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121科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald 环 境 科 学由于人工湿地技术能有效地处理多种多样的废水,对负荷变化适应能力强,氮、磷去除效率高。
植物是湿地的重要组成部分,在调查该地区能正常生长且耐污能力强的水生植物的基础上,选择适宜的人工湿地植物种类对于提高湿地的污水净化功能有着重要的意义[1]。
本文通过对比水鳖、荆三棱、芦苇、香蒲四种水生植物对污染水体的不同净化效果,旨在对湿地植物的选择提供一定基础研究。
1 材料与方法本实验采用水鳖、香蒲、芦苇和荆三棱等四种水生植物进行水培实验,将各塑料箱体清洗干净,将4种植物样品根部淤泥彻底清洗干净。
用大约3～5cm厚的砾石埋压植物根部,将配制好的人工配制的水样等量倾倒于各箱体中,依次进行处理时间为1、2、3、4、8天的净化试验。
植物的种植量为低密度培植,每箱植物均选择大小、高度相近的每种植物各五株,用石子对植物的根系进行压埋,防止植物倒伏、死亡。
水鳖的水面覆盖率为30%。
经植物净化后的水样用虹吸法采集于聚乙烯塑料瓶中进行水质分析。
测p H 值采用pH -3C型pH 计;DO采用硫代硫酸钠标准溶液滴定法测定。
C O D c r 、总磷T P 、氨氮NH 4+-N、总氮T N 测试方法均按国家环保局编制的《水和废水监测分析方法进行》[2]。
2 数据汇总与分析依据各植物系统对人工配水的净化数值绘制下图1,从图上可以清晰看出各植物对水体的净化作用。
其中pH和DO计算的是与第一天相比的变化率,C O D 、N H 4+-N 、TN、TP 计算的是与第一天相比的去除率。
从图1可以看出,可以看出各系统内的pH变化趋势均为上升,且上升速度因植物种类的不同而各有差异。
但4天后各植物系统内的pH值开始下降,在第8天时,各植物系统的p H 值均低于对照水样。
变化的原因是水生植物对N H 4+-N 的吸收导致水中p H 降低,因为植物根部在吸收阳离子的同时释放出H+,即伴随着有机酸的产生[3],并且硝化作用的进行也使水中H+增加。
七种植物的人工湿地处理生活污水的研究
鲁敏;曾庆福
【期刊名称】《武汉纺织大学学报》
【年(卷),期】2004(017)002
【摘要】研究香蒲、美人蕉、灯芯草、芦苇、菖蒲、茭白和黄花鸢尾这7种武汉地区常见湿地植物对生活污水的处理效果,分别实验停留时间为1天,3天和7天时的处理效果.研究表明停留时间选择1天比较合适,各种植物的人工湿地对CODcr,TN,TP和浊度有明显的去除,其中香蒲、美人蕉、黄花鸢尾、茭白和菖蒲的处理效果相对较好.
【总页数】4页(P32-35)
【作者】鲁敏;曾庆福
【作者单位】武汉科技学院,环境科学研究所,湖北,武汉,430073;武汉科技学院,环境科学研究所,湖北,武汉,430073
【正文语种】中文
【中图分类】X703.1
【相关文献】
1.冷季不同植物人工湿地处理生活污水的工程实例分析 [J], 周卿伟;梁银秀;阎百兴;刘兴土;于翔霏;穆炜崟;张泽清;祝惠
2.人工湿地植物对生活污水处理效果的对比研究 [J], 林俐;吴新华;石慧
3.管式人工湿地中组合植物处理生活污水的研究 [J], 程慎玉;何皓洲;俞汐音;胡靖晗
4.管式人工湿地中组合植物处理生活污水的研究 [J], 程慎玉;何皓洲;俞汐音;胡靖晗
5.水生植物在人工湿地处理农村生活污水中的应用研究 [J], 裴亮;孙莉英
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人工湿地脱氮除磷机理及其研究进展所属行业: 水处理关键词：人工湿地脱氮除磷污水处理人工湿地作为一种投资少、能耗低的水处理系统,被广泛应用于各种水处理之中,与传统的处理工艺相比有较好的稳定性和生态效果。
在人工湿地系统中,基质、水生植物和微生物对污染物的去除有着重要的影响。
综述了人工湿地脱氮除磷的机理,讨论了基质、水生植物、微生物及进水条件对系统处理效果的影响,提出了当前人工湿地研究中存在的问题和提高人工湿地脱氮除磷能力的措施。
人工湿地是20世纪70年代新兴的一种污水处理方式，其利用基质、水生植物和微生物之间的相互作用，通过过滤、吸附、共沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解等方式来实现对废水中有害物质的去除，同时通过营养物质和水分的循环，实现对水的净化。
近年来，人工湿地以其投资费用低，建设、运行成本低，处理过程能耗低，处理效果稳定，景观效应良好等优点多被用于改善景观水体水质之中。
人工湿地还具有强大的生态功能，包括生物多样性保护、水源净化及保护与供给、气候调节、野生资源开发以及生态环境科学研究等诸多方面。
1人工湿地脱氮的机理及其主要影响因素1.1脱氮机理人工湿地中的氮通过微生物的氨化、硝化与反硝化作用，植物的吸收，基质的吸附、过滤、沉淀等途径去除。
其中氨化、硝化与反硝化作用是去除氮的主要途径，其基本条件是湿地中存在大量的氨化菌、硝化菌、反硝化菌和适当的湿地土壤环境条件。
氨氮可被植物直接摄取，合成植物蛋白质与有机氮后，再通过植物的收割从湿地系统中除去。
湿地植物根毛的输氧及传递特性，使根系周围连续呈现好氧、缺氧及厌氧状态，相当于许多串联或并联的处理单元，使硝化和反硝化作用可以在湿地系统中同时进行。
基质是人工湿地不可缺少的组成部分，它为人工湿地中微生物的生长提供稳定的依附表面，为水生植物提供生长载体和营养物质，同时，基质本身对污水净化也有重要的作用。
1.2影响脱氮的主要因素1.2.1基质不同基质类型对脱氮效果的影响不同。
潜流型人工湿地对氮污染物的去除效果研究一、概览在随着社会和城市化快速发展，氮污染物排放问题日益受到关注。
人工湿地作为一种生态友好、经济有效的污水处理技术，在全球范围内得到广泛应用。
传统的人工湿地对氮污染物去除效果有限，无法满足日益严格的环保要求。
深人研究潜流型人工湿地对氮污染物的去除效果显得至关重要。
本文从潜流型人工湿地的基本原理出发，概述了其处理氮污染物的优势与挑战，并通过系统综述相关研究文献，旨在深入了解潜流型人工湿地在氮污染物去除方面的效果及影响因素，为实际工程应用提供理论指导。
1. 人工湿地的概念及作用人工湿地是指模拟自然湿地生态系统而建立的人工生态环境系统。
它主要由人工介质、植物和微生物等组成，并通过物理、化学和生物等多种途径实现对污染物流的净化作用。
通过植物吸收、富集和降解水体中的含氮污染物，减少水体中的氮含量；通过微生物的硝化反硝化作用，实现氮的生物转化，将氧化态氮转化为还原态氮通过介质的吸附和过滤作用，阻止泥沙和其他悬浮物对水质的恶化作用；通过植物的根系分泌物质对水体中氮的吸收，促进营养物质的循环利用。
人工湿地作为一种高效的净水技术，不仅投资成本低，而且运行费用低，尤其适用于一些干旱、缺水地区和城市河道的水环境治理。
2. 氮污染物的来源与危害农业化肥：农业活动中的化肥使用是水中氨氮、硝酸盐和亚硝酸盐等氮污染物的重要来源。
过量施用以及不合理的施肥方式会导致氮肥的流失，对水体造成污染。
生活污水：生活污水中含有一定量的氮、磷等营养物质，这些物质在微生物的作用下，会转化为氮污染物并流入水体，导致水质恶化。
工业污水：某些工业生产过程会产生含有较高氮污染物的废水，如合成氨生产、石油化工等。
如果未经处理或处理不充分，这些废水排放到河流、湖泊中会对水质造成严重影响。
水体富营养化：当水体中氮、磷等营养物质含量过高时，会导致藻类和水生植物过度生长，形成富营养化现象。
这不仅影响水生生态系统的稳定，还可能引起水体溶解氧下降，威胁鱼类和其他水生生物的生存。
人工湿地植物与微生物特征引言湿地植物是人工湿地的重要组成部分，不但可以吸收、降解水体中的污染物质，还能形成景观要素、美化环境。
但不同的湿地植物生活习性、去污能力等存在一定差异，所以湿地植物的科学选择以及合理配置是人工湿地的功能与作用得以实现的前提和基础，对污水处理效果和景观要素形成具有重要的影响，是人工湿地设计过程中必须考虑的问题。
适宜的湿地植物不仅可以提高污水净化效果，方便后期管理，而且能增加景观效果。
1 人工湿地植物的根际效应1.1 泌氧能力植物根系泌氧是指湿地植物通过光合作用和大气吸收的氧气从根系直接释放到外界环境中。
根据德国学者Kickuth的根区法理论，湿地挺水植物对氧气具有输送、释放、扩散作用，能够将空气中的氧转运到根部，再经过植物根部的扩散，在植物根须周围环境中依次出现好氧区、兼氧区和厌氧区，从而使人工湿地的填料和植物的表面存在大量的厌氧、好氧和兼性菌群。
研究发现水生植物的泌氧速率远比空气中氧气向人工湿地液面扩散的速率大，因此湿地植物的泌氧功能对人工湿地降解污染物耗氧的补充量远大于由空气扩散所得氧量。
湿地植物的根系泌氧能力受到多种因素影响，如湿地植物根系特点、光照条件、基质特性等。
不同湿地植物根系的通气组织构造有所差异，其根孔隙率也有所不同，导致植物对氧的输送、释放的能力不同。
芦苇、菖蒲、风车草等常见的湿地植物的根具有纤维状的多孔结构，根孔隙率分别为40%、26%和32%，输氧泌氧能力也相对较强。
Li等比较了黄菖蒲、灯心草、美人蕉等6种湿地植物，发现黄菖蒲的根系扎根较深，泌氧能力位列中等，但表现出对水体中总氮最好的净化效果。
此外，湿地植物的泌氧能力还与光照强度有关，原因在于光照能够促进湿地植物的光合作用以及加快植物体与外界环境的气体交换速度，一般情况下植物光合作用速率最高时，植物泌氧速率最快。
湿地基质作为根系泌氧的气体传输介质，其孔隙率、还原物质含量、重金属含量等也会影响根系泌氧速率。
《人工湿地植物的选择及植物净化污水作用研究进展》篇一一、引言随着工业化和城市化的快速发展，污水处理问题逐渐凸显。
人工湿地作为一种新型的污水处理技术，以其低能耗、低投资和良好的生态效益受到了广泛关注。
植物作为人工湿地系统中的核心组成部分，其选择对湿地系统的稳定运行和污水净化效果具有重要影响。
本文将就人工湿地植物的选择及其在净化污水过程中的作用进行深入研究与探讨。
二、人工湿地植物的选择1. 常见人工湿地植物种类人工湿地植物种类繁多，主要包括芦苇、菖蒲、香蒲、水芹菜等。
这些植物具有较高的生长速度、耐污能力强、对水质改善效果好等特点。
在选择植物时，需根据湿地类型、气候条件、水质状况等因素进行综合考虑。
2. 植物选择的原则在选择人工湿地植物时，应遵循适应性、耐污性、生长速度、根系发达程度等原则。
适应性强的植物能够在不同环境条件下生长，耐污性好的植物能够承受较高的污染物负荷，生长速度快的植物能够快速覆盖湿地表面，根系发达的植物则有利于提高湿地的稳定性。
3. 植物选择的实验研究近年来，许多学者通过实验研究探讨了不同植物在人工湿地系统中的表现。
实验结果表明，某些植物在特定条件下对污染物的去除效果显著，如芦苇对氮、磷等营养物质的去除具有较好效果，而水芹菜则对重金属等污染物有较好的吸附作用。
三、植物净化污水作用研究进展1. 植物对污染物的吸收与转化人工湿地中的植物通过吸收、转化和降解等方式，将水中的污染物转化为无害物质。
例如，植物通过根系吸收水中的营养物质，并将其转化为自身生长所需的物质；同时，植物还能分泌出一些酶，将部分有机物降解为简单的小分子物质。
2. 根系微生物的协同作用人工湿地中的植物根系为微生物提供了生长和繁殖的场所。
这些微生物能够进一步分解有机物，将氮、磷等营养物质转化为气体或沉淀物，从而实现污水的净化。
研究表明，植物与根系微生物的协同作用对提高人工湿地的净化效果具有重要作用。
3. 不同植物的净化效果比较不同植物在人工湿地系统中的净化效果存在差异。
芦苇提取物对5种植物的化感作用芦苇是一种生长在湿地环境中的植物，其提取物具有多种生物活性成分，被广泛应用于医药、化工等领域。
近年来，关于芦苇提取物对植物的化感作用研究逐渐引起了人们的关注。
本文将就芦苇提取物对5种植物的化感作用进行综述，并对其可能的机制进行讨论。
让我们来了解一下芦苇提取物的成分和性质。
芦苇提取物主要包括多糖、生物碱、酚类化合物等成分，其中多糖和酚类化合物是其主要的活性成分。
多糖具有一定的免疫调节和抗氧化作用，而酚类化合物则具有抗菌、抗炎等生物活性。
芦苇提取物还含有丰富的维生素、矿物质等营养成分，具有一定的营养保健价值。
芦苇提取物具有较为丰富的生物活性成分，对植物可能产生多种化感作用。
我们将介绍芦苇提取物对5种植物的化感作用研究。
近年来，有学者对芦苇提取物对番茄、小麦、玉米、大豆和茶叶等植物的化感作用进行了探讨。
这些研究主要从以下几个方面进行了分析。
首先是对植物生长的影响。
研究表明，芦苇提取物对番茄、小麦、玉米、大豆和茶叶等植物的生长有一定的促进作用。
在适当的浓度下，芦苇提取物可以促进植物的根系生长、叶片生长，并提高植物的光合作用效率。
这可能与芦苇提取物中的植物生长调节素、有机氮等成分有关。
芦苇提取物还能够提高植物对营养元素的吸收利用率，增强植物的抗逆性，对植物生长发育起到一定的正向调控作用。
其次是对植物健康的影响。
研究表明，芦苇提取物对植物健康有一定的保健作用。
芦苇提取物中的多糖和酚类化合物具有一定的抗氧化、抗炎、抗菌等作用，可以提高植物的抗逆性，减少病虫害的发生，从而保护植物的健康。
芦苇提取物还可以调节植物的内源物质合成，促进植物的新陈代谢，对植物产量和品质起到一定的改善作用。
芦苇提取物对植物的化感作用是一项复杂的生物学过程，涉及多种活性成分的作用和调节。
未来，我们还需要进一步深入研究芦苇提取物对不同植物的化感作用机制，从分子水平上解析其作用机理，为其在农业生产和植物保健中的应用提供更为科学的依据。
湿地植物芦苇、香蒲根分泌物提取及其组分研究杨奇1唐利1，邱江平1王欣泽2李旭东1(1.上海交通大学生态毒理和环境污染与防治实验室,上海2002402. 上海交通大学环境科学与工程学院,上海 200240 )摘要利用连续收集装置对种植于人工湿地中的芦苇、香蒲根分泌物中蛋白质、总糖和氨基酸进行了提取、分离和初步鉴定并确定了最适收集条件；考察了它们各自根分泌物对湿地系统中微生物种类和数量以及氮磷去除能力的影响。
结果表明:芦苇、香蒲根分泌物中，总糖、蛋白质和氨基酸含量均较高，且较为平均；连续收集装置最适条件为：超纯水3L，收集时间5天，浓缩温度60℃，连续收集6管洗脱液，每管20ml；人工湿地对微生物的的根际效应明显，其中放线菌数量受根分泌物正相调控最为显著；根际微生物种类随湿地植物种类、外界环境的变化而变化；芦苇湿地中TN去除率为77.6%，TP去除率为33.3%；香蒲湿地中TN去除率为93.2%，TP去除率为20.0%；人工湿地中氮的去除主要与植物本身的直接吸收利用、吸附和富集作用有关；氨氮、磷的去除则主要依靠根际微生物的作用。
关键词芦苇，香蒲，根分泌物，组分，根际微生物Extraction of Root Exudates from Two Kinds of Wetland Plants:Phragmites Australis & Typha Orientalis Presl, Analysisof Their ComponentYANG Qi1, TANG Li1, Qiu Jiangping1, Wang Xinze2, LI Xudong1, (Laboratory of Ecotoxicology & Environmental Pollution and Control , Shanghai JiaotongUniversity ,Shanghai 200240 ,ChinaSchool of Environmental Science and Engineering, shanghai Jiaotong University, Shanghai1200240, China)Abstract Extraction, separation and preliminarily identification of root exudates such as proteins,polysaccharides and amino acids in Phragmites Australis，Typha orientalis Presl from constructed wetlands, usinga continuous trapping device; Meanwhile, the most suitable condition of the device, root exudates’ influencetowards the breed and quantity of rhizospheric microorganism in the wetlands system as well as the removalcapability of nitrogen& phosphonium in wetland systems were studied. The results show that PhragmitesAustralis&Typha orientalis Presl both have high contents of polysaccharides, proteins and amino acids, andfurthermore, their respective contents are balanced; The most suitable condition of the continuous trapping deviceproves to be : loads ultrapure water 3L, extracts 5d, collects 6 tubes of elutriants (20ml/tube), concentrates on℃Constructed wetlands could produce obvious rhizospheric effects on microorganism, in which quantity of 60;actinomycetes is most significantly positively affected by the root exudates; The change of rhizosphericmicroorganism’s breeds collaborates changes of plants’ sorts and external environment; The removal rate of TN inPhragmites Australis wetland is 77.6%,and of TP’s is 33.3%,while of TN in Typha orientalis Presl wetland is93.2%,and of TP’s is 20.0%; The removal rate of total nitrogen mainly concerns with direct absorption, sticking,enrichment of plants themselves in wetlands; Removal of ammonia nitrogen& total phosphonium depends on the1作者简介:杨奇(1986 - ) ,女,上海人,在读硕士研究生。
研究方向:水污染控制。
导师简介:唐利(1977 - ) ,女,人,助理研究员，研究方向:水污染控制。
本研究由国家“十一五”水体污染控制与治理重大科技专项(2009ZX07105-003)资助。
activity of rhizospheric microorganism.Key words Phragmites Australis，Typha orientalis Presl，root exudate，component，rhizospheric microorganism 引言人工湿地污水处理系统是在植物、微生物和基质的共同作用下达到污水净化目的的水处理技术。
随着我国对小城镇污水治理的日益重视，以及“十一·五”对生态修复技术、脱氮除磷要求，人工湿地已成为国内环境界关注的一个新兴领域。
人工湿地污水中的氮、磷可通过基质作用去除[1]，也可通过植物吸收去除[2]，除植物吸收作用去除氮、磷等污染物外，植物更重要的作用是通过根分泌物影响系统中微生物的特性进而影响系统的处理效果[3, 4]。
植物根分泌物种类繁多，数量各异，不仅有糖、有机酸、氨基酸等初生代谢产物，还有酮酚和胺等次生代谢产物以及一些不知名的代谢物。
植物根分泌物作用于周围环境形成根际，产生根际效应，其中分泌的糖份、醇类和酸类可为根际微生物提供足够的C和能量，使根际微生物的种类和数量及代谢活性远高于非根际土壤 [5]。
这种植物诱导的微生物群体增加的根际效应可提高根际有机污染物的降解。
另外，植物的存在使人工湿地系统中的微生物如硝化细菌、反硝化细菌、磷细菌、纤维素分解菌的数量显著增加[6]。
硝化作用和反硝化作用是人工湿地氮素去除的主要途径[7]；硝化细菌和反硝化细菌的增加无疑强化了氮素的去除效果。
不同植物根际的硝化细菌和反硝化细菌数目存在一定的差异[8]，这势必与植物的类型及其分泌物有关。
因此，研究根分泌物的特性对于从微生物的角度研究人工湿地系统内物质的变化和污染物的去除机理具有重要意义。
本文通过探讨不同植物的根分泌物差异及其对微生物的种类、数量和活性及植物吸收污染物的影响，深入研究根系分泌物在人工湿地污染物转化过程中的影响因素，从而为人工湿地的设计和运行提供经验参数和理论数据。
1．材料与方法1.1材料1.1.1根分泌物连续收集装置连续收集装置(图1) 主体为50cm高无底玻璃盒，外被铝膜；另配有橡皮塞、“T”形管、小玻璃管、玻璃柱、橡皮管和弯形玻璃管：在橡皮塞中部打一直径为7mm 的孔，外面涂一层硅酮(silicone)，以防橡皮塞中有机成分的溶出。
“T”形管的外直径为8mm。
小玻璃管的外直径为8 mm，长约为5cm。
玻璃柱上内直径(约2cm)应与橡皮塞相配。
弯形玻璃管长20cm。
1.1.2试验用植物幼苗期野生花叶芦苇、香蒲，2009.3.4采自上海市奉贤区燎原农场，于根分泌物连续收集装置中直接无菌培养。
稳定2周后收集根分泌物。
1.1.3潜流式人工湿地6个潜流式人工湿地，材料为PVC；规格:总长150cm,宽40cm,高70cm；湿地净长120cm,宽40cm,高50cm；进水口接近地面；出水口离地面60cm；装填砾石高度为离湿地上端20cm。
设计进水体积为: 0.3m3,水力停留时间为一天。
6个人工湿地分为3组,前两组作为空白对照和配水对照,分别间歇式通入净水和模拟污水（碳酸钙：硝酸钾：磷酸二氢钠=300：15：3/g）；第三组为试验组，种植芦苇、香蒲，同时通入模拟污水。
图1 根分泌物收集装置Fig. 1 Root Exudates’ Continuously Trapping Device1.2 方法1.2.1根分泌物的收集与组成成分鉴定利用离子交换树脂和溶剂萃取法在无菌条件下分离纯化芦苇、香蒲根系分泌物；用改良苯酚-硫酸显色反应测定糖的存在与含量；用考马斯亮蓝G250显色反应测定蛋白质的存在与含量；用茚三酮显色反应测定氨基酸的存在与含量。
1.2.2根际微生物种类、数量测定采用牛肉膏-蛋白胨培养基为细菌培养基；改良高氏一号培养基为放线菌培养基；孟加拉红培养基为真菌培养基。
采用平板计数方法取各人工湿地中的根际微生物进行检测，考察人工湿地中芦苇、香蒲根分泌物对微生物种类及数量的影响。
1.2.3氮、磷含量测定利用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定总氮含量；利用钼酸铵分光光度法测定总磷含量；利用碘化汞和碘化钾的碱性溶液与氨反应的原理测定氨氮含量。
考察湿地植物本身和根际微生物脱氮除磷的能力。
2．结果与讨论2.1 根分泌物连续收集装置最适条件无底玻璃瓶中加入3000ml去离子水；收集分泌物的时间为5天；收集洗涤根分泌物为6次；真空减压条件下水浴槽中恒温60℃浓缩根分泌物；2.2 芦苇、香蒲组成成分初探2.2.1糖、蛋白质、氨基酸含量芦苇根际分泌的营养物质中，总糖平均：35.29 ug/ml，蛋白质平均=48.73ug/ml，总氨基酸平均=56.24ug/ml；香蒲根际分泌的营养物质中，总糖平均：39.68ug/ml，蛋白质平均=19.08ug/ml，总氨基酸平均=54.07ug/ml。
