水生植物在水環境生態修復中的應用研究

呂義有

（廣東綠日環境科技有限公司，廣東 廣州 510620）

重工業時期形成的工業文明是人類文明史的重要組成部分，在此期間，城市化發展迅速，經濟水平迅速提高。然而，這一時期大規模的工業生產給水資源和生態環境帶來了嚴重的問題。普通河網的污染和生態系統的破壞是不平衡的。許多干凈的河流和溪流被工業生產排干。殘渣污染往往撲朔迷離，旱季往往導致河流干涸，對一般的水生環境構成嚴重威脅，限制了該地區的社會和經濟發展，且無法解決，水環境的恢復和保護迫在眉睫。植物修復技術作為綠色環保新技術之一，對促進經濟發展和控制水污染具有非常重要的社會意義[1]。

1 水環境生態修復技術概述

生態修復技術在水生環境管理中的應用具有良好的治理效果。生態修復是最高水平的水處理技術之一。該技術的主要吸引力在于它可以利用生物體的特殊特性來吸收污染物，凈化水環境，從而實現生態平衡。生態修復技術可以在對環境無害的基礎上改善生態結構，合理恢復受損物種，進一步改善水生生態系統。隨著生態修復技術的進步，水體環境中被破壞的生態系統可以完成自我修復，確保水體生態系統更加平衡[2]。

由于生態修復技術投資少、利潤高，并且隨著時間的推移，該技術的應用領域也在不斷擴大。生物處理技術的成本遠低于化學和物理處理技術，且更方便、更安全、更實用，在水環境處理中占有非常重要地位。生態修復技術的前提是通過充分整合水環境系統的規律來維持生態平衡。在控制水污染的同時，還要保證不污染環境，并實現自然生態系統的恢復。

2 水環境生態修復存在的主要問題

首先，水環境管理過程中缺乏足夠的水生態修復技術的資金投入，無法快速開展管理活動。我國有關部門尚未建立完善的生態恢復體系，缺少專門的財政部門。雖然經濟的主要來源是地方政府和公共融資，然而，由于融資過程復雜，生態修復的順利開展一直存在各種問題。其次，我國的生態系統修復工程主要是針對河流水質沒有改善的高污染河流的治理，是對河流生態系統進行修復，因此對水源的處理沒有實際效果。最后，由于對水污染的治理工作沒有進行嚴格的控制，對一些水污染嚴重的河流沒有得到有效管理，從而導致污染沒有得到有效控制。

3 水生植物在水生環境護理中的作用

3.1 具有吸收水環境污染物的能力

使用水生植物控制水生環境時，可以去除水體中的兩種主要污染物。一是適合植物生長的氮、磷等營養元素。二是去除影響水質質量的物質。水域中動植物的正常生長會導致水域中重金屬和有機物的消失。在處理過程中，第一批污染物被水生植物直接吸收，并在生長過程中直接轉化為植物必需的養分，形成自身的養分[3]。這主要是因為氮和磷主要由蛋白質組成，因此可以被直接吸收和轉化。此外，與其他類型的植物相比，水生植物本身的生命周期更長，對氮、磷等物質的吸收和轉化效率更高。此外，水生植物能夠通過簡單的吸收和分解將第二種物質直接儲存在體內，并隨著它們的生長逐漸消耗掉這些物質。

3.2 具有吸附沉降污染的作用

環境暴露還可以保證水中各種元素的穩定性，提高低質量水的透明度。此外，水生植物的根部在生長過程中會分泌出有機酸和氨基酸，微生物還具有分解存在于水生植物死根表皮中腐爛物的作用。兩者都具有吸附沉降的功能，是吸附水生環境中各種污染物和各種帶有有機基團化合物的有效官能團。此外，一些與水生植物根系相關的細菌也會隨著時間的推移引起聚集，一些群體可能在田間形成后漂浮在水中，在有機物和植物代謝物的運輸中發揮重要作用。

3.3 可抑制藻類生長

一是水生植物和藻類植物需要一定的養分來支持它們的生長過程，但水生植物的產地面積不相上下。由于其體積大，可有效降低水草生長的光照強度，以達到抑制藻類生長繁殖的效果。二是當水生植物以一定速度生長時，會在它們周圍形成生長區。在該生長區內，藻類的代謝行為顯著降低，藻類本身的生長受到明顯的損害[4]，水生生物、植物可以達到這種效果的主要原因是在其生長過程中能產生過敏化學物質，從而抑制藻類生長。

4 水環境生態修復主要技術

4.1 水生植物修復技術

利用水生植物改善水生環境是生態修復技術中廣泛使用的方法。一些水生植物可以與水生環境中的某些污染物共存，也可以通過“適者生存”的競爭來接管水生環境，從而有效控制污染物。例如，一些水生植物和漂浮的藻類可以通過在同一水生環境中競爭來抑制浮游生物的生長。這些水生植物可以最大限度地吸收養分，并減緩藻類的生長、去除污染物，從而實現有機物的快速分解。

4.2 生物膜處理技術

生物膜處理技術可以利用天然材料的表面來支持微生物的生存并幫助它們分解污染物。該技術可以有效提高污染物的分解效率，且占用的空間和時間更少，因而可進一步降低處理成本。生物膜處理技術還可用于在不影響環境質量的情況下進一步處理污泥[5]。

4.3 水生動物修復技術

水生動物修復技術主要是利用水生環境中的各種水生動物及其所需要的食物作為加工設備。水生動物可以吃水生環境中的有機物和藻類，從而進一步增加水體的透明度。同時，水生動物可以通過擴大食物鏈來達到適當的凈化效果，而不會產生過多的有機物或其他懸浮固體，也無需精確地控制數量。水生動物回收技術可精準地控制水體中有機物的含量，避免水體中的有機物含量超標，從而維護水環境生態平衡，確保水環境的安全[6]。

5 利用水生植物治理水污染的效益分析

5.1 利用水生觀賞植物處理城市污水的效益

相關實驗研究證實，城市污水中的營養物質含量高于正常的重金屬含量，未經有效處理而進入河流和湖泊會增加污染程度。城市污水處理的主要問題是水體中重金屬穩定性高、分解難度大，對低濃度重金屬污染的處理不充分。國內外科學家對濕地植物的研究通常涉及蘆葦、香蒲等多種植物。基于城市化需要，可廣泛利用水生觀賞植物回收城市污水，不僅能達到理想的污水處理效果，還能產生一定的經濟效益。

5.2 利用水生植物進行水環境生態修復的效益

水生植物由于根系強壯發達，種植后與水體接觸面積大，可形成許多致密的過濾層。例如，香蒲可以形成根莖相交的根莖網絡。當地表水緩慢流動時，重金屬和顆粒物被阻塞并留下。當水生植物的根部與水體接觸時，不溶性膠體被吸收并沉淀在根部，沉淀為水體中的有機物和新代謝物，能被洗滌并吸收周圍的水體。江河湖泊緩沖區兩側農作物的吸收、沉淀、過濾、分解、護坡等，能消耗和分解水體中的苯酚、鉿、氰化物、鋅等有機物[7]。

在水生生態系統中，水生植物是維持水體生態平衡的主要生態因子。當水生植物與多種植物配合使用時，水體效果較單株施藥的效果有顯著地提升，這是因為不同的水生植物在凈水方面的作用不同，所以在同一植物的生長時期，不同植物的生長速度和代謝功能存在著顯著差異。植物群落的生長發育與植物微生物群落直接相關，微生物群落的變化也與水體凈化有關。因此，不同類型的植物不僅允許不同的生長期，而且還能保持物種的多樣性，并在環境和水生生態系統之間保持恒定的平衡。

6 結語

總之，與其他控制能量和水環境的方法相比，水生植物在生長和代謝過程中吸收氮和磷的特性可以控制當前的水污染問題。它消耗的資源較少，投資成本相對較低。因此，全面研究和分析水生植物在水生環境管理中的重要作用及其實際應用，不僅可以促進該方法的應用，而且有助于降低污水處理成本，提高社會經濟水平。