沉水植物對水體凈化的進展分析

李飛亞

摘要：沉水植物對水生態系統具有較強的水體凈化與修復的功能，也是水生態系統發展程度的重要標志，保證水體的良性循環，促進水生態系統呈現出多樣性，優化水體的自凈能力。本文從沉水植物對水體的凈化機理入手，深入分析沉水植物對水體凈化產生的影響，以實際情況為主明確其對水體凈化的效果，以供參考。

關鍵詞：沉水植物;水體凈化;影響因素

引言

在上世紀八十年代，沉水植物逐漸被應用在水體治理與生態修復中，充分發揮出其功能性，凈化水體水質，優化水體生態系統結構，提高生態系統的穩定性。與其他類型的技術相比，沉水植物對水體凈化更具有優勢，成本相對較低，治理方式較為簡單，整體安全性高，并兼具一定的水體觀賞價值。

一、沉水植物對水體凈化的機理分析

在富營養化水體中，水體的生物多樣性較高，水體透明度也較高，相對的藻類等浮游植物較少，溶解氧含量高，由此可見沉水植物在富營養化的水體中具有良好的重建與恢復作用，促使生態環境得到改善。沉水植物是水生態系統的初級生產者，自身對水生態系統的平衡與穩定具有良好的促進性，優化物種的多樣性，促使階段的水體體質得到凈化，以達到改善的目的。在凈化過程中，沉水植物以自身的根、莖、葉為基礎吸收與吸附水體中存在的懸浮顆粒與可溶性物質，達到除去水體中存在的氮、磷等營養物質[1]。在發展過程中，為滿足現階段的水體多變環境，沉水植物也不斷進化，促使自身的根莖葉表皮細胞排列呈現出緊密性，以避免自身的同化功能降低，保證水體得到凈化，具有較強的耐污性。

沉水植物與水體的接觸面較大，利用這一優勢形成天然的過濾層，靈活利用莖葉表面具備的離子交換、吸附以及絡合的能力，將有機的懸浮物沉降，同時還能避免水體中已經沉降的營養物質與泥中的物質出現再度懸浮情況，加快懸浮性顆粒的沉降速度，降低底泥沉積物的再懸浮速度，以發揮出自身的作用[2]。沉水植物在生長過程中，利用自身的能力開展光合作用，將產生的溶解氧傳輸至根系，促使根系周圍的氧化還原電位發生變化，促使根系周圍形成溶解氧的復雜環境，為多種微生物的成長創造優質的環境條件。沉水植物的根系會產生一定的酶分泌物，進而形成大量的微生物基質，營造優質的生長環境促使其成為生物膜，提升微生物的分解代謝水平，以滿足現階段的發展需求。據相關的研究顯示，沉水植物的生長環境中，原有的底泥中鐵離子（Fe2+）被根際氧化為三價鐵離子（Fe3+），在該環境中與磷酸鹽形成鐵磷絡合物，促使底泥中存在的磷酸鹽的釋放得到抑制[3]。

二、沉水植物對水體凈化的影響因素

（一）沉水植物的種類因素

沉水植物的種類不同導致自身的生活習性存在明顯的不同，進而對水體中營養鹽的需求不同，進而對水體中存在的氮磷去除率產生明顯的區別，例如不同的沉水植物對水體中TP與TN的除去方式存在明顯的不同，常見的去除方式主要有三種：第一種，靈活利用植物自身的功能通過葉片或者根莖對磷酸鹽進行吸收，合成為磷脂、核酸、蛋白質等達到去除目的，如黑藻與金魚藻。第二種，靈活利用莖葉吸附水體中存在的懸浮物，通過根莖葉分泌出一種物質促使其加速沉降速度，達到凈化的目的，如篦齒眼子菜和馬來眼子菜[4]。第三類為通過改變泥底的氧化還原狀態抑制其存在的營養鹽釋放，以達到最終的目的。

（二）沉水植物的種植方式

實際上不同種植方式的沉水植物對水體凈化產生的影響存在明顯的差異性，例如對于菹草選擇就沉栽法進行種植成活率約為80%，遠遠高于播種法，對黑藻與苦草來說選擇扦插法的成活率約為90%與78%，合理的種植方式有助于促使現階段的水體凈化效果提升，以達到水體凈化的目的[5]。與此同時，沉水植物的栽種品種與栽種密度也對當前的沉水植物生長與水體的凈化效果產生影響，當密度較低時，雖然其植物生長空間較大，但其群落的發展速度較慢，而如果密度較大，則造成現階段的植物交錯，影響生態位，資源競爭較大，生長受到抑制，因此應根據實際情況對其種植方式產生控制，保證其密度合理。

（三）底質條件因素

水體中的沉積物為沉水植物提供了良好的供固著點，同時也為其提供優質的營養物質與微量元素，保證其健康生長。沉水植物的生長情況直接影響自身對水體的凈化效果，如沉水植物所需要的氮與磷物質均從沉積物中吸收，因此豐富的營養鹽底泥條件有助于植物生長，但不同的植物對其需求不同，需要根據實際情況明確其環境而選擇植物。如馬來眼子菜與苦草在營養較低的沉積物種可以良好的生長，而黑藻則可以在高營養環境中生長，但如果銨鹽過多則可能對黑藻產生影響，限制生長[6]。

（四）水體環境條件

水體環境條件包含的內容較多，如溫度條件、營養鹽條件、光照條件、透明度條件、pH值條件等，均對沉水植物的生長產生影響，進而沉水植物的凈化效果產生影響。對于沉水植物來說，在生長過程中，可以吸收大量的營養物質，但如果氮磷濃度過高，也可能對植物的生長產生影響，甚至嚴重時造成沉水植物死亡，再次產生污染。當氮磷含量過高時，藻類會大量的生長，降低透明度，惡化水下光環境，降低植物的生長速度。溫度是植物生長的必要條件，影響自身的生活理性，如過氧化氫酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化物酶（POD）的活性受到直接的影響，最終影響光合作用[7]。

三、沉水植物對水體凈化的效果分析

（一）可以合理的穩定水生態系統

沉水植物是生態系統中的重要組成部分，在生長過程中直接或者間接的為水生態系統中其他物種提供良好的養分或者食物，營造優質的水生態環境，例如沉水植物是魚類、底棲動物等水生動物的主要食物來源，以保證物種的種類多樣化。沉水植物還可以為魚類、蝦類、螺類等水生生物提供良好的躲避天敵的場所，進行產卵或尋求庇護。由此可知，沉水植物可以為現階段的水生態系統穩定性提供促進作用，保證物種的多樣性，降低外界環境對水體產生的干擾。當沉水植物的生長環境被破壞或者植物消亡時，可能對其他生物與植物的生長產生影響，破壞生態系統的結構性，縮短食物鏈，將原有的穩定“水草型”水體變為脆弱的“藻型”水體，凸顯出沉水植物的重要性[8]。

（二）促使水體中的富營養化因子降低

現階段，水體中存在的富營養化因子主要為氮磷等營養物質，靈活運用沉水植物可以促使其富營養化因素減少，直接吸收與轉化，將水體與底泥中的氨氮、可溶性磷酸鹽、硝態氮等吸收，轉化為蛋白質或者其他物質。沉水植物的存在還可以促使水體中氨氮（NH3-N）、總磷（TP）和總氮（TN）等降解，但該過程需要與微生物協同合作，以達到最終的目的。例如在實驗研究中發現黑藻、金魚藻、馬來眼子菜等植物對水體中的氨氮（NH3-N）、總磷（TP）和總氮（TN）具有較強的去除效果，其除去效率可達70%，并且在植物生長過程中，沉水植物還可以有效的利用富集作用降低水體中有機物濃度與重金屬濃度，以提升水體的整體質量，而菹草則對底泥中存在的 Cu、Pb、Zn、As等具有較強的吸收效果與富集作用，凈化水體。

（三）促使水體的透明度提升

通過研究發現沉水植物可以有效的提升水體的透明度，以保證水體的質量提升，例如利用沉水植物自身的優勢促使有機物分子降低，將有機物分子轉化為小分子物質，進而可以被水體中的浮游動物、水生生物或者其他植物吸收，以此來降低水體中存在的懸浮性物質，或者選擇直接與間接的吸附吸收方式達到凈化的目的。沉水植物對于水體的底泥還具有良好的固定作用，有效的促使其穩定性提升，避免出現再次懸浮的情況，同時莖葉還可以有效的降低水體的流速，避免由于水體流速太快造成水體波動產生底泥再次出現再次懸浮情況，滿足當前的發展需求。沉水植物的存在還可以為浮游生物提供優質的生產繁殖場所，利用浮游生物的吞食降低懸浮，凈化水體，部分學者在研究過程中發現沉水植物可以從根本上降低水體的懸浮物（SS），保證水體的透明度在合理的范圍標準內，優化水體生態環境[9]。

（四）有效的抑制藻類生長

實際上，藻類與沉水植物均是水體中的初級生產者，但二者也存在明顯的不同，沉水植物自身的體型較大，生長周期較長，具有明顯的競爭優勢，進而對藻類的生長產生明顯的抑制性，同時自身為浮游生物提供良好的棲息場所，加速浮游生物的生長速度，增大其對藻類的攝取量，降低藻類的數量。通過生長空間、營養物質的需求競爭也產生明顯的抑制性。在沉水植物的生長過程中，沉水植物自身分泌出一種化感物質，常見焦性沒食子酸（PA）、兒茶酸（CA），2- 甲基乙酰乙酸乙酯（EMA）等，該類物質對藻類的細胞結構產生明顯的破壞作用，同時還可以影響藻類的光合作用、蛋白質合成以及呼吸作用等，最終抑制藻類的生長，達到凈化水體的目的。例如部分學者在研究過程中發現穗花狐尾藻分泌的多酚類物質對銅綠微囊藻的光合作用產生直接的影響，其主要是限制電子的傳遞，造成藻類的生長受到限制。

結論

綜上所述，在當前的時代背景下，人們對自然環境的保護力度加大，促使水體的凈化成為人們關注的重點問題。沉水植物自身的凈化優勢促使其被廣泛的應用在水體的修復與凈化中，合理對水體的富營養化進程控制，豐富水體中的生物種類，抑制藻類的生長，吸收水體中的營養物質的氮磷含量，優化水體環境，但在應用過程中應根據實際情況明確沉水植物的種類與特性，進而保證充分發揮出自身的功能。

參考文獻

[1]趙賀芳.挺水與沉水植物對景觀水體凈化的研究[J].赤峰學院學報（自然科學版），2018，34（06）：104-107.

[2]曹欠欠，于魯冀，呂翠美.四種沉水植物對城市污染水體的凈化效果研究[J].人民黃河，2018，39（05）：76-80.

[3]趙建成，楊揚，鐘勝強.沉水植物水槽對農村水體凈化效果與機制的模擬[J].湖泊科學，2018，28（06）：1274-1282.

[4]鄭小燕，.以沉水植物主導的水質凈化技術在城市景觀水體治理中的應用案例分析——以揚州豪第坊社區景觀為例[J].凈水技術，2018，35（S1）：60-65+77.

[5]雷婷文，魏小飛，戴耀良.6種常見沉水植物對水體的凈化作用研究[J].安徽農業科學，2018，43（36）：160-161+196.

[6]常素云，吳濤，趙靜靜.不同沉水植物組配對北大港水庫水體凈化效果的影響[J].環境工程學報，2018，10（01）：439-444.

[7]李雪娟，和樹莊，常學秀.螺蚌和沉水植物搭配對微污染水體的凈化作用[J].環境工程學報，2018，10（01）：95-102.

[8]張萌，李雄清，李中強.兩種多裂葉型沉水植物組合凈化富營養水體氮磷的對比實驗研究[J].長江流域資源與環境，2019，24（S1）：182-190.

[9]范云鵬. 用于藻華抑制及水質凈化的水生植被系統構建及效能機制研究[J].環境與發展，2020，32（02）：95-97.