水生植物在水污染治理中的應(yīng)用分析

摘要 水作為萬物之源，一旦出現(xiàn)水體污染，必定會(huì)限制農(nóng)業(yè)、工業(yè)的發(fā)展速度，影響人類的生活質(zhì)量，還會(huì)對(duì)人們的身體健康帶來危害。因此，社會(huì)各界對(duì)水污染的治理工作極為重視，污水處理相關(guān)事宜被推上了日程。水生植物除了擁有凈化水體的優(yōu)勢(shì)，還能起到保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)、美化周邊環(huán)境的作用。所以，將水生植物用于水污染問題的治理，有助于推動(dòng)社會(huì)持續(xù)健康發(fā)展。基于此，闡述了水生植物生態(tài)功能和水生植物系統(tǒng)主要運(yùn)行方式，并就水生植物在水污染治理中的具體應(yīng)用做了詳細(xì)探討，旨在更好地將水生植物運(yùn)用于水污染治理中，提高水污染綜合治理效果。

關(guān)鍵詞 水生植物；水污染治理；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：X52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2023）05–0152-03

Application Analysis of Aquatic Plants in Water Pollution Control

Zhao Pan et al（Jiangxi Academy of Forestry Sciences， Nanchang， Jiangxi 330013）

Abstract As the source of all things， once water pollution occurs， it will certainly limit the development speed of agriculture and industry， affect the quality of human life， and also harm people’s health. Therefore， all sectors of society attach great importance to the treatment of water pollution， and matters related to sewage treatment have been put on the agenda. In addition to the advantages of purifying water， aquatic plants can also protect the ecosystem and beautify the surrounding environment. Therefore， the use of aquatic plants in the treatment of water pollution will help promote the sustainable and healthy development of society. Based on this， this paper expounds the ecological function of aquatic plants and the main operation mode of aquatic plant system， and discusses in detail the specific application of aquatic plants in water pollution control， aiming at better applying aquatic plants in water pollution control and improving the comprehensive treatment effect of water pollution.

Key words Aquatic plants; Water pollution control; Application

近年來，我國城市化進(jìn)程加快，由此產(chǎn)生了大量的生活污水、工業(yè)廢水，這些水資源大多未經(jīng)處理，直接流向生態(tài)環(huán)境，在造成水污染的同時(shí)，還會(huì)影響生態(tài)平衡。水體污染源成分較為復(fù)雜，污染源越多，意味著治理難度越大，采用傳統(tǒng)水資源治理方法，不僅會(huì)耗費(fèi)大量資源，成本較高，而且治理速度緩慢，治理效果差強(qiáng)人意[1]。水污染治理是一項(xiàng)長(zhǎng)期而又艱巨的任務(wù)，因此，探索更為科學(xué)的治理措施顯得尤為迫切。其中，利用水生植物治理水污染具有能耗低、投入少、無污染等優(yōu)勢(shì)，受到更多專家學(xué)者的青睞，也得到越來越廣泛的推廣與應(yīng)用。

1 水生植物分類及生態(tài)功能概述

水生植物通常是指能在水中生長(zhǎng)的植物，一般根據(jù)水生植物的生活方式可劃分為挺水植物、浮葉植物、沉水植物、漂浮植物、濕生植物5類（表1）。水生植物的生態(tài)功能主要表現(xiàn)在：首先，可有效降低水體表面風(fēng)速，有利于水體懸浮物的沉積，增加水體與植物的接觸時(shí)間，從而降低水體濁度。其次，水生植物往往根系發(fā)達(dá)、生長(zhǎng)速度快，能吸收水中的有害物質(zhì)，過濾微生物，釋放氧氣和礦物質(zhì)，從而很好地改善水質(zhì)。最后，作為生態(tài)植物的重要組成部分，水生植物光合作用強(qiáng)，可短期保存植物生長(zhǎng)中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)水生植物的代謝與更新，能將光能轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)能。

2 水生植物污水處理系統(tǒng)主要運(yùn)行方式

利用水生植物進(jìn)行污水處理，通常具備操作簡(jiǎn)單、成本投入低、綜合效益高等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，能與自然生態(tài)系統(tǒng)有機(jī)融合，兼顧經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。目前，水生植物污水處理系統(tǒng)大致分為3種。

2.1 挺水植物污水處理系統(tǒng)

主要應(yīng)用于自然濕地與人工濕地，污水處理范圍包括城市生活污水、工業(yè)生產(chǎn)廢水及通過降雨產(chǎn)生的徑流，利用植物凈化能力將產(chǎn)生的污染物進(jìn)行吸收并轉(zhuǎn)化。例如，燈芯草具有較好的污水凈化效果，有研究發(fā)現(xiàn)，其對(duì)人工污水中凱氏氮的去除效果不隨季節(jié)的變化而變化，去除率可達(dá)95%以上[2]。

2.2 漂浮植物污水處理系統(tǒng)

該系統(tǒng)依靠植物和微生物的共同作用凈化水質(zhì)，污水處理范圍包括城市生活污水、工業(yè)生產(chǎn)廢水、降雨徑流及被污染的天然水資源。利用漂浮植物根系的截留、吸附、吸收和水生動(dòng)物的攝食及微生物的降解作用，達(dá)到水質(zhì)凈化的目的。例如，浮萍可以大量吸收工業(yè)廢水中的重金屬元素，同時(shí)，有效分解污水中的營(yíng)養(yǎng)鹽類和多種有機(jī)污染物[3]。

2.3 沉水植物污水處理系統(tǒng)

主要用于被污染的天然水體中，利用沉水植物在生長(zhǎng)過程中吸收水體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的作用，包括氮、磷等，修復(fù)水生態(tài)，其也是治理水體富營(yíng)養(yǎng)化的有效途徑。例如，苦草、馬來眼子菜、金魚藻可有效去除水體中總磷、總氮、氨氮等物質(zhì)，可作為河道水體生態(tài)修復(fù)優(yōu)先選用的植物。同時(shí)，較多研究表明，有沉水植物生長(zhǎng)的區(qū)域，水體大多清澈；缺少沉水植被的水體，往往渾濁或長(zhǎng)藻，水底荒漠[4]。

3 水生植物在水污染治理中的具體應(yīng)用

3.1 人工濕地污染治理

我國人工濕地最早出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代，由于使用和后期維護(hù)難度較小，還能為各種野生動(dòng)植物提供棲息地，能有效促進(jìn)生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，因而應(yīng)用頻率較高。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的持續(xù)快速發(fā)展，人工濕地建設(shè)與維護(hù)迎來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇，如何全面考量水生植物對(duì)人工濕地水生態(tài)恢復(fù)的影響、增強(qiáng)人工濕地整體效果，成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點(diǎn)。

水生植物在人工濕地污染治理中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在4個(gè)方面[5]：其一，吸收水體中的污染物。水生植物可直接吸收人工濕地中的各類污染物質(zhì)，分解轉(zhuǎn)化有機(jī)氮等物質(zhì)，形成不具有危害性質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。根系相對(duì)發(fā)達(dá)的水生植物，可除去砂土中的氮磷物質(zhì)；浮水類水生植物可除去水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；大型挺水植物可有效濾除有機(jī)微粒等物質(zhì)。

其二，有效降解微生物。將水生植物種植在人工濕地中，會(huì)形成網(wǎng)絡(luò)狀的根系，既可用于調(diào)整控制水生態(tài)中的含氧量，防止水生態(tài)失衡，又可有效吸附水生態(tài)中的微生物，實(shí)現(xiàn)水體物質(zhì)轉(zhuǎn)換的吸收與利用。

其三，吸附與沉降污染物。水生植物對(duì)創(chuàng)造和維持良好的濕地環(huán)境具有不可替代的作用。在光合作用的影響下，既能降低污染物指標(biāo)參數(shù)，又能提升微生物降解環(huán)境的穩(wěn)定性。

其四，抑制藻類植物生長(zhǎng)。藻類植物往往決定了人工濕地水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，大面積藻類植物的覆蓋會(huì)搶占水體微生物的生存空間，還會(huì)爭(zhēng)奪營(yíng)養(yǎng)，破壞水體生態(tài)平衡。而水生植物的應(yīng)用，不僅能與藻類植物競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，還能遮擋藻類植物正常生長(zhǎng)所需的光照資源，從而有效抑制藻類植物生長(zhǎng)，維持水體營(yíng)養(yǎng)平衡。

3.2 水生態(tài)修復(fù)

植物修復(fù)是生態(tài)修復(fù)技術(shù)中的一種，可使生態(tài)恢復(fù)至原始狀態(tài)。針對(duì)水域，多采用水生植物進(jìn)行修復(fù)。通過水生植物富集水中的重金屬，降低水中的氮、磷等，能有效改善水質(zhì)，修復(fù)后的水域生態(tài)可恢復(fù)至原始狀態(tài)。影響水生植物水生態(tài)修復(fù)的環(huán)境因素有3個(gè)[6]：一是光照。光照是影響水生植物水生態(tài)修復(fù)的關(guān)鍵因子，對(duì)水生植物存活和生長(zhǎng)有著重要影響。同時(shí)，光照還會(huì)直接影響水生植物釋放化感作用，影響化感活力。二是溫度。水溫決定了植物的萌發(fā)和休眠，水溫度會(huì)影響水生植物的代謝，不同溫度下，水生植物的光合速率會(huì)有明顯差異。三是營(yíng)養(yǎng)鹽濃度。其是水生植物生長(zhǎng)的影響因子之一，也是對(duì)水生植物恢復(fù)的限制因子，通常情況下，貧營(yíng)養(yǎng)水體或輕度富營(yíng)養(yǎng)化水體中氮、磷的缺乏會(huì)限制水生態(tài)修復(fù)。

3.3 處理穩(wěn)定塘污水、工業(yè)廢水、城市生活污水

3.3.1 穩(wěn)定塘污水 穩(wěn)定塘主要通過人工操作的方式，將土地改造成新的池塘。不同于普通池塘，穩(wěn)定塘擁有凈化功能，而且在池塘周邊設(shè)置了相應(yīng)的保護(hù)層，能有效保護(hù)池塘內(nèi)部環(huán)境。將水生植物種植在穩(wěn)定塘內(nèi)，利用人工控制生物氧化的過程處理污水，保證污水凈化效果。這種方式處理水污染，具備規(guī)模簡(jiǎn)單、效果好等特點(diǎn)，因此，被廣泛應(yīng)用于中小型污水處理領(lǐng)域[7]。此外，由于穩(wěn)定塘污水處理能與菌藻共同凈化水質(zhì)，使用后可以有效改善水體質(zhì)量，在處理農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活污水的過程中，都有明顯效果。

3.3.2 工業(yè)廢水 近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的顯著提高，國家日益強(qiáng)調(diào)生態(tài)文明建設(shè)的重要性，對(duì)于保護(hù)環(huán)境，工業(yè)廢水處理比城市污水處理更為重要。目前，我國大部分企業(yè)處于轉(zhuǎn)型升級(jí)過程中，部分企業(yè)為了追求經(jīng)濟(jì)效益，只注重生產(chǎn)效率的提升，而忽略了對(duì)環(huán)境的保護(hù)，將許多未經(jīng)處理的工業(yè)廢水直接排出，造成對(duì)水資源的嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化日益嚴(yán)重。在水污染治理中，利用水生植物處理工業(yè)廢水是一項(xiàng)重點(diǎn)工程，工業(yè)廢水一般蘊(yùn)含大量的污染物、重金屬等，水生植物可有效吸收、聚集重金屬離子與有機(jī)物質(zhì)，有研究表明，水生植被的根系能有效阻止重金屬離子朝莖葉位置傳輸。

3.3.3 城市污水 隨著我國社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步，城市化進(jìn)程加快，生活的城市環(huán)境也有所改善。水資源作為人類賴以生存的重要資源，一旦出現(xiàn)問題，將嚴(yán)重影響人們的生產(chǎn)與生活，甚至?xí)璧K城市化的發(fā)展進(jìn)程。城市污水中的成分相對(duì)復(fù)雜，既包括工業(yè)廢水中出現(xiàn)的重金屬污染物、有機(jī)物，又包括各類病毒、病菌，這些有害物質(zhì)混合起來，危害程度會(huì)更加嚴(yán)重。人們基本上都在城市開展生產(chǎn)生活活動(dòng)，城市污水處理不到位，將會(huì)流向自然水體，人們一旦使用污染的水資源，將直接影響身體健康。

首先，可能會(huì)引起癌癥，以砷、鉻為代表的化學(xué)物質(zhì)，與其他多環(huán)芳烴、鹵代烴污染的水體混合后，有可能成為水中的懸浮物，也有可能被底泥吸附在水生植物的體內(nèi)。如果人類長(zhǎng)期飲用該類型的水，或者食用一些含有該類物質(zhì)的生物體，就有可能引發(fā)癌癥。

其次，極易引起急性與慢性中毒。如果水資源被一些有毒的化學(xué)物質(zhì)污染后，人們飲用該類型的水或者食用制作而成的食品，極有可能出現(xiàn)中毒現(xiàn)象。

再次，間接影響人體健康。污水處理工程項(xiàng)目中，盡管有部分污染物經(jīng)過水的混合后，降低了危害程度，但也會(huì)使水資源出現(xiàn)臭味、泡沫等，影響其正常使用。同時(shí)，銅、鋅、鎳等物質(zhì)會(huì)影響微生物的正常生存與生長(zhǎng)，從而限制水中有機(jī)物的分解與氧化，以此降低水體的自主凈化功能。

最后，可能會(huì)引發(fā)各類水資源的傳染病。例如，人、畜糞便等生物產(chǎn)生的污染物，可能造成傷寒、霍亂等腸道內(nèi)傳染病，這基本上都是經(jīng)過水體污染而產(chǎn)生的。

將水生植物應(yīng)用于城市污水治理，通常將水生植物結(jié)合人工濕地、池塘等方式綜合運(yùn)作，以改變出水水質(zhì)的方式凈化水體，具有低成本、高環(huán)保、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)。例如，將浮萍塘與穩(wěn)定塘2種系統(tǒng)結(jié)合運(yùn)用，浮萍塘能防止藻類物質(zhì)生長(zhǎng)，穩(wěn)定塘可杜絕細(xì)菌產(chǎn)生，從而達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。

3.4 修復(fù)生態(tài)景觀

生態(tài)景觀主要是由以水文氣候?yàn)榇淼牡乩砭坝^、動(dòng)物植被為代表的生物景觀、土地利用為代表的經(jīng)濟(jì)景觀，與歷史、文化的人文景觀組合而成的多角度復(fù)合生態(tài)體。為了保護(hù)水體生態(tài)環(huán)境，會(huì)特別針對(duì)河水、湖泊等生態(tài)景觀進(jìn)行修復(fù)，以增強(qiáng)河道排水能力。采取清理淤泥等修復(fù)水生態(tài)措施，降污凈化、改善水質(zhì)，在此基礎(chǔ)上，不斷改進(jìn)生物群落結(jié)構(gòu)，以增加生物多樣性的方式，增強(qiáng)生態(tài)景觀觀賞效果，體現(xiàn)出社會(huì)效益與生態(tài)效益，以此維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的和諧穩(wěn)定，搭建起具有觀賞功能、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)景觀系統(tǒng)。

生態(tài)景觀憑借著觀賞的優(yōu)勢(shì)，近年來被廣泛應(yīng)用于城市景觀設(shè)計(jì)，如果生態(tài)景觀水體環(huán)境遭到污染，會(huì)降低其觀賞效果。由于水生植物可以起到凈化水質(zhì)的效果，在實(shí)施生態(tài)修復(fù)過程中，種植水生植物是一項(xiàng)重要的方式。以公園小型湖泊為例，其屬于典型的生態(tài)景觀，可在湖泊種植挺水植物、浮葉植物等，能有效提升生態(tài)環(huán)境的觀賞性，為了實(shí)現(xiàn)生態(tài)循環(huán)，還可在湖泊中養(yǎng)殖魚、蝦等動(dòng)物，在提升生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時(shí)，能進(jìn)一步凈化水質(zhì)。

4 結(jié)束語

近年來，隨著水污染問題日益嚴(yán)重，水污染的科學(xué)治理顯得尤為重要。傳統(tǒng)水污染處理技術(shù)往往投資大且需要投入大量的化學(xué)品，既會(huì)產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，操作不當(dāng)還會(huì)進(jìn)一步加劇水污染，而利用水生植物治理水污染，具有成本低、污染治理效果良好、有利于維護(hù)生態(tài)環(huán)境的優(yōu)勢(shì)，從而得到廣泛運(yùn)用。為了更好地利用水生植物治理水污染問題，需要對(duì)水生植物分類、生態(tài)功能、系統(tǒng)運(yùn)行方式及在不同場(chǎng)所中的具體運(yùn)用進(jìn)行深入分析，從而充分發(fā)揮水生植物的作用，形成優(yōu)美、穩(wěn)定、干凈的水生態(tài)系統(tǒng)。

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責(zé)任編輯：黃艷飛