水葫芦的研究现状及其发展趋势_陈轶
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凤眼莲性喜光，对酸碱和水质不敏感，能耐 5 ℃ 的低温， 在 39 ℃ 以上很难生存，气温在 13 ℃ 左右开始生长，即每年的 四五月份，27 ～ 30 ℃ 为最佳生长温度，主 要 分 布 于 40° N 和 45°S 的热带、亚热带地区。能生活 5 ～ 20 年。繁殖速度快，每 到生育佳季，在适宜条件下每 5 天就能通过无性繁殖增长形成 一株新的无性系小株，与其母株断开后可行独立生活，同时， 水葫芦也能进行有性繁殖，一个花序能结约 300 颗种子，种子 成熟后，下水萌发，形成新的凤眼莲植株，而新植株又能进行 无性和有性繁殖，所以在适宜的条件下，凤眼莲的数量能呈几 何级数增长。凤眼莲主要分布于河流、湖泊和水塘中，通常漂 浮于水面，很容易随水扩散； 耐受性强，凤眼莲在水质很差的 环境下 （ 如工业废水） 也能正常生长，其在污染水体中的生长 速度为天然水体中的 2 倍； 竞争能力强，能有效地竞争过并排 斥其他植物物种，形成大面积的纯凤眼莲种群［2］。
2 水葫芦资源化利用研究
水葫芦的目前主要被应用于农业中，盛婧等［1］的研究表明 水葫芦作为一种养分资源直接施用到农田中，显著地释放氮、
作者简介： 陈轶 （ 1989 － ） ，女，硕士研究生，主要从事水污染控制工程。
72
广州化工
2013 年 3 月
磷、钾，可减少农田化肥的施用量，节约化肥施用成本。余有 成［3］的研究表明 葫 芦 含 有 相 当 的 营 养 元 素，含 有 一 定 量 的 氮、 磷、钾、钙、镁及铁等一些微量元素。另外，水葫芦含有丰富 的营养物质，新鲜水葫芦含有粗蛋白质 2. 4% ，粗脂肪 0. 72% ， 粗纤维 0. 91% ，无氮浸出物 3. 7% 及许多必需的氨基酸维生 素 胡萝卜素和多种微量元素。张志勇等［10］在水葫芦去除不同富营 养化氮、磷能力的比较中实验得出： 经过 21 d 的净化，水葫芦 对 4 种富营养化水体氮、磷均表现出良好的净化效果。4 种富 营养化水体的 TN（ 总氮） 、TP（ 总磷） 平均浓度分别由初始的 2. 06 ～ 20. 08 mg / L 和 0. 14 ～ 1. 43 mg / L 降至 0. 27 ～ 8. 87 mg / L 和 0. 03 ～ 0. 47 mg / L。水葫芦对 TN 的平均去除率随初始 TN 浓 度的增加而降低，对 TP 的去除率则相反； 水葫芦对 4 种不同程 度富营养 化 水 体 的 TN、TP 的 平 均 去 除 率 分 别 为 55. 82% ～ 86. 55% 和 76. 01% ～ 92. 53% 。水葫芦对 TN、TP 的单位面积负 荷去除速率则均随水体初始氮、磷浓度的增加而升高，平均分 别为 84. 69 ～ 533. 70 mg / （ m2 ·d） 和 5. 01 ～ 63. 06 mg / （ m2 ·d） 。
4 水葫芦的污染控制
水葫芦的控制技术目前研究较少，停留在实验阶段，在温 和的湿地中养分的吸收和转移存在大量的机理。其中一个养分 去除的机理是植物养分的摄取。湿地植物通常只从流入的水体 中去除少量 （ ＜ 5% ） 的养分。这个量与测得的流入许多人工 湿地的负荷率相比并不显著。在低负荷湿地系统如与农田径流 相来自百度文库的排水沟中水生植物摄取的养分量十分重要。在农业地貌 中，排水沟是缓和养分容纳径流的重要拦截湿地。农田排水沟 越来越多的被用来测试它们的养分截留和处理能力。这些能力 的一个重要组成是植物群落。对于养分循环这些植物表现出独 特的状态，因为在生长季它们从周围环境中将养分吸收到新组 织中，而到衰败时这些养分又被释放到环境中去。对于养分流 入湿地的动态方面的情形我们所知甚少，科研工作人员给予的 关注也较少。
目前对水葫芦的研究多集中于研究水葫芦的营养学［8］、水 葫芦防治及综合利用的研究［9］等方面，现在的研究多关注于水 葫芦去除富营养化水体中氮、磷能力［10］及其在水处理方面的应 用［11］，但对其净化机理 及 其 养 分 释 放 机 理［12］ 需 深 入，以 期 为 水葫芦的进一步研究和应用提供参考。
染现状和污染控制进行研究现状分析，并讨论了水葫芦的发展趋势，认为水葫芦在污染环境的同时也具有一定的脱氮除磷的效果， 对水葫芦污染控制的研究仍需深入。
关键词： 水葫芦； 生物学特征； 资源化利用； 污染控制
中图分类号： X － 1
文献标识码： A
文章编号： 1001 － 9677（ 2013） 05 － 0071 － 03
在温和的湿地系统，植物生物学显著地季节反应为夏季生 长、冬季衰败。大型挺水植物在死亡分解时迅速的将养分释放 到水体中。以香蒲和芦苇为例，它们的叶子在 20 天的水下组
织衰败中丢失 90% ～ 93% 的钾、钠、氮和磷。 由于存在使用植物控制污染的可能性，可以采用很多方法
来确定大型挺水植物和它们的生长环境之间的关系。某些植物 表现出高的养分使用效率，而且在地上和地下的结构都积累了 高浓度的养分。这种植物组织内养分浓度增加的现象被称为过 度摄取，它是指植物吸收的养分浓度高于正常代谢作用所需浓 度的一种机理。Greenway 对比了高养分负荷湿地和人工湿地以 及有文件记录的过度摄取的总磷总氮水平比人工湿地要高 2 mg P / g 和 7 mg N / g 的高负荷湿地中的植物组织中的养分水平。假 设这种摄取量的增加是植物应对不利的时间和环境如严寒和水 深的短暂变化的一种方式，在大部分的研究中人们发现由于养 分在植物衰败时会丢失养分，其养分的去除通常是暂时的。一 些研究验证了在湿地的植物衰败过程中释放的相关的养分种类。
第 41 卷第 5 期 2013 年 3 月
广州化工 Guangzhou Chemical Industry
Vol. 41 No. 5 March. 2013
水葫芦的研究现状及其发展趋势
陈 轶，李 碧，金 鑫
( 合肥工业大学资源与环境工程学院，安徽 合肥 230009)
摘 要： 水葫芦又称凤眼莲，是一种原产于南美的浮水植物，文章从水葫芦的生物学特征、水葫芦的资源化利用研究、污
卢少勇等［2］的研究考察因植物组织的溶解而导致的污染物 释放规律。结果表明最快的释放发生在最初的 24 h 内，换水有 助于污染物的进一步释放； 在停留时间为 5 d，水 力 负 荷 为 8. 7 cm /d，TN TP 和 COD 负荷为 1. 52，0. 11，13. 7 g / （ m2 ·d） 条件下，植物 组 织 释 放 N、P、COD 的 量 分 别 占 去 除 负 荷 的 29% ，20% 和 38% ，表明收割植物有利于减轻污染。
The Research Status and Development Trend of Water Hyacinth
CHEN Yi，LI Bi，JIN Xin （ Hefei University of Technology，Anhui Hefei 230009，China）
Abstract： Water hyacinth called eyelet lotus was a South American floating plant. The biology characteristics，the resource utilization research，the pollution condition and the pollution control situation of water hyacinth were illustrated， and the development trend of water hyacinth was discussed. This research showed that water hyacinth in the pollution of the environment also had a certain denitrification and dephosphorization effect，and the pollution control research of water hyacinth needed study further.
水葫芦的适应性广，生长繁殖迅速，对水中的氮、磷营养 元素以及重金属都具有很好的吸收效果，因此被广泛应用于污 水处理中，获得了较好的环境效益。但是，由于水葫芦旺盛的 生命力和极强繁殖能力，加上在我国缺少天敌的制约，使得水 葫芦在污水处理过程中以及在野外的自然环境中产生大量的水 葫芦残体。这些水葫芦如果不加以处置利用，其腐烂分解将会 对环境造成二次污染，进一步加剧水质恶化。
5结语
水葫芦目前具有一定的使用价值，一是由于其具有较为丰 富的营养成分，可以作为饲料饲养动物，以及作为化肥为土壤 补充养分； 二是水葫芦可以吸收水中一定量的氮、磷元素，所 以可于水质净化处理。但同时，水葫芦对生态造成了较为严重 的污染。研究表明，水葫芦的残体会对水体造成污染，导致水 中 TN、TP 和 COD 含量上升，对水质影响呈抛物线状。另外， 目前已经有一些水葫芦的控制技术，如可以通过控制水力负荷 来对水葫芦释放污染物质进行一定的控制。
Key words： water hyacinth； biology characteristics； resource utilization； pollution control
水葫芦又称凤眼莲，原产南美，是一种大型水生维管束漂 浮草本植物。浮水植物。根生于节上，根系发达，靠毛根吸收 养分，主根 （ 肉根） 分蘖下一代。叶单生，直立，叶片卵形至 肾圆形，顶端微凹，光滑； 叶柄处有泡囊承担叶花的重量，悬 浮于水面生长。秆 （ 茎） 灰色，泡囊稍带点红色，嫩根为白 色，老根偏黑色。穗状花序，花为浅蓝色，呈多棱喇叭状，上 方的花瓣较大； 花瓣中心生有一明显的鲜黄色斑点，形如凤 眼，也像孔雀 羽 翎 尾 端 的 花 点， 非 常 耀 眼、 靓 丽。蒴 果 卵 形， 有种子多数。
绿叶 6 ～ 7 片，叶肉肥厚，柔嫩多汁，叶柄中部膨大如葫芦， 在密集生长时成纺锤形，内系海绵质，有气室贮有很多空气， 使整个植株得以浮于水面。穗状花序，有花 6 ～ 12 朵，蓝紫 色，花被漏斗状，雌雄同花，子房上位。植株高 30 ～ 100 cm。 种子微小，呈枣核状，黄褐色［1］。
1. 2 生长特点及分布
1 水葫芦的生物学特征
1. 1 形态特征
水葫芦又称凤眼莲、洋水仙、水浮莲、凤眼蓝、水凤仙， 是雨久花科、凤眼莲属多年生草本植物。根为须根，似羽毛， 丛生在短缩茎基部，向下分散，悬垂水中； 新根浅蓝紫色，老 根紫黑色。茎为实心，节间不明显。叶为根出叶，肾脏形，集 生于短缩茎上，呈莲座状，斜出向上生长，成长植株一般具有
3 水葫芦污染现状
水葫芦对于环境的污染是明显的，主要是对水体的污染， 葛绪广，王国祥［5］从实验中得出： 随着凤眼莲的枯死、腐烂分 解，有机碳分解转化为无机碳，致使凤眼莲植株中有机碳的含 量逐渐降低。尤其是凤眼莲枯死后，微生物活动性比较强，分 解速度大，凤眼莲植株中有机碳含量下降迅速。葛绪广，王国 祥等人［5］研究了凤眼莲凋落物及其残体的沉降，结果表明，凤 眼莲生长期沉降物的有机碳、总氮、总磷含量较低，而随着凤 眼莲衰亡，残体的不断沉降，沉积物的有机碳、总氮、总磷含 量不断增加。强蓉蓉，王国祥［6］研究了凤眼莲死亡对自然水体 水质的影响，结果表明，在凤眼莲的衰亡期，其对富营养化水 体的透明度、CODMn 、TN、TP、NH4+ － N 等指标仍然具有改善 作用； 在后续影响期（ 次年春季） ，在有凤眼莲死亡腐烂的水体 中，除了水体 TN 浓度呈现增加趋势外其他主要水质指标的浓 度变化均不明显。成小英，王 国 祥 等 人［7］ 在 论 文 凤 眼 莲 腐 烂 分 解对湖泊水质的影响中得出： 初冬压入水下的凤眼莲到次年 3 月中旬左右开始腐烂并对湖泊水体产生一定污染，4 月中旬左 右达到高峰，到 5 月中旬左右污染影响明显下降。水质变化呈 抛物线状，可划分为 4 个阶段。
2 水葫芦资源化利用研究
水葫芦的目前主要被应用于农业中，盛婧等［1］的研究表明 水葫芦作为一种养分资源直接施用到农田中，显著地释放氮、
作者简介： 陈轶 （ 1989 － ） ，女，硕士研究生，主要从事水污染控制工程。
72
广州化工
2013 年 3 月
磷、钾，可减少农田化肥的施用量，节约化肥施用成本。余有 成［3］的研究表明 葫 芦 含 有 相 当 的 营 养 元 素，含 有 一 定 量 的 氮、 磷、钾、钙、镁及铁等一些微量元素。另外，水葫芦含有丰富 的营养物质，新鲜水葫芦含有粗蛋白质 2. 4% ，粗脂肪 0. 72% ， 粗纤维 0. 91% ，无氮浸出物 3. 7% 及许多必需的氨基酸维生 素 胡萝卜素和多种微量元素。张志勇等［10］在水葫芦去除不同富营 养化氮、磷能力的比较中实验得出： 经过 21 d 的净化，水葫芦 对 4 种富营养化水体氮、磷均表现出良好的净化效果。4 种富 营养化水体的 TN（ 总氮） 、TP（ 总磷） 平均浓度分别由初始的 2. 06 ～ 20. 08 mg / L 和 0. 14 ～ 1. 43 mg / L 降至 0. 27 ～ 8. 87 mg / L 和 0. 03 ～ 0. 47 mg / L。水葫芦对 TN 的平均去除率随初始 TN 浓 度的增加而降低，对 TP 的去除率则相反； 水葫芦对 4 种不同程 度富营养 化 水 体 的 TN、TP 的 平 均 去 除 率 分 别 为 55. 82% ～ 86. 55% 和 76. 01% ～ 92. 53% 。水葫芦对 TN、TP 的单位面积负 荷去除速率则均随水体初始氮、磷浓度的增加而升高，平均分 别为 84. 69 ～ 533. 70 mg / （ m2 ·d） 和 5. 01 ～ 63. 06 mg / （ m2 ·d） 。
4 水葫芦的污染控制
水葫芦的控制技术目前研究较少，停留在实验阶段，在温 和的湿地中养分的吸收和转移存在大量的机理。其中一个养分 去除的机理是植物养分的摄取。湿地植物通常只从流入的水体 中去除少量 （ ＜ 5% ） 的养分。这个量与测得的流入许多人工 湿地的负荷率相比并不显著。在低负荷湿地系统如与农田径流 相来自百度文库的排水沟中水生植物摄取的养分量十分重要。在农业地貌 中，排水沟是缓和养分容纳径流的重要拦截湿地。农田排水沟 越来越多的被用来测试它们的养分截留和处理能力。这些能力 的一个重要组成是植物群落。对于养分循环这些植物表现出独 特的状态，因为在生长季它们从周围环境中将养分吸收到新组 织中，而到衰败时这些养分又被释放到环境中去。对于养分流 入湿地的动态方面的情形我们所知甚少，科研工作人员给予的 关注也较少。
目前对水葫芦的研究多集中于研究水葫芦的营养学［8］、水 葫芦防治及综合利用的研究［9］等方面，现在的研究多关注于水 葫芦去除富营养化水体中氮、磷能力［10］及其在水处理方面的应 用［11］，但对其净化机理 及 其 养 分 释 放 机 理［12］ 需 深 入，以 期 为 水葫芦的进一步研究和应用提供参考。
染现状和污染控制进行研究现状分析，并讨论了水葫芦的发展趋势，认为水葫芦在污染环境的同时也具有一定的脱氮除磷的效果， 对水葫芦污染控制的研究仍需深入。
关键词： 水葫芦； 生物学特征； 资源化利用； 污染控制
中图分类号： X － 1
文献标识码： A
文章编号： 1001 － 9677（ 2013） 05 － 0071 － 03
在温和的湿地系统，植物生物学显著地季节反应为夏季生 长、冬季衰败。大型挺水植物在死亡分解时迅速的将养分释放 到水体中。以香蒲和芦苇为例，它们的叶子在 20 天的水下组
织衰败中丢失 90% ～ 93% 的钾、钠、氮和磷。 由于存在使用植物控制污染的可能性，可以采用很多方法
来确定大型挺水植物和它们的生长环境之间的关系。某些植物 表现出高的养分使用效率，而且在地上和地下的结构都积累了 高浓度的养分。这种植物组织内养分浓度增加的现象被称为过 度摄取，它是指植物吸收的养分浓度高于正常代谢作用所需浓 度的一种机理。Greenway 对比了高养分负荷湿地和人工湿地以 及有文件记录的过度摄取的总磷总氮水平比人工湿地要高 2 mg P / g 和 7 mg N / g 的高负荷湿地中的植物组织中的养分水平。假 设这种摄取量的增加是植物应对不利的时间和环境如严寒和水 深的短暂变化的一种方式，在大部分的研究中人们发现由于养 分在植物衰败时会丢失养分，其养分的去除通常是暂时的。一 些研究验证了在湿地的植物衰败过程中释放的相关的养分种类。
第 41 卷第 5 期 2013 年 3 月
广州化工 Guangzhou Chemical Industry
Vol. 41 No. 5 March. 2013
水葫芦的研究现状及其发展趋势
陈 轶，李 碧，金 鑫
( 合肥工业大学资源与环境工程学院，安徽 合肥 230009)
摘 要： 水葫芦又称凤眼莲，是一种原产于南美的浮水植物，文章从水葫芦的生物学特征、水葫芦的资源化利用研究、污
卢少勇等［2］的研究考察因植物组织的溶解而导致的污染物 释放规律。结果表明最快的释放发生在最初的 24 h 内，换水有 助于污染物的进一步释放； 在停留时间为 5 d，水 力 负 荷 为 8. 7 cm /d，TN TP 和 COD 负荷为 1. 52，0. 11，13. 7 g / （ m2 ·d） 条件下，植物 组 织 释 放 N、P、COD 的 量 分 别 占 去 除 负 荷 的 29% ，20% 和 38% ，表明收割植物有利于减轻污染。
The Research Status and Development Trend of Water Hyacinth
CHEN Yi，LI Bi，JIN Xin （ Hefei University of Technology，Anhui Hefei 230009，China）
Abstract： Water hyacinth called eyelet lotus was a South American floating plant. The biology characteristics，the resource utilization research，the pollution condition and the pollution control situation of water hyacinth were illustrated， and the development trend of water hyacinth was discussed. This research showed that water hyacinth in the pollution of the environment also had a certain denitrification and dephosphorization effect，and the pollution control research of water hyacinth needed study further.
水葫芦的适应性广，生长繁殖迅速，对水中的氮、磷营养 元素以及重金属都具有很好的吸收效果，因此被广泛应用于污 水处理中，获得了较好的环境效益。但是，由于水葫芦旺盛的 生命力和极强繁殖能力，加上在我国缺少天敌的制约，使得水 葫芦在污水处理过程中以及在野外的自然环境中产生大量的水 葫芦残体。这些水葫芦如果不加以处置利用，其腐烂分解将会 对环境造成二次污染，进一步加剧水质恶化。
5结语
水葫芦目前具有一定的使用价值，一是由于其具有较为丰 富的营养成分，可以作为饲料饲养动物，以及作为化肥为土壤 补充养分； 二是水葫芦可以吸收水中一定量的氮、磷元素，所 以可于水质净化处理。但同时，水葫芦对生态造成了较为严重 的污染。研究表明，水葫芦的残体会对水体造成污染，导致水 中 TN、TP 和 COD 含量上升，对水质影响呈抛物线状。另外， 目前已经有一些水葫芦的控制技术，如可以通过控制水力负荷 来对水葫芦释放污染物质进行一定的控制。
Key words： water hyacinth； biology characteristics； resource utilization； pollution control
水葫芦又称凤眼莲，原产南美，是一种大型水生维管束漂 浮草本植物。浮水植物。根生于节上，根系发达，靠毛根吸收 养分，主根 （ 肉根） 分蘖下一代。叶单生，直立，叶片卵形至 肾圆形，顶端微凹，光滑； 叶柄处有泡囊承担叶花的重量，悬 浮于水面生长。秆 （ 茎） 灰色，泡囊稍带点红色，嫩根为白 色，老根偏黑色。穗状花序，花为浅蓝色，呈多棱喇叭状，上 方的花瓣较大； 花瓣中心生有一明显的鲜黄色斑点，形如凤 眼，也像孔雀 羽 翎 尾 端 的 花 点， 非 常 耀 眼、 靓 丽。蒴 果 卵 形， 有种子多数。
绿叶 6 ～ 7 片，叶肉肥厚，柔嫩多汁，叶柄中部膨大如葫芦， 在密集生长时成纺锤形，内系海绵质，有气室贮有很多空气， 使整个植株得以浮于水面。穗状花序，有花 6 ～ 12 朵，蓝紫 色，花被漏斗状，雌雄同花，子房上位。植株高 30 ～ 100 cm。 种子微小，呈枣核状，黄褐色［1］。
1. 2 生长特点及分布
1 水葫芦的生物学特征
1. 1 形态特征
水葫芦又称凤眼莲、洋水仙、水浮莲、凤眼蓝、水凤仙， 是雨久花科、凤眼莲属多年生草本植物。根为须根，似羽毛， 丛生在短缩茎基部，向下分散，悬垂水中； 新根浅蓝紫色，老 根紫黑色。茎为实心，节间不明显。叶为根出叶，肾脏形，集 生于短缩茎上，呈莲座状，斜出向上生长，成长植株一般具有
3 水葫芦污染现状
水葫芦对于环境的污染是明显的，主要是对水体的污染， 葛绪广，王国祥［5］从实验中得出： 随着凤眼莲的枯死、腐烂分 解，有机碳分解转化为无机碳，致使凤眼莲植株中有机碳的含 量逐渐降低。尤其是凤眼莲枯死后，微生物活动性比较强，分 解速度大，凤眼莲植株中有机碳含量下降迅速。葛绪广，王国 祥等人［5］研究了凤眼莲凋落物及其残体的沉降，结果表明，凤 眼莲生长期沉降物的有机碳、总氮、总磷含量较低，而随着凤 眼莲衰亡，残体的不断沉降，沉积物的有机碳、总氮、总磷含 量不断增加。强蓉蓉，王国祥［6］研究了凤眼莲死亡对自然水体 水质的影响，结果表明，在凤眼莲的衰亡期，其对富营养化水 体的透明度、CODMn 、TN、TP、NH4+ － N 等指标仍然具有改善 作用； 在后续影响期（ 次年春季） ，在有凤眼莲死亡腐烂的水体 中，除了水体 TN 浓度呈现增加趋势外其他主要水质指标的浓 度变化均不明显。成小英，王 国 祥 等 人［7］ 在 论 文 凤 眼 莲 腐 烂 分 解对湖泊水质的影响中得出： 初冬压入水下的凤眼莲到次年 3 月中旬左右开始腐烂并对湖泊水体产生一定污染，4 月中旬左 右达到高峰，到 5 月中旬左右污染影响明显下降。水质变化呈 抛物线状，可划分为 4 个阶段。