摘 要：針對受污染河道水體水質凈化和長效維護需求，開展黑藻+金魚藻、穗狀狐尾藻+伊樂藻、馬來眼子菜+篦齒眼子菜、水盾草+苦草4種沉水植物組合方式的河道水體凈化與維護效果研究，結果表明：馬來眼子菜+篦齒眼子菜組合對受污染河道的修復效果最佳;對受污染河水的復氧及葉綠素a的削減，沉水植物均表現為促進作用;沉水植物組合的水體凈化效果馬來眼子菜+篦齒眼子菜組合>黑藻+金魚藻組合>水盾草組合+苦草>穗狀狐尾藻+伊樂藻組合，各植物組合差異不顯著;沉水植物組合對受污染河水的凈化效果主要受水體營養鹽含量影響，不同沉水植物組合方式均有利于河道再生水水質的提升;經沉水植物處理后，COD、氨氮等主要指標可達地表水Ⅳ類水標準。
關鍵詞：受污染河水;沉水植物組合;水質凈化;
1 材料與方法
1.1 試驗植物
試驗植物的選擇需要兼顧適應能力、凈化效果以及經濟效益等。試驗選擇生長良好，具有良好凈化能力的沉水植物組合，包括穗狀狐尾藻與伊樂藻組合(HY)、馬來眼子菜與篦齒眼子菜組合(MB)、水盾草與苦草組合(SK)、黑藻與金魚藻組合(HJ)。在試驗開始前對沉水植物進行馴養，通過自來水馴養7d，確保沉水植物生理狀態穩定。
1.2 試驗用水
選擇再生水補水河道小中河作為試驗用水，將化學需氧量、氨氮、總氮、總磷、葉綠素a、DO、水溫等7個指標作為檢測指標，探究不同沉水植物組合的水質維護效果。河水水質
1.3 試驗方法
試驗地點設置在通州小中河試驗基地，試驗水源直接抽取小中河原水。試驗水槽上部架設不銹鋼管，沉水植物種植在花盆內，花盆通過線繩固定在不銹鋼管上并自然下垂，保持沉水植物懸浮在水中。每根鋼管固定10盆植物，每盆種植2～3株植物，種植密度為30株/m2。裝置尺寸為2.0m×1.0m×1.0m。根據小中河水流情況，水深設置為0.4、0.6、0.8m，根據不同的補水周期，停留時間設置為1、3、5d，研究不同水深及停留時間條件下河道水質情況，探究不同狀態下的水質提升效果。
1.4 測定指標及檢測方法
試驗自2019年7月開始至9月結束，共設置4個組合，測定的指標包括總氮、氨氮、總磷、化學需氧量和溶解氧等，其中TN采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定，NH3-N采用納氏分光光度法測定，總磷采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定，COD采用酸性高錳酸鉀法測定。同時利用YSI多功能水質分析儀檢測水體葉綠素a、水溫、DO的變化。
對檢測結果進行權值歸一化計算，對影響水質凈化效果的環境因子進行主成分分析，DO、葉綠素a及常規指標的變化曲線采用Origin2018繪制。
2 結果與討論
2.1 不同處理單元溶解氧含量變化情況
水體中溶解氧含量與水質密切相關。試驗過程中沉水植物組合溶解氧含量每7d進行一組檢測，對檢測指標進行兩次平行測定，求均值并繪制溶解氧含量變化過程線，見圖1。不同處理單元對水體溶解氧含量影響有明顯差異，但溶解氧含量總體呈上升趨勢。水體溶解氧含量高于此水溫下的飽和溶解氧含量時，水體中沉水植物光合作用產生氧氣，導致水體氧含量上升。其中復氧能力SK>HJ>MB>HY。沉水植物在生長過程中，通過光合作用將氧氣從植物上部送至根莖，經釋放和擴散，根系周圍表現為好氧環境，使水中DO含量升高[9-10]。復氧能力的變化在一定程度上體現了植物的生長狀況。試驗后期水體中出現魚苗，說明不同沉水植物組合對受污染河道的生態修復有一定促進作用。
2.2 不同處理單元葉綠素a含量變化情況
葉綠素a含量一定程度上可以反映水體初級生產力情況，是衡量水體富營養化程度的重要指標。試驗過程中葉綠素a含量變化情況見圖2。不同沉水植物組合方式限制了水體葉綠素a含量的提升。試驗初期，隨著水溫的升高藻類生長速率加快，此時水體內藻類含量迅速增加，藻類密度達到峰值之后，受沉水植物的抑藻作用，葉綠素a含量顯著下降。姜小玉等[11]研究發現，穗狀狐尾藻、苦草、金魚藻等水生植物均有抑藻效果。試驗中不同沉水植物組合對受污染河水藻類的生長均產生抑制作用，其抑藻能力為HJ>HY>MB>SK。其原因可能是，金魚藻與黑藻繁殖速度快，水面覆蓋度高，對于光照以及水體中營養物質的吸收較藻類更具優勢，從而抑制藻類生長;金魚藻及穗狀狐尾藻可以分泌化感物質，化感物質可以起到抑制受污染河水藻類生長的作用。金魚藻借助假根與底泥相連接，通過根上部釋放的化感物質加強對受污染河水藻類的調控，改善受污染河水水質。
2.3 不同處理單元溫度變化情況
北方地區不同時段氣溫變化幅度較大，水溫影響沉水植物的生理狀態及其對污染物的凈化效果，試驗水溫變化情況見圖3。溫度是影響沉水植物凈化能力的重要環境因子，每種植物生長都有其最適宜溫度，水溫的變化直接影響不同組合方式的凈化效果。文明等[12]研究發現，黑藻具有優異的耐高溫性能，在42℃仍可正常發育。在同一溫度下，不同沉水植物水質凈化效果不同。過高的水溫會對植物的生長代謝造成不可逆的損害，影響其競爭力[13]。試驗初期，受水溫影響，植物生長代謝迅速;試驗末期，水溫降低，但仍處于沉水植物生長的適宜溫度。試驗期間，水溫整體處于沉水植物適宜的生長范圍內，水溫變化未對沉水植物的生長造成損害。
2.4 不同處理單元營養鹽變化情況
(1)不同處理單元COD的變化。COD可以反映水體受污染情況，COD數值越大，說明水體受有機物污染越嚴重。沉水植物組合對于COD的凈化效果見圖4。由圖4可以看出，受污染河水經沉水植物處理后，COD含量變化明顯。總體來看，各組合方式對受污染河水中的COD凈化均有一定效果。對試驗所得的污染物去除率進行均值計算可得，MB去除率約為28.01%，HJ約為27.85%，SK約為26.36%，HY約為 25.17%，即對COD的凈化效果MB>HJ>SK>HY。MB在5d的停留時間及0.4m水深下，COD去除率達到最大值31.14%。
