水生植物在水污染控制中的作用

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口增加以及城市化進(jìn)程逐漸加快，水環(huán)境污染問(wèn)題愈發(fā)突出。中國(guó)作為人口大國(guó)，是用水量較多的國(guó)家之一，而中國(guó)又是一個(gè)水資源嚴(yán)重短缺的國(guó)家，人均占有量?jī)H為世界人均水資源量的四分之一，全國(guó)有100多座城市嚴(yán)重缺水，大部分位于西北地區(qū)。近年來(lái)，環(huán)境污染問(wèn)題愈發(fā)嚴(yán)重，水污染問(wèn)題更是雪上加霜。為有效解決水污染嚴(yán)重的問(wèn)題，專家學(xué)者經(jīng)過(guò)多年探索取得了諸多經(jīng)驗(yàn)，其中利用水生植物控制水資源污染非常有效。該方法操作簡(jiǎn)便，效果極佳，后續(xù)維護(hù)中二次污染程度最低，值得大力推廣。

對(duì)于環(huán)境工程、能源保護(hù)等相關(guān)專業(yè)的師生來(lái)說(shuō)，水污染控制工程實(shí)驗(yàn)是必修課程之一。由王云海、楊樹成、梁繼東等主編，西安交通大學(xué)出版社出版的《水污染控制工程實(shí)驗(yàn)》一書，是高校水污染控制工程實(shí)驗(yàn)課程的專用教材。該書分為總論篇、實(shí)驗(yàn)篇、儀器設(shè)備篇3個(gè)部分，共八章。總論篇包括第一章到第四章：緒論、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、誤差及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)水樣的采集與保存，介紹水污染工程實(shí)驗(yàn)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)以及數(shù)據(jù)處理分析方法和實(shí)驗(yàn)水樣的采集與保存。實(shí)驗(yàn)篇包括第五章到第七章：基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)、開放性實(shí)驗(yàn)，介紹混凝實(shí)驗(yàn)、生物吸附法去除重金屬實(shí)驗(yàn)、微生物燃料電池發(fā)電實(shí)驗(yàn)等多種處理水污染的實(shí)驗(yàn)方法。儀器設(shè)備篇包括第八章，簡(jiǎn)要介紹實(shí)驗(yàn)常用儀器。

通過(guò)建立污水處理廠處理污水的傳統(tǒng)方法，存在處理費(fèi)用較高以及區(qū)域限制嚴(yán)重等弊端，難以徹底解決污染問(wèn)題。而利用成本低廉、便于操作的水生植物進(jìn)行處理的方法則更為有效，水生植物在水污染控制中的作用主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面。

第一，水生植物自身對(duì)水體污染物質(zhì)的凈化吸收作用。水生植物是指依靠水分生長(zhǎng)、生活在水中的植物，如藻類、浮葉植物、濕地植物以及挺水植物等，這些植物具有較強(qiáng)的吸附能力與抗毒性。水生植物通過(guò)發(fā)達(dá)的根系吸附水中鉛、汞、銅等重金屬物質(zhì)和其他有機(jī)物質(zhì)，將其儲(chǔ)存于體內(nèi)進(jìn)行脫毒、降解。此外，水生植物可以吸收水中的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，該類物質(zhì)被吸收后可以轉(zhuǎn)化為植物自身生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而有效解決水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題。水生植物在吸收各種有機(jī)物后生長(zhǎng)成熟，此時(shí)應(yīng)對(duì)其進(jìn)行專業(yè)的采摘處理，避免造成二次污染，如鳳眼蓮、浮萍、蘆葦、滿江紅、金魚藻等都是常用來(lái)處理污染物的水生植物。

第二，水生植物釋放物質(zhì)對(duì)水體污染的凈化作用。水生植物能在缺氧水體中生長(zhǎng)，促進(jìn)植物根部好氧微生物的繁殖，水生植物根部釋放氧氣以及其他物質(zhì)，氧氣可促進(jìn)水體中其他微生物以及動(dòng)植物的生長(zhǎng)，從而可有效保障水體的活性與清潔;其他釋放物質(zhì)則可以與水體中的有害物質(zhì)進(jìn)行結(jié)合，或直接去除水體中的病原物與細(xì)菌等，達(dá)到水體的凈化與清潔。

第三，水生植物對(duì)微生物降解污水的支持作用。在水生植物污水處理系統(tǒng)中，對(duì)水中各種污染物的降解主要依靠微生物發(fā)揮作用。水體中存在許多可被降解的有機(jī)物質(zhì)，如苯、烷、烴等，這些有機(jī)物質(zhì)均可通過(guò)微生物的硝化和反硝化作用去除。而水生植物的生長(zhǎng)則可以為微生物的代謝活動(dòng)提供支持，水生植物通過(guò)呼吸系統(tǒng)釋放氧氣，在根部形成有氧環(huán)境，為微生物的代謝活動(dòng)營(yíng)造必要的環(huán)境。同時(shí)，微生物附著于水生植物根部，并利用根部釋放的有機(jī)物進(jìn)行生長(zhǎng)代謝活動(dòng)。可見微生物的降解作用離不開水生植物的支持，水生植物的代謝生長(zhǎng)直接關(guān)系到水中污染物的降解。

盡管水生植物可有效控制水污染，但受其他因素影響，其作用往往難以得到充分發(fā)揮，影響因素主要包括以下3個(gè)方面：第一，水生植物的種類。不同水生植物的凈化吸收效果不同，要想達(dá)到最優(yōu)污染控制效果，應(yīng)根據(jù)水體具體凈化要求進(jìn)行選擇，一般多種類水生植物搭配的凈化效果最好。第二，水體污染程度。若水體污染程度過(guò)高，僅依靠水生植物的凈化需要耗費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間，應(yīng)與傳統(tǒng)污水處理技術(shù)相結(jié)合進(jìn)行污染控制。第三，水體環(huán)境影響。水體溫度、地理位置、光照強(qiáng)弱等都會(huì)影響污染控制效果，因此在水生植物污染處理系統(tǒng)建設(shè)中，研究人員必須全面考慮各種因素的影響。

《水污染控制工程實(shí)驗(yàn)》一書作為專業(yè)教材，將教學(xué)、科研與實(shí)際水污染控制需求結(jié)合起來(lái)，對(duì)環(huán)境保護(hù)、污染防治人員來(lái)說(shuō)，是極具實(shí)用性的參考指南。我國(guó)水污染問(wèn)題的處理任重而道遠(yuǎn)，專業(yè)學(xué)者應(yīng)深入研究利用水生植物進(jìn)行水污染控制的方法，優(yōu)化污染控制設(shè)計(jì)方案，改善我國(guó)水環(huán)境污染嚴(yán)重的狀況。

基金項(xiàng)目：2019年度重慶市教委科學(xué)技術(shù)研究計(jì)劃項(xiàng)目（KJQN20190308）;重慶市教委科技重點(diǎn)項(xiàng)目（KJQN201803811）;重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院院級(jí)科研項(xiàng)目（K202112）

作者簡(jiǎn)介：孫華（1983—），女 ，重慶豐都人，重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，研究方向?yàn)閳@林、水生態(tài)修復(fù)