浮床植物系统对富营养化水体中氮_磷净化特征的初步研究_周小平

均来自当地,在供试水体中预培养2周后选取生长良好并均匀一致的植株用于本试验.供试水样为宜兴市大浦镇林庄河河水,并添加了一定量的碳酸氢铵和磷酸二氢铵,其N、P含量见表1.表1供试水样的N、P含量Table1ConcentrationofNandPinthetestedwaters(mg·L-1)TNNH+4-NNO-3-NTPPO3-4-P浓度Concentration25.41±2.4322.81±2.110.47±0.353.51±0.542.82±0.532.2试验方法植株采用泡沫板(50cm×40cm)浮床栽培,以方形PVC桶(68cm×48cm×42cm)为容器,在泡沫板上以“4×3”布局均匀打孔12个,每孔栽入3株空心菜或1株水芹,用海绵条加以固定,每处理3次重复,另设无植物处理为对照,对照2次重复.换水周期为10d,每次加水18cm深,合计水量约59L.在换水前后对每个处理取样.试验期间为了研究营养成分在换水周期内的动态变化,分别在换水后2、5和7d进行采样.试验中还对培养箱内气体的N2O含量进行了分析.将容器顶部用双层塑料膜密封,再用铁丝将塑料膜嵌入水箱顶四周边凹槽中,在凹槽中加注水,使得塑料膜和水箱之间保持良好的密封性.密封后0、0.5和1.0h分别采样,采样时用针头将预先抽真空的安瓿瓶和封闭塑料箱连通约2min,然后将采气口用胶布封闭后带回实验室,待分析.试验于宜兴市大浦镇温室大棚(科技部重大专项太湖面源污染控制宜兴基地)内进行,时间为2004年5月24日～2004年8月3日,计70d.其中空心菜于6月23和7月13日各刈割1次,于8月3日收获,水芹于7月23日收获.2.3分析方法水样分析项目为TN、NH+4-N、NO-3-N、TP、PO3-4-P.测试方法为[26]:TN采用K2S2O8氧化紫外消解比色法;NH+4-N采用靛酚蓝比色法;NO-3-N采用硫酸联氨还原-重N化偶合比色法;TP采用紫外消解钼蓝比色法;PO3-4-P采用钼蓝比色法,分析仪器为荷兰Skalar公司的SA-4000型N、P流动分析仪.N2O含量分析仪器为HP5890Ⅱ型气相色谱仪,变异系数为0.1%～0.4%,N2O的排放通量计算方法参考文献[29].收获时植株根、茎叶分开,并分别测定了其生物量及N、P含量,N、P含量采用浓H2SO4-H2O2消煮法[14],调节pH后用上述流动分析仪进行测试.其中N、P去除率的计算公式为:去除率(%)=(Ci-Ce)/Ci×100%,其中Ci为处理前营养成分浓度,Ce为处理后浓度.3结果与分析3.1TN、NH+4-N和NO-3-N的去除浮床空心菜和水芹对TN的去除效果较对照显著.各处理包括对照对NH+4-N的去除率均很高,多数时候大于98%,NH+4-N的浓度从进水的高浓度下降到几乎难以检出(图1).由于换水前后的NO-3-N浓度变化较大,用去除率难以表达其变化情况,因而将其值列于表2.由表2可以看出,处理后的NO-3-N浓度急剧增加,表明在培养箱内的硝化反应将大部分NH+4-N转化成NO-3-N.图1各处理TN和NH+4-N去除率的动态变化Fig.1DynamicchangesofremovalratesofTNandNH+4-Nindifferenttreatments.对换水周期内的各种N形态浓度检测结果表明,各处理中TN的去除率在换水周期内随时间推移而增高,几乎呈直线增加(图2).第2d时,各处理之间的TN去除率差别不大,随着时间的推移,空心菜系统TN去除率上升较快,空白TN去除率上升较慢,最后导致空心菜系统具有较高的TN去除率.这可能是由于空心菜具有较强的吸收同化作用.从表4也可以看出,植物同化累积的N占据了去除N的一半以上.浮床空心菜系统的NO-3-N浓度从换水后呈直线增加,5d时达到最大值,其后又呈直线下降,直至下次换水,而对照和水芹在整个换水周期内NO-3-N逐渐增加,最后各处理中都有一定的NO-3-表2换水前后各处理的NO-3-N浓度Table2ConcentrationofNO-3-Nbeforeandaftertreatmentindifferenttreatments(mg·L-1)类型Types6.036.136.237.037.137.238.03进水Influent0.220.030.060.050.671.280.13对照CK13.72±0.2614.19±0.0914.96±0.5410.60±0.1313.76±0.1713.67±0.4513.71±0.49空心菜Ipomoeaaquatica7.33±0.864.02±0.769.77±0.903.19±0.914.13±1.186.03±1.585.15±1.54水芹Oenanthejavanica12.12±