所示,由图可知TN,NH4+-N,NO3--N,TP在排水沟渠内随时间变化各异,去除率分别于7月达到最大值13%,8月份18%,9月份9%,7月份12.81%。7,8月份沟渠内水草茂盛,正值生长旺季,水草对养分的吸收、吸附作用强,故沿水流方向氮磷去除作用明显,而年内每千米TN,NH4+-N,NO3--N,TP去除率平均分别为7.11%,12.59%,9.65%,6.20%,可见排水沟渠消减了农田排水中的氮、磷,可有效缓解下游湖泊水体富营养化。
2.2 氮磷去除率随水流速度的变化
计算8月份排水沟渠内各取样节点内水流速度,将0~10cm/s,10~20cm/s,20~30cm/s,30~40cm/s各段氮磷每千米去除率分别做平均,如图2所示,由图可知随着水流速度的增加,TN,NH4+-N,NO3--N,TP在排水沟渠内去除率减小,主要是水流速度越小,氮磷在沟段内停留时间越长,氮磷在沟内与水草沟内底泥相互作用时间越长,其被吸收吸附的几率越大。
2.3 氮磷随水力停留时间的变化
沟段封口后排除了外界的干扰,水体及底泥中TN,NH4+-N,NO3--N,TP变化如图3-4所示。随着时间的推移,水体内去除率不断增加,到60小时去除率分别达到13.59%,15.9%,9.76%,12.14%,而此时底泥中TN,NH4+-N,NO3--N,TP增加率为10.07%,11.57%,6.69%,8.41%,分别占水体去除率的74.10%,72.77%,68.55%,69.28%,其余损耗部分可能主要靠植物的吸收作用,同时氨氮硝态氮相互转化,有部分可能进入大气。可见农田排水沟内氮磷去除最初主要是底泥的吸附作用,底泥将氮磷营养元素固定后再供植物吸收利用,其底泥去除率大可能也与沟渠是新开的有关,沟内土壤氮磷含量小,易于吸附。
3 讨论
已有研究表明:分布于我国南方灌区的塘堰等水体是天然的湿地,其是由基质—植物—微生物构成的生态净化系统,对农田面源污染具有很好的去除效果[7],其净化效果受湿地植物及微生物生长与生理生化活性影响[8,9],而对这些塘堰湿地进行简单的改造,形成天然—人工复合湿地,控制湿地水深,可显著增加湿地的净化效果[10]。河套灌区天然排水沟渠对氮磷的吸附削减作用明显,因此,可通过控制沟渠内排水水力停留时间来提高其对氮磷的拦截效果,只需在现有排水沟渠基础上设置闸阀即可实现控制水力停留时间的作用,在天然沟渠内形成小型的湿地系统,将氮磷在此削减,增加水力停留可进一步减少向乌梁素海的排水量。但与南方有别的是,河套灌区排水沟渠不仅起到排水的作用,还有一个非常重要的作用:排盐。所以,可在沟渠两侧种植对氮磷吸附作用强且耐盐碱的植物,而这需要进一步研究。这样通过在河套灌区构建排水沟渠生态系统在氮磷迁移过程中将其吸附吸收,从而保护下游水体,对于沟渠内底泥可在春季进行适当清理,移至附近的农田中,可肥沃土壤。因此,在河套灌区可用天然排水沟渠通过“闸阀控制—植物吸附—底泥更换”改造构建一个个小型的天然—人工复合湿地系统,在氮磷迁移过程中有效削减排水氮磷,可减轻排水受纳水体富营养化。
4 结语
通过对农田排水沟渠对氮磷去除效果研究,有以下初步结论:
(1)排水沟渠可以消减农田排水中氮磷含量,总氮(TN)、氨氮(NH4+-N)、硝氮(NO3--N)、总磷(TP)年内每千米去除率平均分别为7.11%,12.59%,9.65%,6.20%,且随水流速度增大而减小。
(2)底泥的吸附作用是排水沟渠内氮磷新去除的主要原因,水力停留时间达60小时,底泥对总氮(TN)、氨氮(NH4+-N),硝氮(NO3--N),总磷(TP)吸附作用分别占排水沟渠内氮磷去除率的74.10%,72.77%,68.55%,69.28%。
(3)利用“闸阀控制—植物吸附—底泥更换”方法在河套灌区天然排水沟渠内改造构建多个小型天然—人工复合湿地系统,可有效削减农田排水N,P含量,减少农业面源污染,可作为控制乌梁素海水体富营养化的有效途径。
参考文献
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氮磷去除效果 篇2
关键词：水生植物组合,污水,氮磷,去除效果
水生植物对水体中氮、磷的富集和转移有明显的效果[1,2,3]。针对不同植物搭配对污水中氮、磷去除率影响的研究则相对较少, 且关于临汾地区的此类研究尚未见报道, 且众多研究结果表明同一植物在不同环境中对氮、磷的净化效果不同[4,5]。加强临汾地区水生植物的筛选和组合研究, 对于充分发挥临汾地区乡土植物对富营养化水中氮、磷的净化作用具有重要的意义。
1 材料与方法
1.1 供试植物
本试验所取植物均来自汾河临汾段湿地。在对汾河临汾段水生植物的种类、生长习性进行了解的基础上, 并对其体内氮、磷进行测定后, 最后选择三棱草、蒲草2种挺水植物和菹草、微齿眼子菜2种沉水植物作为试验植物。选取长势良好、大小相同的植物作为试验材料。
1.2 试验方法
在通风宽敞的塑料大棚内, 不采取任何保暖措施, 保证采光、通风条件的一致性。将试验植物盛放在容积为15 L的橡胶圆桶内, 为了固定植物, 在试验桶内均装入洗净的沙子和土共2 kg, 每个试验桶内装10 L污水。试验共设9个植物处理, 分别为单一植物处理:蒲草、三棱草、菹草、微齿眼子菜4组;复合植物处理:蒲草+菹草、蒲草+微齿眼子菜、三棱草+菹草、三棱草+微齿眼子菜, 以不种植任何植物作为空白对照 (CK) 。每个处理设3个重复。试验期间通过加自来水来补充蒸发、植物蒸腾和采样所耗的水分, 保持桶中水位。
1.3 测定项目与方法
培养前植物体内TN、TP含量以及培养结束后植物体内TN、TP含量的测定, 均根据《土壤农化分析》[6]的方法进行。TN采用H2SO4-H2O2消解法消解, 半微量蒸馏法来定氮。TP采用H2SO4-H2O2消解法消解, 钼锑抗分光光度法测定。参照《水和废水分析方法》 (第4版) [7], 培养前以及培养各时期污水中TP采用硝酸-硫酸消解法消解, 钼锑抗分光光度法测定;TN用硫酸法消解, 半微量蒸馏法来定氮[8]。
1.4 数据分析
利用SPSS 12.0对数据进行处理, 测量结果用平均值±标准差来表示。对数据进行统计分析和处理间差异显著分析 (P<0.05) 。
2 结果与分析
2.1 不同水生植物及其组合对污水中氮、磷去除效果的比较
试验过程中由于微齿眼子菜的长势十分不好, 在试验还未结束时就已经全部死亡, 因此只要涉及到微齿眼子菜的处理全部被剔除了, 只留下蒲草、三棱草、菹草、蒲草+菹草、三棱草+菹草以及对照6个处理。
2.1.1 对污水中氮去除效果的比较。
从表1可以看出, 在试验的第1阶段和第2阶段, 蒲草+菹草组合中总氮的含量与其他组合存在显著差异 (P<0.05) , 但是在第3阶段低于单一植物蒲草, 但比其他组合要高。而单一沉水植物菹草在培养的各个阶段氮的去除率均显著低于其他组合 (P<0.05) 。各种组合对氮的去除率在各个阶段均显著高于对照的空白。对照的空白试验桶虽然没有任何植物, 在处理结束时 (18 h) 对氮的去除率也达到了34.5%, 这是水体的自净能力造成的结果。试验结果说明蒲草对氮的吸收效果较好, 可以考虑作为临汾地区去除污水中氮的优势植物。
2.1.2 对污水中磷去除效果的比较。
试验结果表明 (表2) , 随着时间的延续, 各处理中的磷含量整体均成逐渐减少的趋势。不同处理对水体中磷的去除效果各时期均高于对照。各时期磷含量的去除率均表现为蒲草最高, 蒲草+菹草次之, 菹草最低。试验结束时, 各处理去除率最高达到79.3%, 最低为37.7%。可见, 蒲草和蒲草+菹草组合对污水中磷的去除效果最好, 菹草效果最差。由于磷在水体中一般以磷酸盐的形式存在, 大部分磷进入水体后就转入水体的底泥中, 所以对照中虽然没有植物, 但是仍然表现为对磷具有一定的去除作用。
2.2 不同水生植物组合体内氮、磷含量增加率的比较
2.2.1 氮含量增加率的比较。
从表3可以看出, 不同组合中蒲草和三棱草体内氮的含量均显著增加, 在不同组合中, 这2种植物对污水中的氮均具有显著的吸收作用。从表3还可以看出, 单一植物蒲草、三棱草在组合中的氮的增加率, 不论是地上部分还是地下部分, 都高于单一植物。从以上分析可以看出, 沉水植物和挺水植物搭配对于挺水植物从污水中吸收氮有促进作用, 并且植物地下部分的氮含量增加率都显著高于地上部分。
2.2.2 磷含量增加率的比较。
从表4可以看出, 随着时间的延长, 植物不断地生长, 不同的植物体内的磷含量均有显著增加。磷含量增加率在32.7%~254.5%, 三棱草的地上部分的增加率最低, 三棱草的地下部分的增加率最高。三棱草的地下部分除外, 蒲草的地上部分、地下部分以及三棱草的地上部分都表现出了组合中增加率大于单一植物。在试验结束时, 组合中三棱草地上部分和地下部分的含量均高于其他样本, 可以看出三棱草对于磷的吸收效果比较好, 可以考虑作为临汾地区的去除磷的理想植物。
3 结论与讨论
氮磷去除效果 篇3
海泡石是一种富镁的纤维状硅酸盐粘土矿物, 目前, 海泡石在环境污染物治理中的应用是一项热点研究问题, 其结构式为:Mg8Si12O30 (OH) 4 (H2O) 4·8H2O[7]。它是一种新型的废水处理药剂, 具有较大的比表面积, 吸附性能良好, 可广泛的应用于污水处理当中[8,9,10]。
本研究以海泡石作为人工湿地的填料, 研究海泡石人工湿地对生活污水中氮磷的去除效果, 一方面为人工湿地从填料方向的发展开辟了新的思路, 另一方面, 也为海泡石拓宽了应用途径。
1 试验部分
1.1 材料和仪器
试验材料:海泡石选自河北省易县宏利海泡石绒有限公司, 外观呈白色, 粉末状, 不透明, 触感光滑, 性脆。海泡石含量大于80%, 粒度200目。
由于天然海泡石存在着表面酸性弱、通道小、热稳定性差等缺点, 为提高海泡石的空隙度, 需对海泡石进行改性。试验采用酸化法对海泡石进行活化, 具体方法如下:
将海泡石用去离子水浸泡20~30 min, 分离出浮渣、过滤, 然后用浓度为1.0 mol/L的HCl溶液在70℃恒温下浸取10 h, 控制液固比为10∶1。再用蒸馏水洗涤, 真空抽滤, 去除钙氯离子, 直至用Ag NO3溶液测试溶液中无白色沉淀为止, 将过滤物烘干, 在马弗炉中500℃煅烧5~6 h, 取出冷却至室温, 研磨, 即得改性海泡石。
试验用水:试验污水取自安徽工程大学校园生活污水, 添加葡萄糖和磷酸二氢钾, 配成污水水样。
试验仪器:可见分光光度计 (721E型) ;恒温水浴锅 (HH-Z) , 金坛市杰瑞尔电器有限公司;电热恒温鼓风干燥箱 (DHG-9143BS-Ⅲ) ;电子分析天平 (FC104) ;电炉;循环水式真空泵 (SHZ-D (Ⅲ) ) , 巩义市予华仪器有限责任公司;马弗炉 (S45-5-16) , 上海意丰电炉有限公司;恒温磁力搅拌器 (85-2) , 金坛市杰瑞尔电器有限公司;台式离心机 (TDL-40) , 上海安亭科学仪器厂。
1.2 人工湿地模型建立
试验装置由聚乙烯板建成, 外侧板厚8 mm, 池长60 cm, 宽30 cm, 高40 cm。中间用厚5 mm的板平均隔成两个小池子, 一侧开两个出水管, 距池底7 cm, 另一侧开两个进水管, 距池顶7 cm。
基质的填充方式按以下方法进行:底层铺设7~10 cm厚砾石层, 砾石粒径为3 cm左右, 砾石层没过出水口, 以防止沙子把出水口堵住, 影响取样。砾石层上铺设一层厚为10 cm的沙子, 然后将海泡石经敲碎后加入其中一个池中, 粒径0~1 cm左右, 最后再铺上一层左右的粒径1 cm的砾石, 另一个池子中海泡石部分以1 mm左右粒径的沙代替, 与海泡石做对比池, 其中沙和砾石取自校园内的工程训练中心。
挖取校园内长势较好的菖蒲, 移至人工湿地模型中培养;在正式测定氨氮和总磷浓度前, 定期加入污水运行, 对污水的进水和出水进行调试。本试验采用间歇进水间歇排水的工作方式。
1.3 试验方法
平均每个人工湿地进水量根据水力负荷不同而不同, 分别为5 L, 10 L, 15 L;每次出水采样为100 m L。进水后, 设置不同的水力停留时间对出水进行采集, 分别检测其中的氨氮和总磷的浓度。
1.4 测定方法
氨氮的测定采用纳氏试剂分光光度法;总磷的测定采用钼酸铵分光光度法。
2 结果与分析
2.1 污染物去除效果随时间的变化趋势
2.1.1 氨氮去除效果随时间的变化趋势
研究不同水力条件下人工湿地去除污染物的能力, 进水氨氮浓度为15 mg/L, 在三种流量下, 水力停留时间分别为1 d, 2 d, 3 d, 采样时间间隔分别为2 h, 4 h, 6 h, 12 h, 24 h, 48 h, 72 h, 氨氮出水浓度的变化情况见图1。
从图1中可以看出, 两个人工湿地中氨氮随着时间的变化趋势基本相似, 首先, 从进水到第三次采样的6 h中, 出水氨氮呈快速下降趋势, 氨氮去除率基本上占最终去除率的70%以上, 随后呈缓慢下降, 72 h海泡石填料池中出水浓度在1.8 mg/L左右, 沙填料池中出水浓度在10 mg/L左右, 由于海泡石对污染物有吸附作用, 其吸附能力明显比沙石强得多, 通过对比发现, 海泡石基质人工湿地系统对氨氮去除有显著的作用。
2.1.2 总磷去除效果随时间的变化趋势
研究不同水力条件下人工湿地去除污染物的能力, 进水总磷浓度为3 mg/L, 在三种流量下, 水力停留时间分别为1 d, 2 d, 3 d, 采样时间间隔分别为2 h, 4 h, 6 h, 12 h, 24 h, 48 h, 72 h, 总磷出水浓度的变化情况见图2。
进水中总磷的含量为3 mg/L, 两个湿地出水的总磷浓度均低于1 mg/L, 从曲线走势及出水浓度上看, 沙石基质人工湿地表现出了与去除氨氮能力截然不同的情景, 它的去除总磷的能力较海泡石人工湿地要强, 出水浓度可达0.2 mg/L以下, 海泡石系统在除磷的能力上要比沙石差一些, 出水浓度在0.2 mg/L以上。
2.2 水力负荷与氮磷去除率的关系
2.2.1 水力负荷与氨氮去除率的关系
研究不同水力条件下人工湿地去除污染物的能力, 在三种不同流量下5 L, 10 L, 15 L, , 水力停留时间分别为1 d, 2 d, 3 d, 采样时间间隔分别为2 h, 4 h, 6 h, 12 h, 24 h, 48 h, 72 h, 氨氮去除率取每次采样测定的去除率平均值, 具体见图3。
进水中氨氮的浓度变化如图3所示, 在3个试验水力负荷下, 进水氨氮浓度范围在1~18 mg/L之间, 当进水浓度增大时, 去除率也随之增加, 这是因为, 在湿地中发生硝化和反硝化作用的同时, 湿地基质同时进行着吸附作用, 有研究表明, 海泡石作为一种矿物质, 它的一个主要特点就是吸附能力强, 因此, 在湿地应用的初期, 湿地对氨氮的去除能力更多的表现在基质的吸附能力上, 在试验中我们发现, 在三种水力负荷下, 去除率均达到70%以上, 进水为10 L的最佳进水量时, 湿地对氨氮去除率较高, 进水浓度在12 mg/L左右时去除率可接近85%。
2.2.2 水力负荷与总磷去除率的关系
进水中总磷的浓度变化如图4所示, 在3个试验水力负荷下, 进水总磷浓度范围在0.5~2.5 mg/L之间。从图4中可以看出, 海泡石人工湿地系统对总磷的去除能力差一些, 三个不同水力负荷下5 L, 10 L, 15 L时, 去除率分别在27.8%~80.9%, 30.1%~91.1%和29.4%~90.4%之间变化, 变化范围大, 最佳去除率为进水浓度2 mg/L时, 去除率达到了91.1%。
2.3 p H值对氮磷去除的影响
2.3.1 p H值对氨氮去除的影响
本试验进水为弱酸性, 即研究p H值为弱酸性时对氨氮的去除效率的影响。
从图5可以看出, 三个水力负荷的人工湿地对氨氮去除率在p H弱酸性范围内均能保持在74%~84%之间, 随着p H的增高, 去除率呈现小幅下降的趋势, 但幅度不是很大, 从该图来看p H在5.5左右氨氮去除率可达到82.4%。
2.3.2 p H值对总磷去除的影响
从图6来看, 三个水力负荷的人工湿地对总磷去除率在p H弱酸性范围内可保持在65%~92%之间, 随着p H的增高, 去除率呈现升高的趋势, 在p H值为6.5时去除率可达到最大, 进水量为10 L时, 去除率可达到91.1%。
3 结论
海泡石人工湿地系统对氨氮的去除效果明显, 在运行72 h后海泡石填料池中出水浓度在1.8 mg/L左右;在三种水力负荷下, 去除率均达到70%以上, 进水为10L的最佳进水量时, 湿地对氨氮去除率较高, 进水浓度在12 mg/L左右时去除率可接近85%;随着p H的增高, 去除率呈现小幅下降的趋势, 但幅度不是很大, p H在5.5左右氨氮去除率可达到最大。
海泡石人工湿地系统对总磷的去除也有较好效果, 但去除率波动范围较大, 进水量为、进水浓度为2 mg/L时, 去除率可达到91.1%;随着p H的增高, 去除率呈现升高的趋势, 在p H值为6.5时去除率可达到最大。
摘要：采用活化海泡石做为人工湿地系统的填料, 考察该系统对生活污水中的氨氮和总磷去除效果。结果表明, 海泡石人工湿地系统对氨氮和总磷均有较好的去除效果, 进水为10 L的最佳进水量时, 人工湿地对氨氮去除率较高, 进水浓度在12 mg/L, pH在5.5时去除率可接近85%;总磷的去除在进水浓度为2 mg/L, pH值为6.5时去除率可达到91.1%。
关键词：海泡石,人工湿地,氨氮,总磷
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氮磷去除效果 篇4
关键词：类紫根凤眼莲,微生物菌剂,氨氮,总磷,去除率,比较
凤眼莲 (Eichhornia crassipes Mart.) 俗称水葫芦, 雨久花科凤眼莲属, 多年生漂浮性草本植物。水葫芦生长繁殖快、耐污能力强, 且能够快速、高效地从水体中吸收氮磷营养盐, 同时水葫芦根系能够分泌大量的化感物质及具有抑制藻类生长等能力[1], 是最合适的快速移除水体中氮磷的水生生物[2]。但在实际应用中, 由于水葫芦超强繁殖能力往往会带来很多负面作用。因此, 对水葫芦的诱导变异成为一项研究热点。受云南那中元团队对水葫芦的诱导变异形成“巨紫根凤眼莲”启发[3], 将前期研究利用萘乙酸诱导形成了根系长度可达25 cm以上的凤眼莲命名为“类紫根凤眼莲”[4]。
水生植物对环境的修复是环境、植物、根际微生物等多方面共同作用的结果。植物根部及相应水环境中具有大量的多种微生物, 这些微生物与植物间的相互作用非常复杂, 在某些情况下, 植物与微生物是互惠互利的[5], 而这种互惠关系是植物能够对环境中的污染物进行降解的主要原因[6]。本研究旨在通过试验比较类紫根凤眼莲与普通凤眼莲对富营养化水体中氮磷的吸收能力。同时, 尝试在水环境治理中引入液体微生物混合菌剂, 通过水生植物与微生物的协同作用以增强净化水质的效果。一旦此法可行, 有望探索出一种价格低廉有效的组合生态修复技术。
1 材料与方法
1.1 试验材料
1.1.1 凤眼莲来源。
一种为江苏省常熟郊区自然河道采集的普通凤眼莲;另一种为在普通凤眼莲基础上经诱导培育的类紫根凤眼莲。筛选性状相似、生长一致的凤眼莲植株, 分组培育, 备用。
1.1.2 水样选择。
水样取自常熟市区城市河道的富营养化水体, 该河道旁集中分布有饭店、小型生产厂房等, 水样具轻微黑臭, 其初始氨氮含量为4.2 mg/L, 总磷含量达到1.7 mg/L。
1.2 试验方法
1.2.1 液体菌剂的制备。
在无菌条件下取1 g自主研发的高效微生物菌剂, 加入到装有100 m L无菌水的锥形瓶中, 置于30℃、180 r/min的摇床上振荡活化24 h。培养基制备:按照培养配方称取牛肉膏10 g、蛋白胨10 g、酵母粉5 g、柠檬酸氢二铵2 g、无水乙酸钠5 g、磷酸氢二钾2 g、Mg SO4·7H2O0.58 g、Mn SO4·4H2O 0.25 g、葡萄糖20 g, 加水搅拌均匀后定容至1 000 m L, 制备好的培养基分装至三角瓶, 并置于高温灭菌锅中, 在121℃的条件下灭菌20 min。
取活化好的菌剂接种到培养基中, 接种量为10%, 并置于25℃、240 r/min的摇床上培养24 h至OD600达到0.4, 将制备好的液体菌剂吸取2 m L的量投入含有4 L生活污水的培养桶内。
1.2.2 处理方法。
选用塑料桶 (上部内径20 cm, 下部内径15cm, 桶高20 cm) 作为试验容器, 桶外裹以黑纸以模拟根系黑暗环境。每桶中加入刚采集的生活污水4 L。将前期挑选出来的普通凤眼莲及类紫根凤眼莲各分成2组 (A、B组) , 每组3桶, 每桶3株 (合计18株) , 在其中一组中加入活化的液体混合菌剂。3桶只加入液体混合菌剂和3桶空白对照组 (CK) , 共计18桶。
培养条件:所有分组保持培养条件一致, 均是放在光照充足、通风状况良好的自然条件下进行培养, 每7 d加1次生活污水, 加水量1 L, 每15 d测1次水样中氨氮与总磷的含量。
1.3 数据处理
利用Excel软件进行数据处理, 用Origin软件作图并进行显著性差异分析。
2 结果与分析
2.1 不同处理对水样中氨氮含量的影响
由图1可以看出, 水样最初的氨氮含量均为4.2 mg/L, 空白组在整个试验过程中氨氮浓度基本没有发生变化。而其他处理组经过15 d的培养各桶的氨氮含量都在减少, 其中去除效果最明显的是类紫根凤眼莲及液体混合菌剂的组合。培养至30 d氨氮的去除效果有了比较显著的差异, 普通凤眼莲、液体菌剂单独使用时效果不及类紫根凤眼莲、普通凤眼莲与菌剂混合, 类紫根凤眼莲与菌剂混合的效果强。培养至45 d的结果更加明显, 其中氨氮去除率最强的是类紫根凤眼莲与液体菌剂联合作用组, 与空白对照组相比差异极显著。效果其次的是普通凤眼莲与菌液组合。菌液单独处理效果最差。
2.2 不同处理对水样中总磷含量的影响
由图2可以看出, 随着培养时间的延长, 水样中的总磷含量都在不断减少, 只有空白的污水中总磷的含量基本保持不变。其中, 类紫根凤眼莲与液体菌剂共同作用的水样总磷浓度下降最为明显, 其次是类紫根凤眼莲单独作用, 与普通凤眼莲加菌剂的效果较为接近;但就单一处理来说, 凤眼莲对降低总磷浓度的能力比液体混合菌剂单一处理作用效果明显。经过45 d处理, 类紫根凤眼莲和液体菌剂组合使水样中总磷含量从最初的1.7 mg/L降至0.25 mg/L, 差异极显著。与氨氮有所不同的是, 在降低总磷浓度的效果中, 类紫根凤眼莲单独使用比普通凤眼莲与菌剂组合的效果强。
2.3 不同处理对水样中氨氮的去除效率
由图3可以看出, 氨氮的去除效率各处理组有很大的区别, 其中类紫根凤眼莲与菌剂组合去除效率最高, 为55%;单独使用菌液的去除效率最低, 为27%。其次, 还可以看出普通凤眼莲去除氨氮的效果明显比菌果好, 而类紫根凤眼莲的去除效果明显比普通凤眼莲的效果好。普通凤眼莲与菌剂混合的去除效果介于类紫根凤眼莲与普通凤眼莲之间。
2.4 不同处理对水样中总磷的去除效率
由图4可以看出, 单独使用凤眼莲去除总磷的效果比单一菌液好, 类紫根凤眼莲去除效果也比普通凤眼莲好, 普通凤眼莲与菌液组合使用效果与类紫根凤眼莲与菌液组合后的效果相类似。组类紫根凤眼莲与菌剂混合后经过45 d的培养对于总磷的去除效率能力最强, 达到85%。与氨氮去除率相比, 该组合在总磷的去除能力上尤为突出。
3 结论与讨论
从试验结果中可以看出, 凤眼莲对富营养化水体的净化效果与凤眼莲的品种直接相关, 类紫根凤眼莲与普通凤眼莲两者之间不仅从外观形态上有着非常明显的不同, 进而在本试验结果上表现出明显的区别。表现为在氨氮与总磷的去除效果上类紫根凤眼莲都比普通凤眼莲强, 此结果与唐静杰等[7]、徐在宽等[8]利用改良凤眼莲品种得到净水效果类似。其原因为植物对于氮磷的需求主要由根系从周围环境吸收, 由于类紫根凤眼莲具有非常强大的根系, 其相应的吸收能力也会有所增强。