研究：野菠菜湿地对猪场废水有净化作用？

人工湿地处理猪场废水，可以将废水中的悬浮物、有机物、N、P和重金属等不同程度的去除，其具有建造和运行费用低、维护简单、耐污染负荷冲击以及景观美化等优点。其净化原理主要是植物对重金属的吸附作用，涉及一系列的物理和化学、生物反应。野菠菜，一年生草本，高40～100 cm。茎直立，粗壮，分枝，有明显沟纹，无毛，中空，在我国大部分地区均可见到其踪迹。本研究旨在研究野菠菜对猪场废水中重金属的净化效果如何。

一、材料与方法

1.材料

本试验所用野菠菜取自湖北省某猪场废水出水口附近，用水为某猪场经过预处理及厌氧消化的出水，其中：化学需氧量CODCr质量浓度：630～1 800 mg/L，NH3+-N质量浓度：142～264 mg/L，总P质量浓度：17.18～34.58 mg/L，Zn质量浓度：16.27～34.71 mg/L，Cu质量浓度：9.34～24.55 mg/L，As质量浓度：5.71～13.62 mg/L，pH 7.0～8.0，使用时根据需要用自来水稀释。野菠菜为猪场周边水沟采集标本净化繁殖。

2.方法

准备上口半径为20.5 cm的塑料盆18个，塑料盆上放入均匀分布有9个定植孔的半径为18.0 cm，厚为3.5 cm的泡沫板。试验分为7批，分为低（猪场废水稀释１倍）、中（猪场废水）、高（猪场废水浓缩１倍）浓度3批废水，每批分为A、B、C、D、E五个试验组和一个对照组，每批试验开始时在试验组和对照组都注入等量的猪场废水50 mL，区别在试验组植入水葫芦。试验周期为25 d，每5 d检测一次废水，主要检测指标是：总氮（TN），碱性过硫酸钾氧化——紫外分光光度法氨氮 ；总磷（TP），过硫酸钾消解——钼锑抗分光光度法；pH，膜电极法；化学需氧量（COD），重铬酸钾法； Zn、 Cu 和 As ，ICP法测定。通过此检测，观察野菠菜对猪场废水净化作用。

采集株高15 cm左右、每株质量8～12 g的野菠菜幼苗，将根部泥土洗净、称量，选取净重10 g左右的幼苗并记重。将幼苗移栽到塑料盆中，用泡沫板固定，分别注入低、中、高浓度的废水，放置在实验室靠窗试验台上，在5 d、10 d、15 d、20 d、25 d时测定废水中各项指标。实验过程中，保持各盆内水量，并不定时用纯净水补充因根吸收和蒸发的水量。

二、结果分析

1.野菠菜对N、P、COD的去除效果

由图1可知，野菠菜对猪场废水中的N、P、COD有明显的清除效果。从（a～c，随着实验时间的延长，N、P、COD的浓度均出现明显的减小，且趋势先增加后减小，在0～5 d时候，野菠菜刚移植入塑料盆中，需要一段适应生长环境，故在此时测得的清除效果不明显（清除率为0.06%～0.12%）；在10～20 d时，野菠菜生长迅速，对废水中的N、P、COD表现出明显的吸收能力（清除率最高为N的达82.64%）；在20～25 d时，野菠菜对废水中的N、P、COD的吸收能力呈现饱和状态（P＜0.05%）。

从图2可知，野菠菜对猪场废水中N、P、COD的清除率随着时间的推移，逐渐增加，在25 d时候达到最大。图2中，野菠菜在低、中、高3类猪场废水中对N、P、COD的清除率均表现为增速先增加后减小，在10～15 d最大。低浓度废水的清除效果高于高度浓度废水（N的清除率：P低=82.64%＞P中=72.56%＞P高=51.22%；P的清除率：P低=71.97%＞P中=61.37%＞P高=41.11%；COD的清除率：P低=75.91%＞P中=67.54%＞P高=56.73%），野菠菜对Ｎ的去除率高于P、COD，且野菠菜对低浓度废水的去除效果明显高于高浓度废水。

2.野菠菜对Zn、Cu、As的去除效果

从图3可知，野菠菜对猪场废水中Zn、Cu、As均有清除作用，且随着实验天数的增加，清除效果越加明显。野菠菜对低浓度猪场废水的Zn、Cu、As清除率分别为94.20%、95.51%、87.91%；野菠菜对中浓度猪场废水的Zn、Cu、As清除率分别为89.30%、91.37%、80.95%；野菠菜对高浓度猪场废水的Zn、Cu、As清除率分别为75.52、75.13%、64.34%。其中，野菠菜对低浓度猪场废水的清除效果强于中、高浓度废水，且Cu的去除效果强于Zn、As，3种金属的去除率在高浓度废水中也大于64.34%，在低浓度废水中更可达95.50%，故野菠菜对3种金属均有明显的去除效果。

3.野菠菜对PH的降低效果

从图5可知，随着野菠菜处理猪场废水时间的增长，pH出现不同程度的降低，说明野菠菜吸收了废水中的碱性离子，使废水趋于中性，pH降低率可达2.55%～3.84%，对废水的再利用具有重大意义。

三、野菠菜湿地对猪场废水的清除效果

湿地生态系统是由一些适合污染环境条件下生存的以大型水生植物为主的高、低等生物和处于水饱和状态的基质组成的人工复合体污染生态系统。相对于天然湿地来说，其生态系统的群落结构和种群结构要简单的多，但其按照管理者意愿进行污水处理的功能却更强。可以说，这类人工湿地生态系统的生理功能，就在各种湿地生物的共同参与下，将进入湿地系统的污染物质除去，同时这些污染物也是湿地生物的营养物质，经过系统内各环节的“新陈代谢”，进行分解、吸收、转化、利用，达到去除目的。

本试验采用野菠菜作为猪场湿地生态系统，将猪场废水处理厂的出水引导种植野菠菜的淤泥滩上，并在出水口和淤泥滩下游排水口设置监测点。

从表2可知，随着时间的推移，各指标呈现减小趋势，野菠菜的清除效果越加明显，在25 d时候最大清除率为Zn，可达92.74%，与其在实验室测试中的89.30%，相差P＜5%，说明野菠菜的处理效果达到了预期设想，而且由于湿地淤泥的吸附作用，会滞留部分的金属离子，其处理效果会高于实验室试验。

四、总结

综上所述野菠菜湿地对猪场废水中重金属确有净化的作用。