閆 濱，苗迎雪，高真?zhèn)?，?燃

（1.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)水利學(xué)院，沈陽 110161；2.黑龍江農(nóng)墾勘測設(shè)計研究院有限公司沈陽分公司，沈陽 110003）

氮、磷作為植物生長過程中必不可缺的重要營養(yǎng)元素，通常會以多種形態(tài)存在于水體中，但氮、磷濃度過高會導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，降低水質(zhì)，影響水體功能，因此長期以來脫氮除磷一直是污水凈化的首要任務(wù)。研究表明，水生植物對N、P具有很強的吸收作用，利用水生植物富集N、P是治理、調(diào)節(jié)受污染水體的有效途徑。

傳統(tǒng)的物理及化學(xué)污水處理法，雖然可以在較短時間內(nèi)改善受污染水體的情況，但并沒有從根本上解決水污染問題，且容易對水體造成二次污染，破壞生態(tài)環(huán)境，并非長久之計。與之相比，使用水生植物及水生動物凈化水質(zhì)，具有成本低，效果好，操作簡單，易于回收，安全環(huán)保，景觀性好等優(yōu)點，通過調(diào)整河流的水生態(tài)結(jié)構(gòu)，恢復(fù)自然、健康的水生態(tài)環(huán)境，使得水生態(tài)系統(tǒng)處于良性的可持續(xù)的循環(huán)當(dāng)中。

自20世紀60年代開始，德國以及其他一些發(fā)達國家學(xué)者相繼開始利用植物進行污水治理研究。當(dāng)前，已有大量的試驗證明，水生植物不僅可以通過光合作用向水體中釋放氧氣，而且水生植物在生長過程中需要吸收水體中的氮、磷等營養(yǎng)元素，同時水生植物還可以向水體中分泌化學(xué)物質(zhì)，從而對水體中的污染物質(zhì)進行分解，達到凈化水質(zhì)的目的，水生植物選擇原則，應(yīng)盡量遵循本土植物優(yōu)先、抗逆性強、生物量大，生長周期長、凈化效果好、根系發(fā)達等基本原則。

19世紀末20世紀初，我國開始使用混凝土作為建筑材料，隨著各個行業(yè)的發(fā)展，混凝土被廣泛的應(yīng)用，混凝土產(chǎn)業(yè)為人類的土木工程事業(yè)發(fā)展做出了極大的貢獻，人們在享受混凝土帶來便利的同時也逐漸意識到混凝土行業(yè)給生態(tài)環(huán)境帶來的一些問題，因此生態(tài)型多孔混凝土逐漸被人們所采納應(yīng)用。多孔混凝土是指由粗骨料、膠凝材料、外加劑、水等材料按照一定的配比，經(jīng)拌合工藝拌制而成的一種多孔輕質(zhì)混凝土，因此又被稱為無砂混凝土、生態(tài)混凝土、透水混凝土和大孔徑混凝土等，其具有透水、透氣、密度小等特點，而且具有一定的強度和抗沖刷能力，使得邊坡在穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，可以為水生動植物的生長繁殖提供環(huán)境，提高系統(tǒng)內(nèi)的生物多樣性，從而提高水體自凈能力，達到凈化水質(zhì)的目的。

現(xiàn)已有部分學(xué)者將水生動植物與多孔混凝土土結(jié)合凈化水質(zhì)，并取得了良好的凈化效果，將水生動植物與多孔混凝土綜合應(yīng)用，不僅可以降低普通混凝土給生態(tài)環(huán)境造成的一些不利影響，也可以充分發(fā)揮水生動植物的生態(tài)優(yōu)勢，具有很好的經(jīng)濟適用性和發(fā)展空間。目前，大量的研究主要集中于單一水生植物對受污染水體的凈化方面，但水生植物間合理搭配的凈水效果顯著優(yōu)于單一植物。已有研究成果表明，香蒲、菖蒲、睡蓮、金魚藻對污水中氮、磷具有良好的凈化效果。底棲動物螺螄屬于貝類，可以直接吸收水體中的部分有機物，且主要以藻類為食，也可起到凈化水質(zhì)的作用；水生植物和螺螄組合對富營養(yǎng)化水體、池塘污水和農(nóng)田污水中的N、P、COD等具有良好的去除效果。

因此，本試驗選取香蒲、菖蒲、睡蓮、金魚藻4種水生植物，將各植物進行分組，分別與水生動物螺螄，生態(tài)型多孔混凝土聯(lián)合應(yīng)用，研究各植物及其組合對污水中TN、TP的凈化效果，各植物體對TN、TP的吸收作用，篩選出污水凈化效果最優(yōu)的組合，以期將最優(yōu)水生植物組合與多孔混凝土護岸協(xié)同，多維度凈化和修復(fù)受污染水體，促進河湖生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試植物和動物 本研究選擇挺水植物香蒲（

Typha orientalis Presl

）、菖蒲（

Acorus calamus L

）、浮葉植物睡蓮（

Nymphaea tetragona

）、沉水植物金魚藻（

Ceratophyllum demersum L

）為供試水生植物，選擇底棲動物螺螄增加生物多樣性，增強凈水效果。

試驗前期，將購入的水生植物與水生動物進行預(yù)培養(yǎng)。水生植物預(yù)培養(yǎng)后選取生長狀況良好、無病蟲害的的植株清洗干凈，修剪整齊，分成兩份，一份用于測定植物的生物量初始值以及植物莖葉與根系的氮磷含量的初始值，一份用于水質(zhì)凈化能力測試。將準備好的水生植物植入多孔混凝土試塊提前預(yù)留出的孔洞中；選擇大小相近的螺螄放入試驗容器內(nèi)，使初始生物量大致保持相近，減少試驗誤差。

1.1.2 多孔混凝土制備 粗骨料采用粒徑為15~25mm的碎石；水泥采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥；硅灰使用92%混凝土專用微硅粉；減水劑為聚羧酸高性能減水劑；拌和用水為沈陽市城市自來水。

本試驗多孔混凝土采用的骨膠比為5，水膠比為0.27，硅灰使用量為水泥質(zhì)量的10%，減水劑用量為膠凝材料質(zhì)量的0.16%。多孔混凝土尺寸為100mm×100mm×100mm，多孔混凝土中間預(yù)留出直徑為30mm，高度為100mm的孔洞，多孔混凝土拆模后經(jīng)過28d養(yǎng)護，通過抗壓試驗，強度可達到15MPa，滿足護坡對于多孔混凝土的強度要求。制備多孔混凝土的原材料用量為：粒徑20mm優(yōu)質(zhì)卵石粗骨料1521kg·m，P.O42.5普通硅酸鹽水泥286kg·m，硅灰28.6kg·m，減水劑0.504kg·m，水85kg·m。

1.1.3 污水配置 采用人工配置方式配制本試驗的供試污水，使用某品牌的氮肥和磷肥作為污水中N、P的來源，采用沈陽市城市自來水配制污水。配制污水前測試自來水中的TN、TP含量為0，不會對試驗產(chǎn)生干擾。參考我國市政污水中的N、P濃度標(biāo)準《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準》（GB3838-2002），確定最終配制污水中TN濃度為9.28mg·L，TP濃度為0.96mg·L。

1.2 試驗設(shè)計

多孔混凝土與水生植物不同配置聯(lián)合應(yīng)用凈化水質(zhì)試驗分組情況見表1。試驗于沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)水利學(xué)院水工實驗室內(nèi)進行，試驗容器為完全相同的矩形斷面透明收納箱（600mm×450mm×370mm）。試驗初，在試驗容器內(nèi)鋪上10cm厚底泥以大致模擬天然河道的河底情況，每組的試驗廢水為上述配置好的人工廢水30L。在每個箱子里放入已經(jīng)養(yǎng)護好的多孔混凝土4塊，含有水生植物的試驗組在多孔混凝土預(yù)留好的孔洞內(nèi)植入相應(yīng)的水生植物，植物根系要深入到底泥之中，以保證植物生長。每個試驗組中的植物種類不同，但保證總生物量相同。依據(jù)參考文獻，在每個試驗箱內(nèi)放入5只大小相近[總重為(120±5)g]的螺螄，以增加生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性。每個水箱中配置功率為10W的水泵實現(xiàn)水體循環(huán)，流量為400L·h。不同植物組配試驗凈化水質(zhì)效果見圖1。

表1 多孔混凝土與水生植物不同組配水質(zhì)凈化試驗方案
Table 1 Experimental plan of water purification by different combination of porous concrete and aquatic plants

?

圖1 不同植物組配試驗圖片F(xiàn)igure 1 Pictures of different plant combinations

1.3 樣品采集及測定

試驗周期為49d，于實驗室的自然光照下進行，每隔7d取1次水樣，每次取樣100mL，取樣時間固定為10∶00開始，為保證水位不變，自然蒸發(fā)和取樣消耗的水量用蒸餾水補充。

依據(jù)《水和廢水監(jiān)測分析方法》(第4版)中相關(guān)方法，對水樣中的TN和TP進行檢測，其中TN的檢測方法為堿性過硫酸鉀消解—紫外分光光度法，TP的檢測方法為鉬酸銨分光光度法。

在水質(zhì)凈化模擬試驗開始前，分別選取大小均勻，長勢良好的各試驗水生植物，將所選取水生植物用蒸餾水清洗后晾干，按照根和莖葉分開處理，分別放入烘箱中105℃殺青30min，80℃條件下烘至恒重。將上述處理后的根和莖葉分開研磨至粉末，分別儲存于封口袋中。試驗結(jié)束后再次選取試驗組中長勢良好的各水生植物帶根系采集，采用上述方法進行處理。處理好的植物樣品先采用濃硫酸-過氧化氫法消解，然后采用奈氏比色法測定植物各部位TN，采用釩鉬黃吸光光度法測定TP。

每次測量取3組樣品重復(fù)測定，以減少試驗誤差。

1.4 指標(biāo)計算

污水中TN、TP的去除率

R

計算方法為：

式中：

C

為污水中TN、TP的初始濃度（mg·L）；

C

為第

i

次取水所測的污水中TN、TP濃度（mg·L）。植物各部分TN、TP濃度含量

C

的計算方法為：

植物各部分TN、TP含量增長率

G

的計算方法為：

式中：

C

為植物體各部分TN、TP的初始濃度（mg·g）；

C

為試驗結(jié)束時植物體各部分TN、TP的最終濃度（mg·g）。植物體中TN、TP累積凈重

C

′的計算方法為：

式中：

C

為植物體各部分TN、TP的初始濃度（mg·g）；

M

為植物體各部分初始生物量（g）；

C

為試驗結(jié)束時植物體各部分TN、TP的最終濃度（mg·g）；

M

為植物體各部分最終生物量（g）。

2 結(jié)果與分析

2.1 污水中TN的去除效果分析

由圖2可知，不同水生植物種類及其配置方式對水體中TN的凈化效果具有較大差異，試驗組的凈化效果均優(yōu)于K1和K2對照組；在試驗過程中的同一時間點，試驗組的TN濃度均低于對照組，說明水生動植物以及多孔混凝土形成的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)提高了污水凈化的效果。由于水體的自凈作用，空白對照組K1在試驗結(jié)束時對污水中TN的去除率達38.94%。由圖2a可知，TN去除率大小順序依次為A1、A4、A3、A2，去除率分別為85.26%、80.92%、79.86%、73.97%。從單一植物配置條件來看，香蒲組對污水中TN的去除效果最好，菖蒲組最差。由圖2b可知，TN去除率大小順序依次為B3、B2、B1、B4、B5、B6，去除率分別為90.06%、89.78%、87.26%、84.09%、83.47%、60.14%。從兩種植物組合配置條件來看，香蒲+金魚藻的組合凈化TN的效果最好，且含有香蒲的組合凈化效果優(yōu)于不含香蒲的組合，再次證明，香蒲對于TN的去除具有較好的效果。睡蓮+金魚藻的組合對TN的凈化效果最差，且遠不及此兩種水生植物單獨種植時的凈化效果。該組合在試驗后期，金魚藻的生長狀況較差，這是由于金魚藻是一種喜光的沉水植物，但隨著試驗的進行，同組的睡蓮葉片逐漸伸展變大，部分遮擋了金魚藻生長所需的光照。試驗表明，金魚藻和睡蓮兩種水生植物不適宜近距離種植。由圖2c可知，TN去除率大小順序依次為C2、C1、C3、C4，去除率分別為93.75%、90.97%、84.97%、82.40%；當(dāng)4種水生植物完全組合時，TN濃度變化趨勢如圖2d，水體中TN的去除率為92.11%。在所有組合中，對污水中TN凈化效果最好的是香蒲+菖蒲+金魚藻3種植物組合配置的C2，凈化效果最差的是睡蓮+金魚藻組合B6?？瞻讓φ战MK1的TN去除率是38.94%，多孔混凝土對照組K2的TN去除率是50.32%。

圖2 多孔混凝土與水生植物不同組配對水體中TN的凈化效果Figure 2 Purification effect of different combinations of porous concrete and aquatic plants on TN

試驗結(jié)果顯示，各試驗組對TN的凈化效果遠好于對照組，表明水生動植物的存在大大提高了水質(zhì)凈化的能力，不同的植物組合對TN的去除效果具有顯著差異，綜合來看，多種水生植物組合配置對水質(zhì)凈化的效果更好，但并非絕對，不同植物植物之間具有共生、互生、互斥等生長特性，植物搭配種植也可能會造成競爭生態(tài)位或抑制彼此生長等不利影響。香蒲在4種植物中對TN的凈化效果最優(yōu)，含有香蒲的植物組合凈化TN的效果更好，因此在實際應(yīng)用中可以優(yōu)先考慮使用香蒲凈化污水中TN。多孔混凝土對照組的TN去除率優(yōu)于空白對照組，說明多孔混凝土本身也具有凈化污水中TN的作用，是一種生態(tài)友好型材料，可以在實際工程項目中加以應(yīng)用。

2.2 不同植物對污水中TN的吸收效果

由表2可知，各水生植物在試驗結(jié)束時，莖葉部分和根系部分的TN含量均有了一定程度的增加，各植物對TN的吸收作用均以莖葉部分為主，且莖葉部分TN累積含量占整株吸收TN含量的58.15%~71.96%，4種水生植物莖葉部TN含量增長率分別為：香蒲48.92%>金魚藻41.06%>睡蓮38.54%>菖蒲35.07%，挺水植物香蒲莖葉部為4種水生植物莖葉部TN含量增長率最高。根系部對于TN的吸收效果較莖葉部稍差，莖葉部TN累積量是根系部的1.39~2.57倍。4種水生植物根系部TN含量增長率分別為：香蒲43.27%>睡蓮28.96%>菖蒲25.00%>金魚藻0（由于沉水植物金魚藻沒有明顯根系，因此只測定其莖葉部的TN含量），香蒲根系部為4種水生植物根系部TN含量增長率最高。香蒲不論是莖葉部或根系部，對TN的吸收效果均位于4種水生植物之首。

表2 4種水生植物不同部位對污水中TN的吸收情況
Table 2 Absorption of TN in sewage by different parts of aquatic plant

?

2.3 污水中TP的去除效果分析

由圖3可知，不同的水生植物種類及其配置方式對水體中TP的凈化效果差異顯著，且凈化效果均優(yōu)于K1和K2對照組；在試驗過程中的同一時間點，試驗組的TP濃度均低于對照組，說明水生動植物以及多孔混凝土的存在提高了污水凈化的效果。由于水體的自凈作用，空白對照組K1在試驗結(jié)束時對污水中TP的去除率達33.81%。在單一植物配置組中，TP濃度變化見圖3a，4種水生植物對污水中TP的去除率大小排序為：A2、A1、A3、A4，去除率分別為80.01%、73.60%、72.15%、70.85%，其中菖蒲對于TP的去除效果最優(yōu)，金魚藻最差。而在對TN的凈化試驗中，菖蒲表現(xiàn)最差，金魚藻表現(xiàn)較好。因此可以看出，同一種植物對于不同的污染元素具有不同的凈化優(yōu)勢。由圖3b可知，TP去除率大小順序依次為B1、B4、B2、B5、B3、B6，去除率分別為85.33%、84.60%、81.41%、75.12%、74.19%、63.37%。從兩種水生植物組合配置條件來看，菖蒲+香蒲組合對TP的凈化效果最好，且含有菖蒲的植物組合凈化TP的效果普遍優(yōu)于其他組合，再次證明菖蒲對污水中TP的去除具有重要作用。睡蓮+金魚藻的組合去除TP的效果最差，原因同該組合配置凈化TN效果最差一致。兩種水生植物組合配置后，整體上凈化TP的效果優(yōu)于單一植物配置試驗組，但植物間的相互作用有時也會極大地影響其凈化效果，例如睡蓮與金魚藻的試驗組合。由圖3c可知，TP去除率大小順序依次為C1、C2、C4、C3，去除率分別為89.31%、86.49%、79.18%、76.25%。當(dāng)4種水生植物完全組合時，TP濃度變化如圖3d，TP的去除率高達90.57%。在所有試驗組中，對TP凈化效果最好的是4種植物組合配置組D，凈化效果最差的是睡蓮+金魚藻組合B6?？瞻讓φ战MK1的TP去除率是33.81%，多孔混凝土對照組K2的TP去除率是41.47%。水生植物的多樣性提高了該試驗組的凈化能力，增強植物間的相互作用，削弱植物間的不利影響，達到更好的凈化效果。

圖3 多孔混凝土與水生植物不同組配對水體中TP的凈化效果Figure 3 Purification effect of different combinations of porous concrete and aquatic plants on TP

試驗結(jié)果顯示，各試驗組對TP的凈化效果遠好于對照組，不同的植物組合對TP的去除效果具有顯著差異，綜合來看，多種水生植物的配置組對水質(zhì)凈化的效果更好，但植物間的相互作用會對凈化效果產(chǎn)生較大影響。菖蒲在4種植物中對TP的凈化效果最優(yōu)，含有菖蒲的植物組合凈化TP的效果更好，因此在實際應(yīng)用中可以優(yōu)先考慮使用菖蒲凈化污水中TP。多孔混凝土對照組的TP去除率優(yōu)于空白對照組，說明多孔混凝土也具有一定凈化水體中TP的能力。

2.4 不同植物對污水中TP的吸收效果

由表3可知，4種水生植物在試驗結(jié)束時，莖葉部和根系部的TP含量均有不同程度增加。金魚藻作為沉水植物，并無明顯根系，故在測定植株TP含量時只測其莖葉部分。4種水生植物對水體中TP的吸收均以根系部為主，且根系部TP累積含量占整株吸收TP含量的56.67%~64.81%。4種水生植物莖葉部TP增長率大小順序依次為：菖蒲21.08%>香蒲13.48%>睡蓮11.40%>金魚藻9.38%，挺水植物菖蒲莖葉部對污水中TP的吸收效果最好，金魚藻莖葉部對TP的吸收效果最差，這與2種植物對TN的吸收表現(xiàn)相差較大。4種水生植物根系部對TP吸收效果較莖葉部更好，除沉水植物金魚藻外，根系部TP累積含量是莖葉部的1.31~1.84倍，增長率大小順序依次為：菖蒲25.51%>香蒲21.47%>睡蓮15.60%>金魚藻0，排序與莖葉部一致。盡管各植物對TP的吸收均以根系部為主，但受各植物自身生物量的影響，4種水生植物的TP含量凈重仍以莖葉部為主，這一點與龐慶莊等的研究結(jié)果基本一致。

表3 4種水生植物不同部位對污水中TP的吸收情況
Table 3 Absorption of TPin sewage by different parts of aquatic plant

?

2.5 多孔混凝土水質(zhì)凈化效果分析

已有大量研究表明，多孔混凝土自身對水體中的TN、TP、金屬元素等污染物質(zhì)具有良好的去除效果，其特殊的孔隙結(jié)構(gòu)可以為水生動植物、微生物提供生存空間，從而更好的發(fā)揮凈化水質(zhì)、改善生態(tài)環(huán)境的能力。

本研究針對多孔混凝土的凈化作用曾做過相關(guān)試驗研究。閆濱等在實驗室條件下，研究水生植物香蒲、荷花以及水生動物螺螄聯(lián)合應(yīng)用后對污水中TN、TP、COD的凈化效果，以及將多孔混凝土與上述水生動植物復(fù)合應(yīng)用后對污水中TN、TP、COD的凈化效果，試驗結(jié)束時，水生動植物聯(lián)合應(yīng)用后對水體中上述污染元素的去除率分別為85.71%、85.88%和86.66%，但水生動植物與多孔混凝土應(yīng)用后對污水中TN、TP、COD的去除率則分別達87.50%、88.89%和86.70%。

試驗結(jié)果表明，多孔混凝土+水生生物的組合對試驗污水中污染元素的去除相對于水生生物組效果更佳，多孔混凝土可以為水生動植物提供生存空間，促進了該復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)對水體的凈化效果，說明多孔混凝土具有良好的生態(tài)效應(yīng)。

基于上述研究，本試驗并未設(shè)置單獨的水生植物試驗組，而設(shè)置單獨的多孔混凝土對照組K2，與空白對照組K1形成對比，分析多孔混凝土自身的凈化能力，多孔混凝土對照組可與A1~D試驗組形成對照，突出各水生植物及其組合在水質(zhì)凈化效果中的作用。

空白對照組和多孔混凝土組水體中TN、TP濃度變化見表4和表5。在空白對照組K1中，由于水體的自凈作用，污水中TN、TP濃度整體呈現(xiàn)緩慢降低的變化趨勢，TN濃度由9.28mg·L降低為5.67mg·L，去除率為38.94%，TP濃度由從0.96mg·L降低到0.64mg·L，去除率為33.81%；在多孔混凝土對照組K2中，污水中TN、TP濃度整體呈現(xiàn)逐漸降低的變化趨勢，TN濃度由9.28mg·L降低為4.61mg·L，去除率為50.32%，TP濃度由0.96mg·L降低到0.56mg·L，去除率為41.47%。通過對比各組21d和28d數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，空白對照組中的TN、TP濃度和多孔混凝土對照組中的TN濃度均有小幅度的上升，多孔混凝土對照組中的TP濃度降低不明顯，分析原因可能是基質(zhì)土中的部分氮、磷元素被釋放到水體中，導(dǎo)致空白對照組及多孔混凝土對照組中呈現(xiàn)TN、TP濃度上升或降低不明顯的現(xiàn)象。與曾樂媛（2016）關(guān)于黑藻、大薸、再力花、黃花鳶尾、香蒲五種水生植物對水質(zhì)凈化效果的研究中，于試驗23d檢測水樣時，各組合TP濃度呈現(xiàn)上升趨勢的原因分析一致。與完全的空白對照組相比，多孔混凝土的存在大大提高了水體的凈化效果，多孔混凝土的水質(zhì)凈化功能主要體現(xiàn)為：（1）物理作用，多孔混凝土具有特殊的孔隙結(jié)構(gòu)和較大的比表面積，這些特點使其具有良好的過濾和吸附功能；（2）生化作用，多孔混凝土內(nèi)部大量的孔隙結(jié)構(gòu)可以為水體微生物提供生存繁殖的空間，已有研究表明，多孔混凝土表面形成的生物膜（圖4）含有大量微生物群落，豐富的微生物對水體中污染物的降解具有重要的作用；（3）化學(xué)作用，由于多孔混凝土是由粗骨料、水泥、添加劑等按照一定的工藝制成的，水泥作為混凝土的組成成分之一，其浸泡在水中后會析出大量Ca(OH)，Ca(OH)可以使水體中的膠體物質(zhì)脫穩(wěn)絮凝后沉淀下來，從而起到凈水作用。

圖4 多孔混凝土表面生物膜Figure 4 Organisms layer on porous concrete surface

表4 空白對照組中TN、TP的濃度變化情況
Table 4 Concentration changes of TN and TP in blank control group (mg·L)

?

表5 多孔混凝土組中TN、TP的濃度變化情況
Table 5 Concentration changes of TN and TPin porous concrete group (mg·L)

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上述研究表明，多孔混凝土不僅自身具有一定的水質(zhì)凈化能力，其特殊的孔隙結(jié)構(gòu)可以為水生植物、水生動物以及微生物提供良好的生存環(huán)境。栽植于多孔混凝土中的水生植物可以直接吸收水體中的氮、磷等營養(yǎng)元素，多孔混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)以及孔隙中的植物根系可以起到吸附、過濾水體中顆粒態(tài)氮、磷及有機物的作用，附著在多孔混凝土表面的水生動物螺螄通過濾食作用去除水體中部分有機物，多孔混凝土內(nèi)外表面形成的生物膜對水體中的污染物質(zhì)具有較好的降解作用，因此，多孔混凝土的應(yīng)用極大的提高了該復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的水質(zhì)凈化能力，表明多孔混凝土具有良好的生態(tài)效應(yīng)。

3 討論與結(jié)論

高建明等通過模擬實際封閉水域，利用室內(nèi)凈水裝置，研究多孔混凝土與水生植物黃花水龍，水生動物螺螄綜合應(yīng)用對水質(zhì)的凈化效果，發(fā)現(xiàn)多孔混凝土與水生動植物應(yīng)用后其整體的凈水效果大大提升，但該試驗僅采用黃花水龍一種水生植物，較為單一，本試驗則立足于挺水植物、浮水植物和沉水植物選擇試驗對象，使試驗組合更具多樣性。閆濱等研究水生植物香蒲、荷花和水生動物螺螄與多孔混凝土組成的生態(tài)系統(tǒng)對水質(zhì)的凈化能力，其研究發(fā)現(xiàn)水生生物與多孔混凝土組合應(yīng)用后，提高了對試驗污水的凈化效果，遠遠優(yōu)于純植物對照組，且多孔混凝土表現(xiàn)出良好的生態(tài)適應(yīng)性，但仍存在試驗組合較為單一，未設(shè)置多孔混凝土對照組的問題。本研究則將多孔混凝土與選取的水生植物進行所有可能的試驗組合，并設(shè)置多孔混凝土對照組，結(jié)果發(fā)現(xiàn)多孔混凝土與水生生物組合后，其凈化能力均高于對照組，且多孔混凝土的生態(tài)表現(xiàn)較好，為水生動植物提供了良好的生存環(huán)境，本結(jié)論與閆濱等的研究結(jié)果較為一致。朱健等選用鳳眼蓮、美人蕉、黃花水龍3種水生植物和多孔混凝土進行凈化水質(zhì)室內(nèi)試驗研究，發(fā)現(xiàn)不論是單一水生植物還是多孔混凝土與不同的水生植物組合對水體中不同污染物的去除效果均有較大差異，且隨著試驗時間的延長，生長狀態(tài)不好或腐爛的植物對水質(zhì)凈化還會產(chǎn)生負面影響。本研究同樣發(fā)現(xiàn)，無論單一植物還是多種植物進行組合均能一定程度上凈化污水，但由于金魚藻生長狀態(tài)較差，導(dǎo)致含有金魚藻的組合凈化效果不佳，盡管本研究選取的植物不同，但是試驗結(jié)論與朱建等的研究較為一致。

本研究在前人研究的基礎(chǔ)上增加了水生植物的種類與組配方式，與多孔混凝土聯(lián)合應(yīng)用凈化水質(zhì)。研究結(jié)果表明，多孔混凝土與不同的水生植物及水生植物組合對水體中TN、TP的去除具有較大差異，多孔混凝土與3種植物配置組中的香蒲+菖蒲+金魚藻組合后對TN的去除效果最好，去除率為93.75%，與2種植物配置組中的睡蓮+金魚藻組合后對TN的凈化效果最差，去除率為60.14%；多孔混凝土與香蒲+菖蒲+睡蓮+金魚藻4種植物完全組合對TP的去除效果最佳，去除率為90.7%，多孔混凝土與睡蓮+金魚藻組合后對TN的凈化效果最差，去除率為63.37%。4種水生植物對TN的吸收均以莖葉部為主，香蒲莖葉及根系部TN濃度增長率均最大，分別為48.92%和43.27%，表明香蒲不論是莖葉部或根系部都對TN具有較好的吸收效果；TP的吸收主要以根系部為主，菖蒲莖葉及根系部TP濃度增長率均最高，分別為21.08%和25.51%，表明菖蒲不論莖葉部或根系部均對TP具有較好的吸收效果。多孔混凝土對照組中TN、TP濃度均高于空白對照組，說明多孔混凝土自身具有一定的水質(zhì)凈化能力，且種植于多孔混凝土中的水生植物生長狀況良好，水生動物螺螄表現(xiàn)正常，多孔混凝土表面覆有大量生物膜，體現(xiàn)出多孔混凝土良好的生態(tài)性能。針對河流水系自然生態(tài)的恢復(fù)和保護，為達到生態(tài)性與安全性相統(tǒng)一，將不同配置水生植物與多孔混凝土護岸協(xié)同修復(fù)受污染水體，對促進河湖生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)具有重要的意義和推廣應(yīng)用價值。