水生植物在水環(huán)境治理工程中的應(yīng)用分析

趙玉來

(鳳陽縣益民供水有限責(zé)任公司，安徽 鳳陽 233100)

0 引 言

近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人類活動(dòng)影響的加大，水環(huán)境污染問題日趨嚴(yán)重，它不但影響著我國經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，而且同時(shí)威脅人民的身體健康，水環(huán)境治理已成為了一項(xiàng)重要的社會(huì)民生問題。本文通過對(duì)水生植物的特性分析研究，充分利用其生長過程中的抗污性和抗毒性特點(diǎn)，通過水生植物的生態(tài)效應(yīng)來進(jìn)行水環(huán)境治理，從而達(dá)到提升水質(zhì)的效果。

1 相關(guān)概念

1.1 水生植物

所謂的水生植物，就是指能夠在水中或者水分相對(duì)飽和的土壤中生存的草本植物。中國的土地幅員遼闊，水生植物資源極其豐富、品種繁多。一般來說，水生植物繁殖速度快，栽培粗放，管理容易，功能性強(qiáng)[1]。按水生植物的外部形態(tài)特征，可分為挺水、浮葉、漂浮和沉水植物四種類型。人們充分利用水生植物的自然凈化機(jī)能，以消除富營養(yǎng)化水體中的 TN 和 TP[2]、提高水域中的溶解氧、有效抑制藻類生長、提高透明度，最終達(dá)到修復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)和有效治理水環(huán)境的目的。

1.2 水生植物的功能

水生植物的主要功能，就是其在生長繁殖過程中的抗污性和抗毒性，能忍耐水域中的高濃度污染，為后續(xù)對(duì)水域中的污染物吸附與降解提供必要的基礎(chǔ)，再經(jīng)過有效的利用，實(shí)現(xiàn)了減少水域污染物，提高水域中氧氣成分，改善水質(zhì)等水環(huán)境治理的目的。

2 水生植物在水環(huán)境治理中的作用機(jī)制

傳統(tǒng)的水體環(huán)境污染物處理包含了物理法、化學(xué)法，其中物理法就是對(duì)水域中的污染物加以稀釋，但這種辦法只能治標(biāo)，而無法治本。盡管能夠減少營養(yǎng)鹽的含量，但對(duì)藻體、微生物等含量的影響卻并不大；相較來說，化學(xué)法成效顯著，但易導(dǎo)致二次污染，且生產(chǎn)成本也相應(yīng)較高。水生植物凈化法作為生物治理法的一種類型，也就是利用水生植物來凈化水域，可以達(dá)到生物學(xué)良性循環(huán)，效率高、易于管理、成本低，不產(chǎn)生二次污染[3]。不同水生植物對(duì)水環(huán)境的凈化能力有所不同，水生植物治理水環(huán)境的作用主要表現(xiàn)在如下幾方面：

2.1 與微生物的協(xié)同作用

在植株根部附近、較近及較遠(yuǎn)區(qū)域分別產(chǎn)生好氧、缺氧與厭氧的環(huán)境，為不同微生物的吸收與新陳代謝也創(chuàng)造了優(yōu)越的自然環(huán)境。很多大型挺水植物在水中部分能附生大量的藻類，這也為微生物創(chuàng)造了較大的接觸表面積。科學(xué)研究已經(jīng)證實(shí)，有植物的水體中，細(xì)菌數(shù)量明顯超過了無植物系統(tǒng)，而植株的根部分泌物還能夠促使部分嗜磷、氮細(xì)菌的繁殖，從而促使氮、磷的排出與轉(zhuǎn)化，進(jìn)而間接地促進(jìn)水質(zhì)提升。

2.2 為微生物降解水體中的污染物質(zhì)創(chuàng)造更有利條件

水生植物利用氣道將空氣中的氧送入植物根區(qū)，繼而擴(kuò)散并自根區(qū)表面溢出，在植物根區(qū)周圍產(chǎn)生好氧環(huán)境，較遠(yuǎn)處區(qū)域產(chǎn)生缺氧環(huán)境，更遠(yuǎn)處的區(qū)域則產(chǎn)生厭氧環(huán)境，從而促進(jìn)了微生物的硝化與反硝化作用，它能高效降解水環(huán)境中的氮磷等污染因子。此外，當(dāng)水生植物生長繁殖時(shí)，產(chǎn)生有機(jī)酸、糖、氨基酸等有機(jī)物質(zhì)，也可以被微生物所同化利用。

2.3 對(duì)水體污染物的吸收作用

2.4 對(duì)藻類生長的抑制作用

在水體環(huán)境中種植合適的水生植物，能夠有效控制藻類植物的生長，從而避免了因藻類植物過度繁殖而導(dǎo)致的水環(huán)境污染狀況發(fā)生。在水生植物與藻類共存的水體環(huán)境中，由于水生植物的生產(chǎn)面積遠(yuǎn)比藻類大，在其繁殖過程中可以有效減弱水體中的光照強(qiáng)度，從而達(dá)到抑制藻類的繁殖能力作用[5]。水生植物繁殖過程中，還可以生成對(duì)藻類生長有抑制作用的化感物。據(jù)最近研究，化感作用已普遍出現(xiàn)在水生態(tài)系統(tǒng)中，對(duì)藻類的生長以及繁殖產(chǎn)生了積極的抑制作用。

2.5 對(duì)水流速度的減緩作用

栽植適宜密度的水生植物，可結(jié)合其整體的力量而有效降低水流速率，使得在水面上大量的懸浮固體能夠有效防止“隨波逐流”，以便有效沉淀，同時(shí)由于水流動(dòng)速率的減緩，又可以有效減少風(fēng)浪所對(duì)水底世界產(chǎn)生的破壞影響[6]。

3 水生植物在水環(huán)境治理中的應(yīng)用

水生植物為水生生態(tài)系統(tǒng)的最重要成分與重要的初始生產(chǎn)者之一，對(duì)于自然界物質(zhì)與能量的循環(huán)與輸送的重要調(diào)控功能[7]。利用水生植物治理水環(huán)境污染，能起到提升水質(zhì)和改善水生態(tài)的作用。

3.1 水生植物的選擇

天氣、土壤、水文、水質(zhì)等原因?qū)鶎?duì)水生植物的生長繁殖起到直接影響，水生植物對(duì)不同的環(huán)境適應(yīng)能力也具有很大不同，對(duì)凈化水體和其他的生態(tài)功能也具有差異。在水環(huán)境治理中，需根據(jù)水環(huán)境實(shí)際和治理目標(biāo)要求進(jìn)行針對(duì)性的選擇，其原則如下：

(1) 適應(yīng)性原則。 被選擇的生物必須適應(yīng)對(duì)湖泊流域氣候水文要求，具有良好的生物適應(yīng)能力。

(2) 本土性原則。 以本土性原則優(yōu)先考慮本土的原始物種，并盡量避免引進(jìn)外來物種，以降低可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)隱患因素。

(3) 強(qiáng)凈化能力原則。 優(yōu)先選擇對(duì)于有機(jī)物質(zhì)、氮、磷等營養(yǎng)物具有更強(qiáng)除去能力的原則。

(4) 操作性原則。 所選種類繁殖、生長能力較強(qiáng)，栽培技術(shù)簡單并具備管理、采收等便利，且具有相當(dāng)經(jīng)濟(jì)使用價(jià)值等條件優(yōu)點(diǎn)[8]。

(5) 搭配原則。 不同的水生植物品種會(huì)給水環(huán)境帶來不同的治理效果，在不同季節(jié)選擇不同的水生植物品種，以保證工程持續(xù)穩(wěn)定發(fā)揮工程應(yīng)有的環(huán)境效益。

(6) 生態(tài)平衡原則。為持續(xù)穩(wěn)定發(fā)揮水生植物在水環(huán)境治理中的重要功能，遵循物盡其能和物盡其用的原則，并針對(duì)水環(huán)境治理現(xiàn)狀，科學(xué)合理地搭配水生植物種類比例。搭配時(shí)，要按照水環(huán)境要求、水生植物、生長季節(jié)等因素確定比例搭配，以充分發(fā)揮各個(gè)種類對(duì)光照、養(yǎng)分和空間的生長需求。

3.2 水生植物施工

3.2.1 水位

不同品種的水生植物栽植對(duì)水位的要求有差別，水位的高低直接影響成活率。不同種類的水生植物栽培對(duì)水深的要求不同，挺水植物、浮葉水生植物和沉水植物的栽培水深要求分別是：0 cm～40 cm、0 cm～100 cm、30 cm～00 cm。漂浮植物生長于水面，對(duì)水深無要求。若水生植物栽植于起落較大的水環(huán)境中時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用植株高大、耐淹和耐旱的品種。當(dāng)水環(huán)境不適應(yīng)某種水生植物生存水深條件時(shí)，可以通過工程措施營造:如水位較淺時(shí)，可通過攔水壩、溢流壩等抬高攔蓄措施來實(shí)現(xiàn);當(dāng)水位較深時(shí)，可通過設(shè)置放水涵閘，降低水位等。

3.2.2 底質(zhì)

底質(zhì)變化對(duì)水草的主要影響包括:一是附著固定水生植物，二是給水生植物輸送營養(yǎng)。施工中一定要考慮水生植物在底質(zhì)上長期穩(wěn)定的固著問題，必要時(shí)，要采取行之有效的輔助措施進(jìn)行附著固定。

3.2.3 風(fēng)浪及水流速度

一般來說，水生植物在風(fēng)浪過大和水流速度過快的水環(huán)境里難以生存。對(duì)于確需在該環(huán)境下利用水生植物治理時(shí)，政府應(yīng)選擇針對(duì)性消浪避風(fēng)措施，如選擇種植蘆葦?shù)韧λ参飦斫档秃＠说母蓴_，使懸浮物數(shù)量下降。

3.2.4 工程配合

水環(huán)境治理工程往往是綜合性工程，水生植物治理工程只是其中的一項(xiàng)，水生植物治理工程施工要注意與其他工程的配合和銜接問題，避免返工和誤工問題。一般來說，水生植物的施工一般在其他工程措施完工后進(jìn)行。

3.3 水生植物的管護(hù)

3.3.1 運(yùn)維管護(hù)

工程完工后，水生植物的治理作用不會(huì)立即顯現(xiàn)，為確保水生植物工程建的起來，用起來，發(fā)揮工程應(yīng)有效益，要根據(jù)工程的具體情況，落實(shí)運(yùn)維人員和管護(hù)經(jīng)費(fèi)，明確維護(hù)管理內(nèi)容，有組織、有計(jì)劃地開展工程運(yùn)維管護(hù)工作。

3.3.2 收割打撈

為最大限度減少水生植物吸收氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)后對(duì)水環(huán)境造成的二次污染，通常在水生植物趨于枯萎時(shí)收割打撈，或根據(jù)水生植物生命周期及其生長態(tài)勢，適時(shí)收割打撈。

3.3.3 補(bǔ)種及更換

根據(jù)水生植物生長狀況，對(duì)頹廢和死亡的水生植物及時(shí)清除和補(bǔ)栽。對(duì)不適宜水環(huán)境的水生植物品種，應(yīng)及時(shí)予以補(bǔ)種更換。

3.3.4 控制外界環(huán)境變化

在維護(hù)管理過程中，應(yīng)避免不宜水生植物生長的外部環(huán)境發(fā)生變化。在條件允許時(shí)，要求將其環(huán)境條件向比較利于水生植物生長的方向改善。特別是水質(zhì)、水位和水體流量等一些方面的環(huán)境因素。

3.3.5 病蟲害防治

注重施工質(zhì)量，及時(shí)清除雜草和漂浮物，保持水面清潔，管護(hù)過程中盡量少用或不用化學(xué)藥品，避免二次污染。

4 水生植物實(shí)際應(yīng)用中的問題

利用水生植物治理水環(huán)境這種技術(shù)尚不完善，目前還需關(guān)注和解決以下幾個(gè)方面的問題:

(1) 植物品種選擇方面。 在利用水生植物對(duì)水環(huán)境進(jìn)行生物凈化時(shí)，不能只根據(jù)水環(huán)境治理的單一需要來選擇水生植物，從而對(duì)品種本身的外來問題、利用程度和實(shí)施后對(duì)所處水環(huán)境中其他植物的影響問題。

(2) 品種單一方面。 每一種水生植物發(fā)揮的工程效益都有所區(qū)別，其在一年四季中的所起作用處于動(dòng)態(tài)的不穩(wěn)定變化中。所以，當(dāng)運(yùn)用水生植物處理水環(huán)境污染時(shí)，還應(yīng)探索各種類水生植物共同作用體系，以充分發(fā)揮各類水生植物在時(shí)限與空間上的差異性，以達(dá)到資源優(yōu)勢相輔相成。

(3) 治理效果不理想方面。 水生植物對(duì)于污染物的凈化效果偏低，怎樣利用可調(diào)控水生植物的某些基因，增強(qiáng)對(duì)水生植物的凈化功效[9]。相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，水生植物治理水環(huán)境效果將越來越高，治理前景也將日益廣闊。

5 結(jié)束語

水環(huán)境治理是功在當(dāng)代、利在千秋的宏大工作事業(yè)。要清醒地認(rèn)識(shí)水環(huán)境治理的緊迫性與艱巨性，應(yīng)本著對(duì)人民群眾利益、對(duì)下一代高度負(fù)責(zé)的心態(tài)，以切實(shí)決心要把水環(huán)境治理好，給民眾提供更優(yōu)越的生產(chǎn)生活環(huán)境。利用水生植物進(jìn)行水環(huán)境的治理，具有能耗低、投資費(fèi)用少、易于維護(hù)管理、運(yùn)營費(fèi)用低、效益明顯等優(yōu)點(diǎn)，水生植物在水環(huán)境治理中的作用將愈加深遠(yuǎn)。