近年来国家对中药行业发展愈发重视，中药、中成药生产企业发展迅猛，同时由于中药废水处理技术滞后造成对水体和土壤环境严重破坏，如何提升中药废水的净化效果已成为亟待解决的关键问题之一^〔1〕。中药废水具有成分复杂、有机污染物浓度高、悬浮物多、氨氮含量高、色度大及生物毒性高等特点，是典型的难降解工业废水^〔2〕。

目前国内外主要采用一级降解加二级生化处理的方法进行制药废水净化（如“组合气浮+UASB”工艺），净化效果与2008年新修订的《中药类制药工业水污染物排放标准》（GB 21906—2008）要求常存在一定差距，尚需增加三级处理来进一步净化，费用十分昂贵^〔3〕。利用人工湿地进行污水净化，具有投资成本低、操作简便、净化效果佳及美化环境等优势，已成功应用于生活污水、养殖废水、造纸废水、含油废水及煤矿废水等众多种类污水处理中^〔4-5〕。湿地植物是构建人工湿地系统的核心，其种类和组配是决定湿地系统对废水净化效果的关键因素^〔6-7〕。目前关于适宜中药废水的人工湿地植物筛选研究较为薄弱，而利用不同湿地植物组合进行中药废水净化的研究尚未见相关报道。

本研究以芦苇、三棱水葱、再力花、石菖蒲、灯心草和梭鱼草等6种湿地植物为试验材料，分析不同湿地植物对中药废水胁迫的响应及净化效果，筛选出适宜净化中药废水的湿地植物并进行随机组配，以期获得最佳的湿地植物组合方案，从而为利用人工湿地系统净化中药废水提供一定的参考和借鉴。

试验选用芦苇、三棱水葱、再力花、石菖蒲、灯心草、梭鱼草共6种湿地植物，取自呼和浩特市南湖湿地公园和石人湾湿地保护区；试验采用塑料水培箱（尺寸120 cm×100 cm×60 cm）模拟人工湿地，栽培土壤为南湖公园湿地土壤（厚20 cm），每箱种植24株；中药制药废水来自内蒙古大唐药业有限公司中药加工炮制车间经预处理后排放的废水，其水质：COD（288.62±31.45）mg/L、BOD₅（256.36±18.71）mg/L、NH₄⁺-N（45.92±4.16）mg/L、TN（106.75±13.48）mg/L、固体悬浮物（226±48.38）mg/L、色度（216± 42.25）倍。

试验于2018年5月16日开始进行，选取大小、长势一致的植株进行移栽，株高和根长分别为25 cm左右和18 cm左右；每箱种植1种湿地植物，待生长情况稳定后开始进行中药制药废水胁迫试验。

湿地植物对中药制药废水的抗逆性试验和净化效果比较试验，设6个处理，即分别向栽植6种湿地植物的水培箱中加入0.5 L制药废水，以加入等量清水栽培作为抗逆性试验对照（CK1），以加入等量废水且不栽培湿地植物作为净化效果比较试验对照（CK2），每个处理3次重复。整个试验期间，确保所有处理具有相同的环境条件（日间光强为20 000 Lux，昼夜温度分别为32、20 ℃，湿度为52%），通过添加自来水来补充植物消耗和蒸发的水分；胁迫时间达到60 d时，测定各处理的植株生长指标、生理指标和废水净化相关指标，筛选对中药制药废水耐受性和净化效果俱佳的湿地植物。

不同湿地植物组合净化效果比较试验，将筛选出的4种湿地植物（假设为A、B、C、D）进行随机组合配置，组成A-B-C、A-B-D、A-C-D、B-C-D、A-B-C-D 5个处理，组合中各类植株等量种植，以净化效果最佳的湿地植物为对照（CK3），每个处理重复3次；胁迫时间达到60 d时，进行各组合废水净化指标测定，筛选最佳湿地植物组合。

株高、根长采用直尺进行测定；干重采用烘干法测定；植物叶片超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性测定分别采用抑制NBT光还原比色法、愈疮木酚法和紫外分光光度法测定；总抗氧化能力（T-AOC）采用ABTS法测定；丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸比色法；质膜透性采用相对电导率法测定；COD采用重铬酸钾法测定；BOD₅采用稀释培养法测定；TN采用碱性过硫酸钾消解-紫外分光光度法测定；NH₄⁺-N采用纳氏试剂分光光度法测定；固体悬浮物（SS）采用滤纸烘干法测定；色度采用稀释倍数法测定；废水污染物去除率根据去除前后浓度变化值进行计算。

试验数据整理、计算和作图采用Excel 2010软件；不同处理的差异显著性分析采用SPSS18.0软件。

生长状况可间接反映出湿地植物对中药制药废水的耐受性。制药废水对湿地植物生长的影响见表1。

湿地植物的生物量显著降低，且不同湿地植物降低幅度存在明显差异。与CK1（净水种植）相比，中药制药废水胁迫下的芦苇、三棱水葱、再力花、石菖蒲、灯心草和梭鱼草株高分别显著降低30.84%、31.11%、43.64%、42.69%、31.33%、23.64%（P < 0.05）；根长分别显著降低16.96%、17.86%、26.31%、22.09%、18.67%、15.46%（P < 0.05）；干重分别显著降低23.41%、28.60%、42.20%、35.39%、27.60%、22.18%（P < 0.05）；根冠比则分别提升8.89%、6.82%、6.98%、5.77%、9.76%、6.25%，均未达到显著差异水平（P>0.05）。这说明，不同湿地植物对中药制药废水具有不同的耐受性，由强到弱依次为梭鱼草>芦苇>灯心草>三棱水葱>石菖蒲>再力花。

抗氧化活性可间接反映植物对活性氧的清除能力，主要由抗氧化酶和抗氧化剂组成，是衡量植物抗逆性强弱的重要因素^〔8〕。制药废水对湿地植物抗氧化活性的影响见图1。

湿地植物的总抗氧化能力和抗氧化酶活性均显著提升，且不同湿地植物提升幅度存在明显差异。与CK1（净水种植）相比，制药废水胁迫下的芦苇、三棱水葱、再力花、石菖蒲、灯心草、梭鱼草的SOD活性分别显著提升33.08%、31.48%、20.43%、23.56%、29.87%、35.73%（P < 0.05）；POD活性分别显著提升46.50%、50.48%、38.85%、36.68%、50.71%、52.92%（P < 0.05）；CAT活性分别提升50.65%、56.99%、40.82%、39.74%、51.25%、59.45%（P < 0.05）；T-AOC分别显著提升67.90%、86%、46.61%、43.15%、66.46%、107.41%（P < 0.05）。这说明湿地植物通过提升抗氧化活性来提高中药制药废水胁迫下的活性氧清除能力，从而缓解氧化损伤提高耐受性，其中梭鱼草抗氧化活性最高，依次为三棱水葱、芦苇和灯心草。

逆境胁迫下植物体内会产生大量的活性氧，如果不及时清除会对细胞造成氧化损伤，MDA含量和质膜透性是衡量膜质过氧化程度的重要指标。制药废水对湿地植物膜质过氧化的影响见图2。

湿地植物的MDA含量和膜质透性显著提升，膜质过氧化程度明显加剧，且不同湿地植物的提升幅度存在明显差异。与CK1（净水种植）相比，制药废水胁迫下的芦苇、三棱水葱、再力花、石菖蒲、灯心草和梭鱼草的MDA含量分别显著提升3.61、2.83、4.86、4.79、4.61、3.47倍（P < 0.05）；质膜透性分别显著提升1.63、1.43、2.36、2.28、1.84、1.11倍（P < 0.05）。这说明中药废水可加重湿地植物膜质过氧化，其中梭鱼草膜质过氧化程度最轻，依次为三棱水葱、芦苇和灯心草，这主要是由于梭鱼草较高的抗氧化活性赋予其具有较强的活性氧清除能力，从而减轻膜质过氧化。

湿地植物对制药废水的净化效果见图3。

湿地植物净化作用明显，且不同湿地植物的净化能力存在明显差异。与CK2（未种植植物）相比，分别种植芦苇、三棱水葱、再力花、石菖蒲、灯心草和梭鱼草的模拟人工湿地对COD的去除率分别显著提升5.16、5.82、4.05、4.29、4.94、6.01倍（P < 0.05）；BOD₅去除率分别显著提升3.39、4.02、2.56、2.73、3.27、3.46倍（P < 0.05）；TN去除率分别显著提升6.02、5.33、4.19、4.25、5.04、6.34倍（P < 0.05）；NH₄⁺-N去除率分别显著提升6.66、7.15、5.23、5.36、6.18、7.41倍（P < 0.05）；固体悬浮物去除率分别提高7.16、7.99、6.13、6.34、7.33、7.73倍（P < 0.05）；色度去除率分别提高4.55、5.41、3.79、3.93、4.70、5.75倍（P < 0.05）。这说明湿地植物可明显净化中药制药废水，且不同湿地植物的净化效果存在明显差异，其中梭鱼草对COD、TN、NH₄⁺-N和色度去除率最高，而三棱水葱则对BOD₅和固体悬浮物去除率最高，芦苇和灯心草净化能力次之。

不同湿地植物具有各自的净化优势，组合使用可充分发挥各种植物的长处，净化效果显著优于单一植物净化。湿地植物组配对制药废水净化效果见表2。

湿地植物组配可进一步提升净化效果，且不同组合净化效果存在明显差异。与梭鱼草模拟人工湿地相比，梭鱼草-三棱水葱-芦苇-灯心草配置的模拟人工湿地对中药制药废水的净化效果显著提升，COD、BOD₅、TN、NH₄⁺-N、固体悬浮物、色度去除率分别提升15.76%、23.53%、14.57%、16.33%、8.66%、17.47%（P < 0.05），净化效果也显著优于梭鱼草-三棱水葱-芦苇等其他4种组合配置。这说明，湿地植物组合配置可明显提高模拟人工湿地对中药制药废水的净化效果，且不同组合配置的净化效果存在明显差异，以梭鱼草-三棱水葱-芦苇-灯心草配置净化效果最佳，COD、BOD₅、TN、NH₄⁺-N、固体悬浮物和色度去除率分别达到82.36%、80.65%、85.38%、86.69%、96.33%、80.49%。

污水中富含N、P等营养物质，可为湿地植物生长发育提供所必须的营养元素，有助于促进湿地植物生长，提高生物量^〔9〕。本研究结果表明，中药废水对6种湿地植物的生长具有明显的抑制作用，植株株高、根长、干重均显著降低（P < 0.05），且不同湿地植物下降幅度存在明显差异，由高到低依次为再力花>石菖蒲>三棱水葱>灯心草>芦苇>梭鱼草。本结果与刘冉等^〔9〕对养殖废水、李龙山等^〔10〕对生活污染研究结果存在出入，而与王巧芳等^〔11〕对含盐污水的研究结果一致，其原因可能是养殖废水、生活污水中含有大量的N、P等植物生长所必需的营养元素，有助于提高植物光合作用，促进植物生长；而中药废水中污染物成分与养殖废水和生活污水存在较大差别，可能含有对植物生长不利的污染物，进而对植物生长造成抑制。

逆境胁迫下植物体内会产生和积累大量的活性氧，不及时清除会对植物细胞造成氧化损伤和代谢紊乱，其中MDA含量和膜质透性是衡量膜质过氧化程度的重要指标^〔12〕；植物在长期进化过程中形成了一套自身保护机制，常通过提高自身的保护酶（如POD、SOD、CAT和APX等）活性和抗氧剂含量（如抗坏血酸AsA、谷胱甘肽GsH等）来清除体内过量的活性氧，缓解活性氧伤害，维持代谢平衡^〔13〕。本研究结果表明，中药废水胁迫显著提升了6种湿地植物叶片的MDA含量和膜质透性，膜质过氧化程度加剧；湿地植物通过提高自身的抗氧化能力、SOD、POD和CAT活性来及时清除体内产生的活性氧，避免大量积累，从而缓解氧化损伤，其中梭鱼草抗氧化活性最高、膜质过氧化程度最轻，依次为三棱水葱、芦苇和灯心草。本结果与孙瑞莲等^〔14〕研究结果较为一致，这说明梭鱼草对中药废水的耐受性最强，其次为三棱水葱、芦苇和灯心草，该结果与生物量研究结果基本一致。

湿地植物是湿地系统的核心，不仅可以通过根茎截留和吸收富集等直接去除废水污染物，而且可为根区微生物输送生长、繁殖及分解有机物所需的氧气，从而进一步提高湿地系统的净化能力^〔6〕。本研究结果表明，与CK2（未种植植物）相比，6种湿地植物均可对中药废水起到一定的净化作用，且不同湿地植物去除污染物的优势各异，其中梭鱼草对COD、TN、NH₄⁺-N和色度去除率最高，而三棱水葱则对BOD₅和固体悬浮物去除率最高，芦苇和灯心草净化能力次之。本结果与刘冉等^〔9-10〕研究结果基本一致，即湿地植物净化能力差异与自身生长特性及对废水的耐受性密切相关。

为了充分发挥湿地植物在制药废水中的净化作用，进一步提高净化效果和湿地景观美化效果，在对单一湿地植物净化效果研究的基础上，本研究选取了对制药废水具有较好净化效果和耐受性的4种湿地植物进行随机组配。结果表明，湿地植物组合配置可进一步提升对中药制药废水的净化效果，其中梭鱼草-三棱水葱-芦苇-灯心草配置的模拟人工湿地对中药废水的净化效果最佳，COD、BOD₅、TN、NH₄⁺-N、固体悬浮物、色度去除率分别达到82.36%、80.65%、85.38%、86.69%、96.33%、80.49%，净化效果显著优于梭鱼草单一植物湿地及梭鱼草-三棱水葱-芦苇等其他4种组合配置。本结果与杜甫义等^{〔7, 15〕}研究结果较为一致，其原因可能是湿地植物组合配置可充分利用不同湿地植物的净化优势，从而有助于提高湿地系统整体的净化效果。

制药废水可显著抑制6种湿地植物生长，其中梭鱼草受损伤程度最轻，其次为三棱水葱、芦苇和灯心草。不同湿地植物对制药废水的净化效果存在显著差异，梭鱼草-三棱水葱-芦苇-灯心草配置模式对制药废水的净化效果最佳，COD、BOD₅、TN、NH₄⁺-N、固体悬浮物、色度去除率分别达到82.36%、80.65%、85.38%、86.69%、96.33%、80.49%。本结果可为净化制药废水人工湿地构建中湿地植物的选择提供一定的参考和借鉴。