浮萍水體生態(tài)修復(fù)及資源化開(kāi)發(fā)利用*

李長(zhǎng)根 韓慶保 姜兆全 錢(qián) 楊

（鹽城生物工程高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 江蘇鹽城 224051）

浮萍是一類漂浮于水面的水生被子植物。包括5 個(gè)屬，約38 個(gè)種。常見(jiàn)種類有青萍、稀脈浮萍、紫背浮萍、少根浮萍和蕪萍。以無(wú)性方式繁殖，一般在水溫25～30℃下，靜水或緩水流、有機(jī)質(zhì)含量高的水面繁殖旺盛。浮萍因生長(zhǎng)速度快、易打撈、適應(yīng)性廣、蛋白質(zhì)含量高等優(yōu)點(diǎn)，引起了國(guó)內(nèi)外眾多科學(xué)家的關(guān)注，目前研究主要集中表現(xiàn)在浮萍對(duì)水體生態(tài)修復(fù)、開(kāi)發(fā)成魚(yú)類和畜禽飼料、發(fā)酵制備乙醇和沼氣等。

1 浮萍在水體生態(tài)修復(fù)中的應(yīng)用

浮萍生長(zhǎng)速度快，在自然條件下每2～7 d生物量增加一倍，生長(zhǎng)速率能夠達(dá)到0.10～0.35g（DW）/［g（DW），d］［1］。大量吸收水體中的氮、磷，改善水體狀況，減輕富營(yíng)養(yǎng)化程度。

1.1 氮、磷的消除機(jī)制 水體中氮和磷的消除途徑主要是吸收和沉降。浮萍所能吸收的無(wú)機(jī)氮源主要是銨氮（NH4+-N）和硝氮（NO3--N）。對(duì)NH4+-N優(yōu)先選擇，當(dāng)水中NH4+-N 大量消耗時(shí)，才會(huì)大量吸收NO3--N。吸收受多種因素影響，例如種類、氣候條件、水體狀況。沉降是通過(guò)固體顆粒物沉降為底泥，然后再移除底泥達(dá)到消除的目的。

1.2 浮萍凈化水體的應(yīng)用 在浮萍凈化水體的工程中，利用浮萍生長(zhǎng)速度快、吸收氮和磷能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，定期打撈，無(wú)二次污染，逐漸恢復(fù)水環(huán)境。且適度的浮萍覆蓋還能除臭防蚊，改善環(huán)境，因此具有多重效益，應(yīng)用前景廣闊。

研究表明利用浮萍處理稀釋的或者人工模擬的養(yǎng)豬廢水，可有效去除其中的氮、磷。Bergmann等［2］用浮萍8627 品系（Lemna minor 8627）處理稀釋50%的養(yǎng)豬廢水，TN、NH4+-N、TP 和PO43--P 的去除率分別達(dá)到了83%、100%、49%和31%，效果良好。汪宴廷等［3］用3 種浮萍處理不同濃度的豬場(chǎng)廢水，隨著處理時(shí)間增加，污水中TN、TP 持續(xù)降低； 其中少根紫萍對(duì)N、P 凈化能力最強(qiáng)，超過(guò)了75%。蔡樹(shù)美等［4］研究表明不同浮萍種類對(duì)不同的水環(huán)境處理效果不一，紫萍對(duì)高磷污染的生活污水和農(nóng)業(yè)廢水凈化能力較強(qiáng)，稀脈浮萍對(duì)低磷污染的景觀水體處理效果較好。在不同的水體修復(fù)中，還應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇不同浮萍種類、打撈周期、生長(zhǎng)密度等，以期達(dá)到最大凈化效果。

2 浮萍的資源化開(kāi)發(fā)利用

2.1 開(kāi)發(fā)成魚(yú)類和畜禽飼料 浮萍是一種優(yōu)質(zhì)的飼料蛋白源，其蛋白質(zhì)含量高達(dá)45%，人工種植的纖維素含量只有5%，飼料系數(shù)為30 左右。它的氨基酸組成模式接近動(dòng)物蛋白，易于被動(dòng)物吸收利用。用浮萍處理廢水，浮萍年平均干物質(zhì)量達(dá)到15.30 t/hm2，蛋白產(chǎn)量可達(dá)6 510 kg/hm2，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于大豆和紫花苜蓿等經(jīng)濟(jì)作物，具有很高的開(kāi)發(fā)價(jià)值。用浮萍或者制作成飼料喂食草魚(yú)、鳊魚(yú)、羅非魚(yú)、巴西鯛，結(jié)果均表現(xiàn)出能促進(jìn)魚(yú)類生長(zhǎng)，提高成活率，縮短養(yǎng)殖周期，降低生產(chǎn)成本。喂食豬、仔雞，均取得了較好效果。

2.2 發(fā)酵制備乙醇 浮萍淀粉含量高，較玉米多5～6 倍，可用于發(fā)酵制備乙醇。步驟為：浮萍打撈、晾干、粉碎、超聲波處理、酶處理和糖化、接菌發(fā)酵。Drapcho 等［5］指出理論上浮萍每克淀粉能得到0.511 g 乙醇。但在實(shí)踐中并不能達(dá)到，因還有一部分用于細(xì)胞合成和其他物質(zhì)生成。侍遠(yuǎn)等［6］通過(guò)3 種浮萍干粉發(fā)酵乙醇的單因子試驗(yàn)中，比較得出紫背浮萍最大生產(chǎn)乙醇量是24 964 mg/250 g，淀粉利用率是82.61%。因此，欲獲得高產(chǎn)，尋找淀粉含量高的浮萍尤為重要。

2.3 與畜禽糞便混合制備沼氣 浮萍單一發(fā)酵制備沼氣的應(yīng)用還很少，大都是將浮萍與畜禽糞便混合發(fā)酵。Clark 和Hillman［7］將浮萍與雞糞混合發(fā)酵，產(chǎn)氣量提高44%左右。張東旭等［8］將浮萍與豬糞按1∶1 混合，產(chǎn)氣率為0.71m3/（m3，d）。

3 展望

在農(nóng)村的河流中，絕大多數(shù)浮萍處于無(wú)人管理狀態(tài)，浮萍腐爛后的氮、磷會(huì)再次進(jìn)入水體，達(dá)不到凈化效果。因此，需大力宣傳浮萍對(duì)水體修復(fù)的益處，并結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況篩選適合本地區(qū)的浮萍種類，高效利用浮萍凈化水體的能力，及時(shí)打撈，控制浮萍的生長(zhǎng)、品質(zhì)變化，同時(shí)拓寬附加值，緩解高蛋白動(dòng)物飼料資源和能源短缺，實(shí)現(xiàn)污染治理、環(huán)境效益和能源效益的完美結(jié)合。