挺水植物对水体水质的净化作用研究进展

谢雯颖　杨晓娜

摘 要 挺水植物的生态功能不仅可以去除水体中大量的污染物，还可以促进污水中营养物质的循环和再利用。基于此，通过对水生植物的概念，水生植物对水体水质净化作用的应用，水生植物对水体水质的净化方面的注意事项进行分析。

关键词 挺水植物；净化水质；修复

中图分类号：S682.32 文献标志码：B 文章编号：1673-890X（2014）10-0-2

国内外对植物净化能力的研究已较为广泛，20世纪70年代，挺水植物因其在水体中的生态功能，在水污染防治中具有的重大应用价值，开始受到人们的关注。在我国，关于挺水植物净化污水的研究起步较晚，直到“七五”期间，才对人工湿地进行机理性的研究，落后发达国家十余年，应用上也相对迟缓，但其发展很快，已有不少案例。1987年，天津市环境保护研究所建成我国第一座芦苇型湿地工程，处理规模为1 400 m? /d，就是一个典型范例[1]。随后，越来越多的学者开始对其进行研究。如鲁敏等选择了7种武汉地区常见的湿地植物（香蒲、美人蕉、灯芯草、芦苇、菖蒲、茭白和黄花鸢尾），对其处理生活污水的效果进行了研究；刘春光[2]等人研究了芦苇、香蒲、菖蒲、睡莲、水葱、梭鱼草等6 种大型水生植物对富营养水体中氮、磷的去除效果；卢少勇[3] 等研究了茭草、芦苇与水葫芦的污染物释放规律。

1 挺水植物的作用

挺水植物的作用过程和机理原理主要分为植物提取、植物固定、根际过滤、植物挥发、植物降解和植物促进[4]。挺水植物对生活污水中氮、磷污染物的作用可分为直接作用和间接作用[5]。直接作用，是指植物通过吸收、吸附和富集等作用直接去除污水中污染物[6]，水生植物不仅能吸收溶解态的污染物，而且也能迅速地吸收悬浮微粒中的污染物，还能在吸收后很快地将这些微粒转入细胞内部[7]，或利用植物巨大的体表吸附部分污染物，并通过收获植物的形式达到标本兼治的效果。植物吸收的氮素主要是铵态氮和硝态氮，也包括一些小分子含氮有机物如尿素和氨基酸等[8]，其中一部分氮素在根部被还原，然后用于各种氨基酸及含氮有机化合物的合成，再以氨基酸或其他有机化合物的形式随蒸腾流被运往地上部，也有一部分以硝酸根离子的形式直接被运送至叶片还原利用[9]。而根系吸收的磷素则主要以磷酸根离子的形式，也有少量被合成有机化合物后向上运往地上部分。间接作用，是指植物根茎输送氧气至根部，在根区或根际形成一种好氧环境，增强或维持水流速度，大量微生物会附着在根系巨大的表面积，根际会创造利于各种微生物生长的微环境促进有机物质的分解和硝化细菌的生长，从而达到去除氮磷污染物的目的。

另外，植物对污水的净化能力除与根系有关还主要与植物的生长量、根系的发达程度、根系的输氧能力等因素有关。挺水植物能输送氧气至根部区域，有利于好氧微生物的呼吸，不同挺水植物根系差别也为细菌提供了多样的生活环境，这也是根区的细菌群落可以降解多种污染物的原因之一 [10，11]。一般来说，植物的生长量较大、根系发达程度较高、根系的输氧能力比较强的话，其对污染物的净化能力也较高。刘春常[12]等人对几种华南地区常见的挺水植物在其不同生长阶段下处理污水的能力进行了研究，结果表明，在植物生长过程中，植物发育程度能反映污水处理效果总体上的变化。

2 挺水植物处理污水和水体工程修中的注意事项

2.1 选择不同挺水植物进行空间优化配置

由于不同湿地植物群落自身的种类、生长状况、营养吸收能力、根系分布、氧气释放量、以及生长量和抗逆性存在差异，使植物与周围环境进行的物质能量交换能力不一样，吸附水体中的营养物质和氮、磷的能力作用不同，对污水的净化效果也有所差异[13]。因此，应用植物对污染水体进行治理应注重不同植物间的空间搭配，使形成的植物群落更好的发挥挺水植物的作用，提高其对污染物的净化能力。

2.2 群落中植物的相互作用研究

污染湖泊治理与生态修复中，加强群落中物种间、群落间相互作用的研究，将是提高治理效果、科学选择植物进行空间配置的理论基础。

2.3 植物净化能力差异的机理

植物净化机理人工湿地是半自然或人造的生境，人为干扰较为频繁。在这种条件下，植物的光合作用、呼吸及其他代谢过程都与纯自然环境有较大的差异。那么其净化能力差异的机理是什么？从湿地植物生理生态、微生物降解，甚至细胞和分子水平等微观尺度探索维持湿地植物正常生长的代谢机制和调控规律，以能通过调控环境因子来创建人工湿地环境，以期能够最大限度地发挥人工湿地的去污能力。

参考文献

[1]华涛，周启星，贾宏宇.人工湿地污水处理工艺设计关键及生态学问题[J].应用生态学报，2004，15（7）：1289-1293.

[2]鲁敏，曾庆福，谭远友.七种湿地植物处理污水的比较研究[J].武汉科技学院学报，2007，20（9）：25-28.

[3]刘春光，王春生，李贺，等.几种大型水生植物对富营养水体中氮和磷的去除效果[J].农业环境科学学报，2006（25）：635-638.

[4]乔玉辉.污染生态学[M].北京：化学工业出版社，2008.

[5]李晓东，孙铁珩，李海波，等.人工湿地除磷研究进展[J].生态学报，2007， 27（3）：1226-1232.

[6]成水平，吴振斌，况琪军.人工湿地植物研究[J]. 湖泊科学， 2002， 14 （2） ： 179～184.

[7]孙铁珩，周启星，李培军.污染生态学[M].北京：科学出版社，2001.

[8]卢少勇，金相灿，余刚.人工湿地的氮去除机理[J].生态学报，2006，26 （8）：2670-2677.

[9]尹炜，李培军，裘巧俊，等.植物吸收在人工湿地去除氮、磷中的贡献[J].生态学杂志，2006，25（2）：218-221.

[10]Bri H. Treatment of waste water in the rhizosphere of wetland plants-the root zone method[J]. Wat.Sci.&Tech.，1987（19）：107-118.

[11]Beven K， Geermann P. Macropores and water flow in soil[J].Wat.Resour Res.1982（18）：1311-1325.

[12]刘春常，安树青，夏汉平，等. 2007. 几种植物在生长过程中对人工湿地污水处理效果的影响. 生态环境， 16（3）： 860-865.

[13]李林锋，年跃刚，蒋高明.人工湿地植物研究进展[J].环境污染与防治， 2006，28（8）：616-619.

（责任编辑：赵中正）endprint