兰州城市学院，地理与环境工程学院，甘肃 兰州

收稿日期：2021年9月12日；录用日期：2021年10月14日；发布日期：2021年10月21日

摘要

水葫芦生长快、繁殖能力强、抗性强，对于污水中的污染物具有一定的吸收能力。水葫芦在含有染料污水、富营养化水体、工业废水(重金属)以及生活污水中对污染物有吸收能力，总结其对各类污水处理的效果，旨在为植物修复水体方法研究提供文献参考。

关键词

水葫芦，染料，富营养化，工业废水(重金属)，生活污水

Research Progress of Water Hyacinth on Wastewater Purification

Xintong Chen, Meng Zhao, Bin Yue^*, Guohua Chang

College of Geography and Environmental Engineering, Lanzhou City University, Lanzhou Gansu

Received: Sep. 12^th, 2021; accepted: Oct. 14^th, 2021; published: Oct. 21^st, 2021

ABSTRACT

Water hyacinth has the characteristics of fast growth, strong reproductive ability and strong resistance, and has a certain absorption capacity for pollutants in sewage. The absorption capacity of water hyacinth to pollutants in dye wastewater, eutrophication water body, industrial wastewater (heavy metal) and domestic sewage was compared. Its effects on various types of sewage treatment are summarized. The aim is to provide literature references for research on phytoremediation of water bodies.

Keywords:Water Hyacinth, Dye, Eutrophication, Industrial Wastewater (Heavy Metals), Sewage

Copyright © 2021 by author(s) and Hans Publishers Inc.

This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0).

http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

1. 引言

水葫芦(Eichhornia crassipes Sloms)正式名：凤眼蓝，也叫水浮莲。1901年，凤眼莲被引入中国作为一种观赏性植物。属于多年生草本植物，通常其根生于淤泥或水表浮生，属于雨久花科，南美洲亚马逊河流域是它的原产地 [1]。

水葫芦原产于巴西，现主要分布于我国华北、华东、华中和华南等地。它喜欢温暖、潮湿、阳光充足的环境，适应性强，有一定的抗寒性。他出生在海拔200~1500米的池塘、沟渠和稻田里，它也广泛生长在亚洲热带地区。它也被广泛用于家禽等的饲料，还可药用，具有清凉解毒、除湿祛风热等功效。此外，因含有大量木质素与纤维素，水葫芦还是不错的发酵底物。它也可以被当作水源净化物，因为其可以很好地吸附水体中的重金属、氮、磷等物质 [1]。

黄乐等 [2] 在众多国外研究者的研究中发现，国外在水葫芦净化水体的研究上主要是针对无机物、有机物和重金属的去除，且国外对水葫芦在能源应用方面研究也颇多，发现水葫芦可以被用来制作生物燃料，干粉生产煤用型燃煤，用于燃煤电厂的共烧。然而国内在水体净化研究进展则如下。

2. 水葫芦对污水中染料的吸收效果

染料废水中含有多种具有生物毒性或“三致”性能的有机物，可能造成水生生物群落的毁坏。合成染料通常具有复杂的芳香分子结构，这些结构使染料分子更加稳定，难于被生物降解。因此，染料废水的有效治理对人类健康和环境保护都有着重要的意义 [3]。

目前有关水葫芦对污水中染料的吸收方法及效果如表1。

表1. 水葫芦对污水染料的去除

通过相关文献可知，水葫芦对分散黄、活性蓝、PVA、十二烷基苯磺酸钠、亚甲基蓝、刚果红、甲基蓝均有去除效果。对于同一种染料，不同状态下的水葫芦对染料的去除效果不同。例如陈道建和邱罡的研究发现，对于亚甲基蓝染料采用动态吸附和生物吸附时，动态吸附效果更好。

3. 水葫芦对水体富营养化的净化效果

目前，随着现代化进程与民众生活水平的提高，各种点源、面源的富营养化物质，通过各种形式 向水体富集，导致了水体富营养化并爆发“水华”，极大地破坏了水体的生态平衡，对水体生物多样性和安全产生灾难性后果 [7]。因此，水体富营养化治理成为了当前环境治理的热点之一。目前有关水葫芦对水体富营养化的净化效果如表2。

表2. 水葫芦对水体富营养化的净化效果

从上述数据可见水葫芦可以显著抑制富营养化藻类的生长，对于富营养化水体具有一定的净化作用。以普通水葫芦和紫根水葫芦为研究对象 [8]，验证其对水体富营养化的净化效果，结果表明紫根水葫芦和水葫芦对富营养化水体中的TN、NH₃-N和TP的都可达80%以上。另有研究发现 [9] 在几中水生植物和生物同时处理水体富营养化时，发现与水葫芦组合的效果会更好。水葫芦、水花生和鲢鱼均可减少水体中藻类总生物量，其中水葫芦+鲢鱼组合的效果最好，可达到一定的净化作用。通过向模拟的水体富营养化的水槽中投放不同数量的水葫芦，来研究水葫芦在富营养化水体中的生态修复效果。结果发现在模拟试验中，不向水槽中投放水葫芦的对照系统中叶绿素最大浓度为434.6 mg/m³，而向水槽中投放水葫芦的系统中叶绿素浓度最大浓度分别降为285.0和119.0 mg/m³。

4. 水葫芦对工业废水中重金属的净化作用

重金属(如含镉、镍、汞、锌等)废水是对环境污染最严重和对人类健康危害最大的工业废水之一，重金属废水是一种具有强毒性、致癌性、致突变性、难降解及易富集等特性的废水，具有毒效性、长期持续性、生物不可降解性等特点，对人民群众的生命健康带来极大地威胁 [11]。工业废水中又以重金属污染较为严重。

目前水葫芦对水体中重金属的去除效果的研究有关文献见表3。

表3. 水葫芦对重金属的去除效果

通过相关文献发现水葫芦相对于其他水生植物，对于铅的富集有着更好的效果。纪美辰 [12] 等选取了常见的3种水生植物鸢尾、菖蒲、水葫芦，采用水培方法，研究不同植物对Pb²⁺的抗性。研究发现，在各个浓度条件下，水葫芦的富集系数和富集量最大，且对铅污染的抗性较强，富集量的大小关系为水葫芦 > 鸢尾 > 菖蒲。使用普通水葫芦和紫根水葫芦去除3种重金属，紫根水葫芦对镉、铅、锌这3种重金属的去除能力显著强于普通水葫芦，且对这3种重金属的去除率均在70%以上，被普通水葫芦和紫根水葫芦吸收的重金属，绝大部分不会被再次释放到外界环境中。说明利用水葫芦去除水中重金属是绿色环保的，不会造成二次污染。与此同时更加经济环保。

5. 水葫芦对生活污水的净化作用

城市生活污水主要来自家庭、商业、服务行业及其他城市公用设施等，目前我国每年近九成的废水未经处理就直接排出，严重影响对河流水及饮用水水源安全 [16]。近年来，水污染问题越来越受到人们的关注，寻求经济有效的污水处理方案已经成为热点课题。特别对于经济基础薄弱的地区，大部分的生活污水未经处理就直接排放到环境中，成为居住周边环境污染的重要来源。生活污水中含有大量的氮、磷、有机物等污染成分，对人体健康和生态系统有很大的危害。植物修复因其具有低成本、低能耗的优点受到人们的广泛关注 [17]。水葫芦对水中污染物的富集能力在水生植物中是最强的已得到业内公认 [18]。

表4. 水葫芦对生活污水的净化

目前有关水葫芦对生活污水净化的研究如表4，相关文献表明水葫芦相对于其他大型植物，对生活污水中的CON、TN、TP的降解能力更好。许巧玲 [19] 等发现水葫芦、美人蕉、花叶芋、剑兰和万寿菊5种植物对生活污水中COD、TN、TP 的降解能力，试验初期结果表明，水葫芦对COD的降解效果最为明显高达95%，对TN的去除率达34.1%是5种植物中效果最好的，对TP的去除效果也显著可高达49.3%。水葫芦对生活污水水体中浊度、水中总氮、总磷、氨氮、CODcr均有较好的净化效果。生长在动态水体中的水葫芦，对水体的浊度、总氮、氨氮的去除效率更强。

6. 水葫芦对不同污染水体净化效果分析

研究发现水葫芦对水体中染料的去除效果相对较低，对水体富营养化TN、NH₃-N、TP的去除显著可达80%以上。对于水体中重金属的去除效果较为显著，对Cu、Zn的去除几分钟高达80%，对于Cr和Pb的去除效率也均在70%以上。对于生活污水来说水葫芦的计划效果更为显著，对COD、总磷、总氮、氨氮的去除效率均在80%~90%以上。

7. 结语

植物修复是利用绿色植物来转移、容纳或转化污染物使其对环境无害。通过植物的吸收、挥发、降解、稳定等作用，净化含有重金属、有机物或放射性元素污染的土壤及水体，来达到净化环境的目的，因而植物修复被认为是一种很有潜力、正在发展的清除环境污染的绿色技术。

在水生植物中，水葫芦的生长快、繁殖能力强、抗性好、吸收能力较好，被广泛运用于各种污水的处理。本文介绍了利用水葫芦对于含染料废水、含重金属废水、富营养化水体和生活污水的净化效果。但利用水葫芦净化水体污染的研究还不是很广泛，机理研究的还不甚多，例如对于水体中酚类、石油类、芳烃类的污染物的吸收能力研究还甚少，可待进一步研究探讨。因其繁殖能力强，可能大量繁殖，阻塞河道，消耗水中氧气破坏水质。因此如何能高效环保地利用水葫芦净化污水也成了研究的热点之一。

基金项目

本科生科研创新基金项目2020-11水葫芦对苯酚的吸收效果。2020年甘肃省高等学校创新基金项目2020A-124微藻纳米炭球材料强化水体重金属吸附性能研究。

文章引用

陈馨彤,赵 盟,岳 斌,常国华. 水葫芦对污水净化效果研究进展
Research Progress of Water Hyacinth on Wastewater Purification[J]. 环境保护前沿, 2021, 11(05): 1020-1025. https://doi.org/10.12677/AEP.2021.115122

参考文献