基于CELSS（闭合式生态能源系统）的国内废水回收用于可持续蔬菜种植的实验研究

《Environmental Technology》：Experimental study on CELSS-based domestic wastewater recycling for sustainable vegetable cultivation

利用处理过的生活污水作为CELSS农业系统的营养源，研究了耐盐冰菜和生菜的生长特性与养分吸收。结果显示两种作物在再生水中的可食生物质产量与Hoagland营养液相近，但冰菜对钠离子具有更高的同化效率，生菜则通过根系发育增强适应能力。再生水EC值6.39 mS·cm?1时仍能维持弱酸性环境，证实再生水可作为CELSS的有效营养源。

　　

摘要

生活污水中较高的污染水平对其在受控生态生命支持系统（CELSS）中的处理和再利用构成了挑战。为了解决这一问题，将经过生物处理的生活污水作为叶类蔬菜的主要营养来源。研究人员对两种具有不同耐盐能力的蔬菜——冰花（Mesembryanthemum crystallinum）和生菜（Lactuca sativa）进行了生长参数和养分吸收的对比分析，这两种蔬菜分别在两种栽培系统中生长：一种是使用再生污水，另一种是使用霍格兰培养液（Hoagland solution）。主要研究结果如下：在再生污水条件下，两种蔬菜的可食用生物量相当（冰花：127.28克/株；生菜略低），与霍格兰培养液条件下的生物量相比没有显著差异（冰花：124.87克/株）。生菜在再生污水中的根系发育更为旺盛，地下生物量显著增加（p < 0.05），这表明其能够适应高盐环境（污水电导率为6.39 mS·cm?1）。从养分角度来看，再生污水改变了元素的含量比例，且pH值在栽培过程中保持微酸性。与霍格兰培养液相比，再生污水中的蔬菜吸收了更多的K?、Na?和微量元素（例如，生菜中的Na含量是霍格兰培养液条件的3.2倍）。实验表明，约13.12平方米的冰花可以吸收一个人每天产生的尿液中的钠。这些结果证明，再生污水可以作为CELSS农业中可行的主要营养来源。冰花表现出更高的钠吸收效率，并能系统性地适应再生污水环境；而生菜则通过根系的形态变化来缓解高盐压力。