木本植物净化不同盐度海水养殖污水的效果研究_潘桂娟.pdf

收稿日期:2023-03-19基金项目:广东省普通高校重点领域专项（2022ZDZX4018）；广东省普通高校重点领域专项（2022ZDZX4020）；广州市重点研发计划（2023B03J1362）作者简介：潘桂娟（1996），女，瑶族，在读硕士生，研究方向为水污染治理，E-mail:通信作者：刘雯（1977），女，博士，副教授，研究方向为水污染治理与环境生物修复，E-mail:广东农业科学 2023，50（5）：83-93Guangdong Agricultural Sciences DOI:10.16768/j.issn.1004-874X.2023.05.010潘桂娟，刘雯，刘爽，雷泽湘.木本植物净化不同盐度海水养殖污水的效果研究J.广东农业科学，2023，50（5）：83-93.木本植物净化不同盐度海水养殖污水的效果研究潘桂娟，刘雯，刘爽，雷泽湘（仲恺农业工程学院资源与环境学院/广东省普通高校农业产地污染综合防治工程技术研究中心，广东 广州 510225）摘 要：【目的】研究不同木本植物对养殖污水中污染物的去除效果，为植物净化海水养殖污水提供参考。【方法】选择小叶榄仁和黄杨两种木本植物进行水培盆栽试验，研究不同盐度（0、2.5、5、7.5、10、15、20）对小叶榄仁和黄杨净化海水养殖污水的影响。【结果】（1）小叶榄仁和黄杨对总氮（TN）和总磷（TP）的去除率随盐度增加而降低，对化学需氧量（COD）的去除率随盐度的增加呈现波动变化，小叶榄仁对TN 和 TP 的去除效果比黄杨好。（2）在不同盐度条件下，两种植物对氮磷的吸收和去除效果不同，对氮的积累量均表现为地下部地上部。小叶榄仁对磷的积累量在低盐度时表现为地下部地上部，而黄杨对磷的积累量随盐度增加呈波动变化。小叶榄仁对氮磷的积累量高于黄杨，当盐度为 0、2.5、5、7.5、10、15、20时，小叶榄仁吸收的氮磷量分别为 1.83、2.01、1.78、1.91、1.95、1.35、1.68 mg/g；随着盐度增加，小叶榄仁和黄杨对 K+的积累波动较大，而对 Na+的积累量呈现出递增趋势，当盐度 2.5时，其对 Na+的积累均表现出地上部地下部的规律，而 Na+积累量增多，可降低小叶榄仁和黄杨对氮磷的去除能力。（3）pH、氧化还原电位（ORP）、溶解氧（DO）等环境因子在一定程度上对植物去除污水中污染物和吸收氮磷、K+、Na+有影响。【结论】两种植物对海水养殖污水的污染物有一定的去除效果，且净化效果均优于对照，小叶榄仁对海水养殖污水的净化效果优于黄杨，可作为处理海水养殖污水的优先选择。关键词：木本植物；海水养殖污水；去除率；盐度；氮磷；净化效果中图分类号：X55；X522 文献标志码：A 文章编号：1004-874X（2023）05-0083-11Study on the Purification Effect of Woody Plants on Mariculture Wastewater with Different Salinity PAN Guijuan,LIU Wen,LIU Shuang,LEI Zexiang（College of Resources and Environment,Zhongkai University of Agriculture and Engineering/Engineering and Technology Research Center for Agricultural Land Pollution Integrated Prevention and Control of Guangdong Higher Education Institutes,Guangzhou 510225,China）Abstract:【Objective】To study the removal effect of different woody plants on pollutants in mariculture wastewater,and to provide reference for the purification of mariculture wastewater by plants.【Method】Terminalia neotaliala Capuron and Buxus sinica were selected for hydroponic pot experiment to study the effects of different salinity(0 ,2.5 ,5 ,7.5 ,10 ,15 ,20 )on the purification of mariculture wastewater.【Result】(1)The removal rates of TN and TP by T.neotaliala Capuron and B.sinica decreased with the increase of salinity,and the removal rate of COD fluctuated with the increase of salinity.The removal efficiency of TN and TP by T.neotaliala Capuron was higher than that of B.sinica.84【研究意义】随着我国海水养殖业的快速发展，沿海育苗场及养殖场尾水排放量与日俱增1，海水环境污染控制越来越重要。生活污水、养殖废水及工业废水中溶解态营养盐未经有效处理直接排入近海水域，导致废水盐化日趋严重2，使水体富营养化3。大量氮、磷等营养盐造成近岸海域生态环境破坏、水生态系统单一、大面积水质恶化，严重威胁海洋生态环境健康与稳定发展4-5。我国海域总体污染形势严峻，大部分海湾、河口、滨海湿地等生态系统仍处于亚健康或不健康状态6，近岸海域生态系统健康状况恶化的趋势未得到有效缓解。由于海水的盐度效应，导致将人工湿地用于处理海水养殖污水的研究较少7，但实现养殖污水达标排放已成为水产养殖可持续发展和产业升级的必然要求8。因此，寻求经济高效的海水养殖污水处理方式成为当前海水养殖业亟待解决的难题。【前人研究进展】随着对海洋污染危害认识的加深，人们开展了各种海洋污染防治技术相关的研究及其应用。考虑到海水中污染物的多样性，现有的处理方法普遍采用物理方法和化学方法相结合的工艺9，但这些方法在实际应用中存在运行成本高、耐冲击负荷能力差、管理不方便等问题。与物理、化学方法相比，植物修复方法具有成本低、安全性高、绿色环保等优点10-12。目前，海水污染植物修复研究较多的主要是藻类和红树植物13-15。有研究指出，盐的存在对植物生长有不同程度的抑制作用16，盐度过高可能影响植物和微生物的净化作用，扰乱植物的能量平衡，导致植物无法充分发挥其净化污染物的作用17，许多修复性能良好的水生植物无法在含盐量高的水体中生长。因此，寻求耐盐植物修复海水得到重视。【本研究切入点】木本植物对氮、磷具有较持久的去除效果18-19，且具有生物量大、去除效果好、无需养护等优点。利用木本植物对受污染水体进行净化，为日益严峻的水环境治理提供了良好的途径。小叶榄仁（Terminalia neotaliala Capuron）为使君子科、诃子属木本植物，具有较强的耐盐20、抗旱能力，常作为行道树和沿海防护林21，其具有制造家具、染料、榨油等经济价值以及防治糖尿病、解毒止瘀等药用价值22。小叶榄仁抗逆性较好，能够有效抵御热带海岛的不利环境带来的氧化胁迫，防止膜脂结构受到损伤20。黄杨（Buxus sinica）具有耐盐性23，是常用的观叶树种，具有祛风除湿等药用价值，亦可用于雕刻。这两种木本植物均耐盐、耐污、抗病害能力强，对滨海环境具有较强的适应能力，也适用于园林绿化及海岸防护林构建，能改善滨海的生态环境，从而发挥良好的经济效益与生态效益。【拟解决的关键问题】本研究选择小叶榄仁和黄杨为研究对象，探究盐度对其净化海水养殖污水效果的影响，考察盐度对其不同部位吸收水中营养物质的影响，并对其净水功能进行评价，为木本植物净化海水养殖污水的应用提供理论基础。(2)Under different salinity conditions,the two plants had different absorption and removal effects on nitrogen and phosphorus.The accumulation of nitrogen showed the rule of underground aboveground.The accumulation of phosphorus in T.neotaliala Capuron showed underground aboveground at low salinity,while the accumulation of phosphorus in B.sinica fluctuated with the increase of salinity.The accumulation of nitrogen and phosphorus in T.neotaliala Capuron was higher than that in B.sinica.When the salinity was 0,2.5,5,7.5,10,15,20,the amount of nitrogen and phosphorus taken away by T.neotaliala Capuron absorption was 1.83 mg/g,2.01 mg/g,1.78 mg/g,1.91 mg/g,1.95 mg/g,1.35 mg/g and 1.68 mg/g,respectively.With the increase of salinity,the accumulation of K+in T.neotaliala Capuron and B.sinica fluctuated greatly,while the accumulation of Na+showed an increasing trend.When salinity 2.5 ,the accumulation of Na+showed the rule of aboveground underground,and the increase of Na+accumulation reduced the ability of plants to remove nitrogen and phosphorus.(3)pH,ORP,DO and other environmental factors have a certain influence on the removal of pollutants from sewage and the absorption of nitrogen,phosphorus,K+and Na+by plants.【Conclusion】The two plants have a certain removal effect on the pollutants of mariculture wastewater,and the purification effect is better than CK.The purification effect of T.neotaliala Capuron on mariculture wastewater is better than that of B.sinica.T.neotaliala Capuron can be preferentially selected for the treatment of mariculture