黑藻_黑藻和水鳖对富营养化水质净化作用的实验

　　【摘要】研究黑藻和水鳖对富营养化水质的净化能力，探讨利用黑藻和水鳖进行水质净化的可行性。将黑藻和水鳖培植在富营养化水体中，定期检测培植黑藻、水鳖水体及对照水体中的化学耗氧量、生化耗氧量、总氮及氨氮含量。经过88天的实验，证实黑藻和水鳖均可降低水体中化学耗氧量、生化耗氧量及总氮含量；污染程度较轻时，净化效果好；黑藻对水质的净化能力大于水鳖。黑藻和水鳖可用于富营养化水质的污染治理，可将黑藻作为一种理想的治污植物进行推广。
　　【关键词】水质 富营养化 黑藻 水鳖
　　
　　黑藻和水鳖是北京的乡土物种，我们在野外考察中发现，有黑藻和水鳖生长之处水质较为清澈。近年来，人们十分重视利用水生植物净化水质，利用黑藻和水鳖净化水质的研究也有一些，但多是与其他水生植物组合在一起的研究，单独针对它们，特别是将它们的生长与水质净化结合在一起的研究很少。我们选择在氮含量、化学耗氧量和生化耗氧量都较高和氮含量、生化耗氧量相对较低的两个富营养化水体中培植黑藻和水鳖，观察、检测他们的生长与水质的关系。通过检测经培植黑藻和水鳖后水质中的化学耗氧量、生化耗氧量、总氮、氨氮、水草重量等指标，对黑藻和水鳖在富营养化水质中的生长状况及对水质的净化作用进行研究，并进一步探讨利用它们进行水质净化的可能性。
　　一、材料和方法
　　水鳖采集于王平湿地，黑藻采集于北京药用植物园，水样采集于北京药用植物园，检测数据见表1，两个水样均为富营养化水质，但水样3的环境系统失衡现象较轻。
　　用塑料整理箱各取3箱1号水和3号水，每箱水重35千克。3箱水中1箱放入黑藻180克、1箱放入水鳖180克，另1箱不放植物作为对照。放入植物后，每10天观察一次，同时取水样进行检测，并称植物重量。
　　二、实验结果
　　1. 黑藻和水鳖在富营养化水质中的生长状况
　　从图1可见，黑藻在两种水质中的生长差异不大，在3号水中的生长稍好于1号水。实验开始的前10天是缓苗期，有新叶生出，同时也有较多的老叶死去。缓苗期后，黑藻重量不断增加，30～40天达到最大重量。之后，新叶生长量和老叶死亡量基本一致，重量变化不大。10月2日以后，随着气温的下降植株逐渐死亡，基本没有新叶长出。10月22日植株完全死亡，叶片开始腐烂。
　　水鳖在两种水质中的生长状况差异较大，在3号水中的生长明显好于1号水。实验开始的前10天，水鳖同黑藻一样也有缓苗期，此时有新的茎叶生长，同时有大量老叶死去，以后重量不断增加，30天时达到最大值，之后新叶的生长逐渐减少，10月12日随着气温的下降植株死亡。
　　观察发现，水鳖的生长速度很快，茎顶端不断有茎叶长出，同时老叶片特别容易衰老死亡，叶片的寿命大约20天左右，由于不断有叶片死亡腐烂，水箱中的水比较浑浊，同时可观察到有藻类生长，特别是在1号水中这种现象很明显。在黑藻生长的水箱中，无论是1号水还是3号水都很清澈，虽然稍带褐色但看不出有藻类生长的迹象。随着实验的进行，有植物生长的水箱底部逐渐有淤泥产生。
　　2. 黑藻和水鳖对富营养化水质中化学耗氧量（COD）的影响
　　实验中黑藻和水鳖对化学耗氧量（COD）的影响见图2和图3。在对照水样中，化学耗氧量从实验开始就一直在上升，达到最大值后逐渐下降，化学耗氧量的变化过程与对照水箱中藻类的生长是一致的，在此过程中，藻类从少到多，并在水面上形成块状漂浮物，最后漂浮物沉入箱底。在有植物生长的水样中，实验前期化学耗氧量高于对照，这是由于在缓苗期和植物死亡后有较多的植物残体存在；在前后20天之间，有植物生长的水样的化学耗氧量都低于对照，说明在植物生长稳定后，有抑制富营养化水质中化学耗氧量增加的作用，并且黑藻的这种作用强于水鳖。在水样3中，植物生长较好，抑制化学耗氧量增加的作用更加明显。
　　3. 黑藻和水鳖对富营养化水质中生化耗氧量（BOD）的影响
　　黑藻和水鳖对富营养化水质中生化耗氧量（BOD）的影响见图4和图5。植物对生化耗氧量的影响与对化学耗氧量的影响结果相似，有抑制富营养化水质中生化耗氧量增加的作用，并且黑藻的抑制作用强于水鳖。在水样3中，植物生长较好，抑制生化耗氧量增加的作用更加明显。
　　
　　4. 黑藻和水鳖对富营养化水质中总氮含量的影响
　　实验中黑藻和水鳖对总氮的影响见图6和图7。污染不严重时，植物能降低水样中总氮的含量，从而净化水质，黑藻的作用强于水鳖。
　　5. 黑藻和水鳖对富营养化水质中氨氮含量的影响
　　实验中黑藻和水鳖对氨氮的影响见图8和图9。黑藻和水鳖对水样中氨氮含量的影响规律性不强，在有黑藻和水鳖生长的水样中，有时氨氮含量高于对照，有时又低于对照，与黑藻和水鳖的生长状况没有相关性。这可能是由于影响氨氮含量的因素较多，本实验未对影响因素进行控制所致。
　　三、结论
　　从实验结果可以初步得出以下结论：
　　1. 黑藻和水鳖可降低富营养化水质中化学耗氧量和生化耗氧量指标，降低总氮含量，从而净化水质。
　　2. 黑藻和水鳖对富营养化水质的净化能力有所不同，本实验中黑藻的净化能力强于水鳖。
　　3. 黑藻和水鳖对富营养化水质的净化作用只在生长良好时发生，生长不良或是死亡时，其残体的分解会加重水质的污染。
　　4. 对于富营养化水质，在水质污染较轻时（水样3），用黑藻和水鳖进行净化效果明显；在水质污染较重时（水样1），可以用黑藻和水鳖进行净化，但作用较小。
　　5. 在富营养化严重的水质中，黑藻的生长状况良好，水鳖的生长状况较差。
　　四、讨论与体会
　　我国湖泊、水库和江河水体富营养化日趋严重，上个世纪80年代，富营养状态湖泊占5.0%；现在，富营养化湖泊占55.01%。对富营养化水体可以考虑采用水生植物进行治理，但水生植物净化水质的作用机制主要是利用水体中的营养于本身的生长，因此，使用植物的方式很重要，只有最后将植物或植物残体移出水体才能真正降低水体的污染程度。
　　现今是一个传统文化得到推崇的年代，通过本实验我们也发现了传统农耕文化的科学价值。在传统农业中，绿肥和塘泥的使用是十分普遍的，如果现在还用这种方式种田，那么对富营养化水体的净化是十分有利的，甚至有可能使水体不发生富营养化。
　　
　　【参考文献】
　　［1］朱谋溪等，水世界的奥秘，科学出版社，北京，2009
　　［2］缪灿等，安徽农业科学，2007，35（2）
　　［3］赵海超等，中国农业科技导报，2006，8（3）
　　［4］叶建峰等，环境科学与技术，2004，27（2）
　　［5］袁东海等，水土保持学报，2004，18（4）
　　
　　专家点评
　　该小论文研究黑藻和水鳖对富营养化水质的净化能力，探讨了利用黑藻和水鳖进行水质净化的可行性。作者的实验研究方法正确，文章条理很清楚、结构完整。作者经实验证实，黑藻和水鳖均可降低水体中的化学耗氧量、生化耗氧量及总氮含量；在污染较轻的情况下净化效果好；黑藻对水质的净化能力大于水鳖。文章对进一步发掘出一些经济价值高的水生植物种类，在获取经济利益的同时又对水质进行净化具有很积极的意义。ＫＪ
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