淺談水生生物對水質的改善作用

張琰

摘要：指出了利用水生生物對水質的改善作用是當前的研究熱點，介紹了水生生物基本知識，重點分析了水生植物、水生動物、水生微生物在改善水質中所起的作用，同時闡述了水生生物在水質監測和研究中做出的貢獻。

關鍵詞：水生生物；水質改善；水質監測和研究

1引言

2012年西湖主湖區的水體透明度，比10年前提高了1倍，也就是828cm，而10年前，西湖水的透明度是40cm，這都要歸功于西湖生態恢復與水環境改善項目。西湖湖西水生植物群落優化示范工程，就是在西湖湖西的茅家埠、浴鵠灣、烏龜潭70萬m2的湖區里，種植沉水植物，比如菹草、苦草、狐尾藻、金魚藻、黑藻等，形成復合群落，自然梯度。現在，一年四季，水下都有植物景觀，利用沉水植物凈化湖水。2013年3月底，國家“十一五”水專項“典型南方城市景觀湖泊水質改善與水生植被構建技術”課題——“西湖生態恢復與水環境改善項目”，通過了國家驗收。另外，農業部印發了《全國水生生物增殖放流總體規劃（2011～2015年）》，這是“十二五”期間全國組織開展增殖放流工作的指導性規劃，也是中央財政增殖放流項目管理的重要依據。可見，水生生物對水質的影響力可見一斑。

2水生生物簡介

水生生物[1]是生活在各類水體中的生物的總稱。水生生物種類繁多，有各種微生物、藻類以及水生高等植物、各種無脊椎動物和脊椎動物。其生活方式也多種多樣，有漂浮、浮游、游泳、固著和穴居等。有的適于淡水中生活，有的則適于海水中生活。水生生物雖然種類繁多，按功能劃分，包含自養生物（各種水生植物）、異養生物（各種水生生物）和分解者（各種水生微生物）。不同功能的生物種群生活在一起，構成特定的生物群落，不同生物群落及其與環境之間，進行著相互作用、協調，維持特定的物質和能量流動過程，對水環境保護起著重要作用。

3水生生物改善水質

31水生植物

水生植物是指生長在水中或潮濕土壤中的植物，包括草本植物和木本植物。我國水系眾多，水生植物資源非常豐富，僅高等水生植物就有300多種。根據水生植物的生活方式，一般將其分為挺水、浮水和沉水植物。水生植物對水質有較強的凈化功能，可以有效降低水體富營養化，抑制浮游植物，保持水景的生態平衡。水生植物不僅能進行光合作用，吸收環境中CO2、放出O2，改善水體質量，而且能消除水體中許多污染元素，因此水生植物具有重要的生態恢復功能。例如，水蔥能凈化水中的酚類；野慈菇對水體中氮和磷的去除率都很高；蘆葦具有凈化水中的懸浮物、氯化物、有機氮、硫酸鹽的能力，能吸收汞和鉛，對水體中磷的去除率很高；鳳眼蓮繁殖快，耐污能力強，對氮、磷、鉀及重金屬離子均有吸收作用；沉水植物還可以促進水中懸浮物、污染物質的沉積，并可通過吸收、轉化、積累作用降低水中營養鹽，從而抑制水體內浮游藻類生產量，同時能防止底泥的再懸浮，提高水體的透明度。

總之，水草茂盛則水質清澈、水產豐盛、水體生態穩定，缺乏水草則水質渾濁、水生動物稀少、水體生態環境脆弱。水生植物在美化水體景觀、凈化水質、保持河道生態平衡方面具有顯著功效。

311減少水質富營養化

水體富營養化是指由于大量的氮、磷、鉀等元素排入到流速緩慢、更新周期長的地表水體，使藻類等水生生物大量地生長繁殖，使有機物產生的速度遠遠超過消耗速度，水體中有機物積蓄，破壞水生生態平衡的過程。利用水生生物吸收利用氮、磷元素進行代謝活動以去除水體中氮、磷營養物質的方法。目前，有些國家開始試驗用大型水生植物污水處理系統凈化富營養化的水體。大型水生植物包括鳳眼蓮、蘆葦、狹葉香蒲、加拿大海羅地、多穗尾藻、麗藻、銅錢草等許多種類，可根據不同的氣候條件和污染物的性質進行適宜的選栽。水生植物凈化水體的特點是以大型水生植物為主體，植物和根區微生物共生，產生協同效應，凈化污水。

張家楊等[2]在水生植物對水體富營養化除磷去氮的研究中提到，水生植物作為處理富營養化水體的一種手段，具有低成本、耗能、高效、自我更新和可持續性強等優點，是目前生物方法和生態方法中的通用技術。常用的水生植物材料有伊樂藻、微齒眼子菜、竹葉眼子菜、水罌粟、石菖蒲、黃菖蒲、蘆葦、菹草、蘆竹、荻、水蔥、黃花水龍、大聚藻、香菇草、大薸、鳳眼蓮、美人蕉、水生鳶尾、千屈菜、野慈姑、大水劍、太陽草和水蘿蘭等。水生植物通過吸收底泥和水層中的氮、磷，并同化為自身的結構組成物質，從而提高了水體中氮、磷物質的去除。

魏曉慧[3]在對6種水生植物對汾河水體中氨氮、COD、總氮和總磷的凈化作用研究中，對枝輪藻、豆瓣菜、蘆葦、紅蓼、脆弱剛毛藻、菹草等處理汾河太原段污水都有很好的凈化效果。在氨氮凈化方面均為蘆薈最好，脆弱剛毛藻最差。在COD凈化方面均為蘆薈最好，豆瓣菜最差。在總氮凈化方面，蘆薈最好，對枝輪藻最差。在總磷凈化方面，蘆薈最好，菹草最差。且凈化效果是高濃度水平<中濃度水平<低濃度水平。

鐘艷霞等[4]利用銀川平原天然湖泊濕地——黃河濕地公園為研究點，開展農田退水的湖泊水質空間分布研究，探討空間上分布不同的水生植物（主要是蘆薈、菖蒲、荷花）對水質凈化的貢獻。水生植物對其中的BOD5、CODcr、氨氮、總磷均具有較好的降低作用，其中降低BOD5的速率最快，而對總磷的降解率較低，綜合污染整體可以下降35% 左右，因此水生植物對農田退水具有很好的凈化效果。

312吸收水中重金屬

隨著工業化的發展，含有重金屬離子的廢水產生量越來越多。重金屬離子已成為最重要、最常見的污染物之一。

潘義宏等[5]對通過野外調查和室內分析，研究了云南陽宗海南北兩區域自然生長的17種水生植物的生長狀況及植物和對應水樣、根區底泥中重金屬（As、Zn、Cu、Cd、Pb）的含量。結果表明，17種植物均長勢良好，對Pb和As具有一定的抗性。從聚類分析結果來看，金魚藻、黑藻、八藥水篩、小眼子菜、穗狀狐尾藻5種水生植物同時對As、Zn、Cu、Cd、Pb具有較強的吸收和富集能力，它們對復合污染水體的修復具有較大潛力和價值。endprint

易鋒[6]在復合污染下大薸和鳳眼蓮對重金屬的吸收和富集特征的研究中，通過試驗得到結果，與挺水植物相比，漂浮植物（大蓬、鳳眼蓮）表現出了更好的重金屬富集能力，它們的根系部分的重金屬含量最高，其中As含量為26353mg/kg、10310mg/kg，由此篩選出大藻、鳳眼蓮為水生As富集型植物。

周雪玲等[7]通過野外調查和室內分析，采用生物富集因子和重金屬污染指數等方法研究樂安河-鄱陽湖段水土或底泥環境中Cu、Pb、Cd等重金屬的含量及不同生境中自然生長的18種水生植物植株內的富集積累特性，研究結果表明，所篩選的18種水生植物的長勢良好，對Cu、Pb、Cd等重金屬的復合污染均具有一定的抗性，其中苦草、青葙、金魚藻對重金屬Pb、Cd具有共富集特征，箭葉蓼對Cu、Cd具有共富集特征。

高婧等[8]為了探明黑麥草和紫花苜蓿對重金屬污染底泥的修復作用，采取盆栽試驗研究兩種植物對百花湖底泥中Cu、Zn、Cd重金屬污染的修復效果。

32水生動物

保障飲用水質量可以采用一些生物方法予以控制；除了種植樹木及水草凈化水質外，最為明顯的效果是在水內適當的放養濾食性魚類，利用自然界的生物鏈條及各種魚類的生活習性發揮互補性，合理搭配，凈化水質，防治病蟲害，以魚養水。

水底名副其實的“清潔工”鯉魚、鯽魚等，它們生活在水的底層，攝食水體底層的殘餌和腐殖質。可清除大部分殘余的有機物，大大減少水體底層有機物，腐化分解釋放的污染物。另外，水體中兇猛性魚類（烏鱧、鯰魚等），能大量攝食水體中的野雜魚、病魚、死魚、動物腐體等，可以有效控制水體中的野雜魚蝦的大量生長繁殖，防止病、死魚等污染水質，減少耗氧因素。這些魚可以統稱為凈水魚。但其主要目標。凈水魚每天可消耗掉大量的水草和浮游生物，既能有效抑制水草生長，又可以防止水中浮游生物的過量繁殖、污染水質。不一定以藍藻水華控制為目標，而在于預防控制藍藻水華發生，改善水庫水質，不能待水質污染惡化后再投放魚類。

33水生微生物

寒石[9]研究凈水微生物可以做到全面的凈水效果。去碳去氮，如芽孢桿菌等復合菌可以去除水中的碳、氮、磷系化合物，轉化硫、鐵、汞、砷等有害物質。殺滅病毒，如枯草桿菌、綠膿桿菌具有分解病毒外殼酶的功能而殺滅病毒。絮凝作用，如芽孢桿菌等有生物絮凝作用，可以將水體中的有機碎屑結合成絮狀體，使重金屬離子沉淀，使水體清澈。反硝化作用，可以利用硝酸鹽為最終電子載體，起反硝化作用，提高pH值。徹底凈化，利用和耗盡水中濃度極低的營養物質。

張楚等[10]研究表明選用放線菌、歐洲亞硝化單胞菌、維氏硝化桿菌、泛養副球菌和巨大芽孢桿菌作為清淤菌，按2∶1∶1∶2∶3的活菌含量配比混合，所得的混合菌種子液與多孔鈉型活化沸石顆粒按照重量比1/19～1/4的比例混合均勻制備成清淤劑。用該清淤劑對南庫支浜河珠江路橋段的河水進行治理，NH3-N的濃度有大幅度的減少。

利用水生生物綜合改善水質的研究如雨后春筍般出現。余亞琴等[11]研究了太湖藍藻厭氧發酵沼液經過氧化溝處理后，減輕了后續水生植物濾床的負荷，同時水生植物發達的根系、強大的表面積為微生物的富集提供了場所。沼液經過氧化溝/水生植物濾床工藝處理后，COD<50mg/L、氨氮<16mg/L、TN<6mg/L、TP<05mg/L。

4水生生物監測和研究水質

利用水生生物來監測水質的方法較多，如指示生物法、群落結構法、生物毒性實驗、殘毒測定法、細菌學檢驗法、發光細菌毒性檢測法等。陳水松等[12]列舉了長江流域水生生物監測應用的典型案例，并對生物監測技術存在的問題進行了分析，對其應用前景進行了展望。惠峰等[13]通過研究表明利用水生植物尤其是水生苔蘚植物監測水體重金屬污染，是一種便捷有效、成本較低的技術措施。田鵬[14]通過試驗，得出結論水體中Cd濃度與草魚氧化損傷程度呈顯著的線性正相關，因此提出可以將草魚MDA含量測定作為一項生物學指標用于水環境Cd污染的生物監測。孫婕[15]用五種受試魚（虎皮魚、紅鼻子剪刀魚、紅綠燈魚、斑馬魚、黑鰭紅月光魚），用新方法對毒性評價的準確性好，并且嚴于老方法，更有利于廢水的監管。

利用水生生物做水質研究的項目比比皆是。吳詳慶等[16]在不同水溫條件下，采用靜水式魚類毒性試驗法，研究鎘對倒刺鲃的急性毒性效應。楊艷紅[17]以厚頜魴為試驗對象，研究了重金屬污染物Hg2+、Pb2+、Cr6+對厚頜魴幼魚的單一毒性效應和聯合毒性效應，從而為食品安全和保護水生生物生物資源及水域環境提供一定的理論依據，同時為水環境監測奠定一定理論基礎。

2014年3月綠色科技第3期5結語

水生生物與水質息息相關。水生植物、水生動物、水生微生物均對水質凈化有很大的幫助。其中很多水生植物能有效地控制水體富營養化和重金屬污染；魚類等水生動物可以減少水中腐壞有機物，預防藍藻，改善水質；各種菌類水生微生物不僅可以全面凈化水質，還能與水生植物配合，改良凈水工藝。水生動物對水質的作用還表現在監測和研究水質方面表現突出，可以作為生物指標、毒性實驗的研究對象等。

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[17] 楊艷紅重金屬（Hg～（2+）、Pb～（2+）、Cr～（6+））對厚頜魴幼魚生物毒性效應的研究 [D]重慶：西南大學，2013

Abstract： This articlebriefly introduces the basic knowledge about aquatic organism，and emphasizesthe roles ofaquatic plants，aquatic animals and microorganism in improving water quality respectivelyFinally，it discusses the contributionof aquatic organismon water quality monitoring and research

Key words： aquatic organism；improvement of water quality；monitoring and research on water qualityendprint