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摘要：介绍水生植物系统处理污染物的机理及污染物的去除机制，并阐述系统中植物种类选择与搭配，对水生植物发挥其污染物处理功能具有参考意义。
关键词：水生植物；水污染处理；净化机理
前言
水生植物在水污染治理中的方式，按照其植物生活型不同可以分为3类：沉水植物系统、挺水植物系统和漂浮植物系统。而整个污水处理系统的核心正是这些水生植物，植物的光合作用将太阳能转化为系统可以利用的能量；并且这些植物还能在水中创造良好的环境，供其他的动植物生存，这些大型水生植物和这些动植物一起作用，将植物中的污染物进行降解，所以称这种处理系统为人工生态处理系统或者自然处理系统。生态处理系统具有耗能低、成本小并且绿色无副作用的特点，比传统的微生物处理系统更具优势。同时大型水生植物水污染处理系统也具有占地面积大、处理周期长以及容易受到气候影响的缺点[3]。3种处理系统可以单独使用，也可以随意组合形成更有效的处理方式，还可以和其他处理系统联合形成水污染处理系统。这种组合或联合的方式是以水生植物为结合点，协调其他系统的辅助功能和污水处理功能，以更好地发挥系统功能[1]。
1 水生植物对污染物的清除
1.1 水生植物对氮磷的清除
湖泊富营养化是严重的环境问题之一,因地球七成是水,因此是全球性的环境问题。一般水生植物通过调节浅水湖中水体的营养浓度使湖泊温度适中,进而调节湖泊富营养化的现象,最终达到治理的目的。大型沉水植物环境容量大,自身有着强大的自净能力,因具有巨大的生物量可以持续不断的和环境进行能量和物质的交换,达到净化的目的。
1.2 水生植物对重金属的清除
水生植物能有效吸收重金属Zn、Cr、Pb、Cd、Co、Ni、Cu等,根据研究显示,环境中的重金属含量和植物中的重金属含量有一定的关系,两者成正相关,所以对植物体内的重金属含量进行分析可以有效监测环境中的重金属含量。水生植物生长速度快,环境容量大,能吸收大量的营养物,降低水中重金属的含量,进而对环境具有优化作用。
1.3 水生植物对有毒有机污染物的清除
植物的存在可以有效降解有机污染物质,对环境起保护作用。水生植物除了可以吸收某些小分子有机污染物之外,还可以分解微生物的组成,通过促使有机物质的沉淀达到对水环境优化的目的。一般低等植物可以矿化莠去津,如一些浮游植物、水生植物等,他们比其他高等植物敏感度更高,其他高等植物也可以通过其他方式途径达到净化的作用。
1.4 水生植物的其他净水(改善水质)功能
水生植物能有效维持水体清洁,通过保持其在不同营养级别水平达到稳定自身优势的作用,其作用原理是:水生植物能通过自身强大的生物量大量吸收过量的营养物质,以此使水中营养物质保持在低水平;通过摄食底栖生物的鱼类等方式降低水环境中的沉积物,达到水质净化的目的;此外,水生植物还能有效稳定底泥,同时抑制藻菌的生长,对降低环境污染具有巨大的作用。在生态系统中,沉水植物与沉积物、水体流动间具有重要的关系,通过对沉水植物进行研究可以有效降低水中沉积物,进而达到改善水质的目的[2]。
2 水生植物在污染治理中的应用
2.1 人工湿地
人工湿地是20世纪70年代发展起来的一种净化环境的方法,人工湿地建造和运转费用低,使用维护简便,并且可以为众多野生动物提供栖息地,保护动植物的生存环境,实施效果好,成为水生植物在污染治理中的重要应用,很多专家对其进行分析研究,也受到了广大的关注。人工湿地和水生大型植物可以创立丰富的生态系统,同时对环境影响小,最终达到保护生态环境的作用,此外因其建设成本低,效果好,是目前主要的研究发展方向之一。
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2.2 生物修复
生物修复(Bioremediation)是近几年发展迅速的一项清洁环境的低投资、高收益、简便易行的新兴技术。它利用特定的生物(植物,微生物或原生动物)吸收,转化,清除或降解环境污染物,实现环境净化,生态效应恢复的生物措施。生物修复作为一种新型的净化水质的技术,有着极大的发展潜力,如果此种技术被广泛应用于清洁环境,将有利改善我国水污染现状,为人们的生活健康和社会经济的可持续发展提供有利的条件和保障。
2.3 稳定塘
稳定塘法主要是通过人工控制生物氧化过程进行污水处理,这种污水处理的方法简单易行、资金投入少,特别是在中小型常规污水处理领域前景广阔,可推广使用。它主要是通过菌藻的共同作用净化水质,可以明显改善污染水质,对生活污水、农业废水、工业废水等的处理具有重要作用。
2.4 水质净化
水质净化技术为养鱼工业的发展提供了科学的技术手段。大型植物可以有效净化水质、节省能源、提供养鱼饵料。高等水生植物对水环境中的污染物具有较强的吸收作用,其效能因植物种类及处理组合方式不同而有所差别。
2.5 湖泊治理与植被修复
沉水植物可改善水体的理化性质,有效降低颗粒性物质的含量,改善水下光照条件,使透明度保持在较高水平,水体电导率也相对较低。水生植物还可以增强底质的稳定和固着。
对于浅水湖泊而言,重建水生植被是富营养化治理和湖泊生态恢复的重要措施。我国的湖泊约有一半以上已呈富营养化,而且很多湖泊也在不断演化为富营养状态,因此,对治疗迫在眉睫[3]。水生植物可以大力改善富营养水体的水质,净化有毒水体,对环境的保护起着重要的作用。
3水污染处理系统中植物种类选择与搭配
植物种类的选择主要根据水污染处理系统中植物所发挥的作用来决定。对于需要大量吸收氮磷、BOD和重金属的系统，应该选择生长速度快、富集吸收能力好的植物种类；对于需要大量吸收BOD和N的系统，应该选择根系庞大和传氧能力强的植物，这样可以为微生物的降解提供足够的附着空间；对于水中污染物种类多且都需要去除的系统，应该选择生态功能多样的植物种类，也可以选择用不同的植物相互搭配来处理，才能有效发挥水污染处理作用。此外，水污染处理系统中植物的选择还应该考虑植物对气候的适应、对病虫害的抵抗能力、植物的抗逆性和植物管理的难易程度。通过试验，研究人员发现凤眼莲、芦苇等植物能在各种水污染系统中发挥高效作用，因而被广泛应用于人工湿地和氧化塘等环境中。目前，对植物根部区域微生物降解的作用研究较多，缺少对植物自身作用来处理污水的研究和应用，主要表现在研究者对植物在吸收污染物后对生物量的资源化利用以及自身生长规律2个方面没有深入的研究。
结语
总之，大型水生植物在水污染处理中，利用的是植物光合作用吸收的太阳能，既能较好地处理水污染，而且没有有毒副作用，不需要任何化学品，还能够固定能源和回收有用资源。而其他的污水处理系统，不仅前期需要大量的投资费用，而且运行过程中产生大量耗能费用，经济损失较大。因此，以大型水生植物为主的水污染处理系统，是一项绿色技术，在今后的研究和推广中，将具有更加广阔的前景[4]。
参考文献
[1]饶利华,陆开宏.两种水生植物在污水治理中的应用[J].宁波大学学报(理工版),2006,19(3):325～329.
[2]吴振斌,邱东茹,贺锋,等.水生植物对富营养水体水质净化作用研究[J].武汉植物学研究,2001,19(4):299～303.
[3]李正魁,濮培民,胡维平,等.固定化细菌技术及其在物理生态工程中的应用——固定化氮循环细菌对水生生态系统的修复[J].江苏农业学报,2001,17(4):248～252.
[4]吴振斌,詹发萃,邓家齐,等.综合生物塘处理城镇污水研究[J].环境科学学报,1994,14(2):223～228.
论文作者:姜小月
论文发表刊物:《基层建设》2017年第36期
论文发表时间:2018/4/2
标签：水生植物论文; 植物论文; 水污染论文; 系统论文; 污染物论文; 环境论文; 水质论文; 《基层建设》2017年第36期论文;