水生植物在水污染治理中的净化机理及应用探究

毕建美

摘要：水環境质量不仅与个人健康息息相关，而且对农业、工业等行业的发展有重要影响。虽然近年来国家加强了对水污染治理工作的重视，但是在实际工作中，治理难度大、投入成本高等问题仍然没有得到很好的解决。利用水生植物进行水污染治理，具有成本低、对水环境扰动小、植物资源可回收利用等优点，兼顾了生态效益、经济效益和社会效益，符合当前倡导的“绿色发展”理念。探究水生植物在水污染治理中的具体应用方法，也成为相关部门的重要任务。

关键词：水污染；水生植物；净化机理；应用

引言：

水体因其分布的广泛性和自身的流动性，容易同时受到多个污染源的污染。例如同一条河流，可能会受到上游生活污水和下游工业废水的污染。污染源繁多，也增加了水污染治理的成本和难度。以往水污染治理主要以化学方法为主，虽然见效较快，但是容易造成二次污染。本文提出了基于水生植物的污染净化方案，通过人工控制水生植物的种类、密度，提高了水污染治理成效，可以作为一种常态化的水污染治理措施进行推广应用。

一、水生植物在水污染治理中的净化机理

1、植物的吸收作用

水生植物在生长过程中，需要从水体、淤泥中吸收氮、磷等营养物质，从而达到降低水体中超标化学元素的效果。例如，农业生产中滥用氮肥，造成土壤中氮元素的含量严重超标。在雨水作用下，这些氮元素汇入河流中，造成水体富营养化。通过种植水生植物，可以吸收水体中以离子形式存在的NH4+和NO3-，既可以促进水生植物的生长，又达到了治理水污染的目的。不同的水生植物，对这些污染元素的吸收能力也不尽相同，例如马蹄莲、水仙等挺水植物，对磷的吸收能力较强，而金鱼藻等沉水植物，则对铜、铅等重金属离子的吸收能力较强。可以根据污水分析结果，选择合适的水生植物，以提高吸收效果。

2、植物的富集作用

生物富集又被称为生物浓缩，可以将水体中不易消解的污染物，通过吸收作用聚集到植物体内，然后随着食物链的传递和转运，不断提高污染物浓度。通过人为干预，及时切断食物链的某一环节，可以达到污染治理的目的。水生植物富集污染物的途径主要有两种：对于浮叶植物、漂浮植物来说，可以通过体表直接吸收的方式，富集水体污染物；对于挺水植物或其他高等植物来说，可以用根吸收。水体中难以消解的污染物离子，被水生植物吸收后，立即参与到植物的新陈代谢中。其中一部分可以作为营养物质，满足植物生长，或是转化为植物的一部分，例如Zn2+、Cu2+等。还有一部分不能被转化、利用，长期残留在植物体内。可以通过人工定期除草的方式，将高残留的植物进行集中焚毁或回收利用。

3、植物与微生物的协同降解作用

水生植物主要吸收水体中的无机物，而有机营养物质主要还是依靠微生物进行降解。水生植物能够为多种微生物提供栖息场所，对提高水体中有机质的分解、净化能力也起到了一定作用。例如硝化细菌、鞭毛虫等原生动物，对水生植物都具有较强的依赖性。水生植物和这些微生物之间属于共生关系，共同完成水污染治理。

二、水生植物在水污染治理中的应用

1、生活污水的治理

生活污水中的污染物主要以有机质为主，消解处理难度较大，可以考虑使用综合塘系统进行治理。综合塘中包括2个浮萍塘、2个稳定塘、3个过滤塘。其中，浮萍塘中种植凤眼莲等漂浮植物，可以对水体中酚类、脂类有机物产生较好的净化效果。生活污水先流经2个浮萍塘，经过净化处理后，再流经稳定塘。稳定塘中主要以鸭舌草、狐尾藻为主，可以除去污水中过量的氮磷等元素。流经2个稳定塘后，水体中的有机质基本上已经被消除干净，使用过滤塘进行简单处理后，可以得到具有重复利用价值的中水，在工业或农业等领域都可以继续使用。

2、工业废水的治理

工业废水中含有大量的重金属离子，此外还有少量的大分子的有机物。部分水生植物对工业废水的净化效果显著，可以在考虑水体环境和植物适应性的基础上，适当种植一些水生植物。例如凤眼莲能够对污水中的硫化物、有机氯农药的去除率高达80%。利用布袋莲和石菖蒲可以对污水中的锰、锑等有良好的处理效果（如表1所示）。

根据上表可以发现，这两种水生植物不仅对水体中的重金属污染物具有很好的富集效果，而且水下部分的富集能力要明显高于水上部分，这也是一种阻止有毒物质扩散的保护机制。

3、富营养化水体的治理

在一些水体流动性较差的河流，或是不发生水体流动的湖泊，水体富营养化问题较为常见。特别是对于一些地势低洼的大型湖泊，多条受到污染的河流在湖泊中汇聚，在经过长时间的蒸发作用后，湖泊中营养物质的浓度逐渐提升。近年来，我国西湖、太湖等先后发生多起严重的水华现象，主要原因都是水体富营养化。在湖泊及周边河流中种植一定量的沉水植物，可以提高污水净化效果，增强水体的透明度。此外，对于一些污染比较严重的水域，还需要多措并举。例如，富营养水域为微生物提供了繁殖条件，可以在湖泊中放养一些鲶鱼、泥鳅等喜食腐殖质的水生生物，这样就可以构建起小型的水生生态系统，并且能够增强生态系统的稳定性。

三、基于水生植物的水污染治理新技术

1、生物浮岛技术

所谓生物浮岛是一种像筏子一样的人工浮体，浮岛的载体大多采用白色塑料泡沫。在泡沫上钻出若干小孔后，利用无土栽培技术将一些耐污并具有观赏效果的水生植物如美人蕉、旱伞草等种到里面，再将泡沫板用铁丝、竹片连接起来，固定在水中早已打好的桩子上。生物浮岛工程的关键是利用生物治污原理，将原本只能在陆地上种植的花卉移植到富营养化水体的表面，植物的根系扎在水中，会大量吸收水中的氮、磷等营养，在美化水域景观的同时，通过植物的吸收利用和吸附作用，削减水体中富含的氮、磷等，净化水质，重建并恢复水生生态系统，维持生态系统的正常运转。

2、人工水草生态净化基技术

人工水草是美国研制成功的一种有着水草形状的人造聚合物，将这种人工水草置入水中后，它可以成倍地吸附附近大量的水中微生物，这些微生物种群在这里将水中有机污染物进行高效的降解，使水质变得洁净，从而达到修复受污染水体的效果。人工水草的最大特点是具有巨大的生物附着表面积，所以其上生存了大量微生物、原生动物、后生动物，它们能吸附、消化、分解大量水中的污染物。利用自然界微生物对水体有机污染物进行降解，也成为今后净化污水的一种有效方法。

结语：我国本身就是一个严重缺水的国家，水资源短缺和水污染严重同时存在，已经成为制约国民经济发展和危及人们饮水安全的重要因素。在各种水污染治理手段中，使用水生植物进行污水净化，具有成本低、不易反复、不产生二次破坏的优点。在掌握水体污染原因和水体污染类型的基础上，选择恰当的水生植物进行种植，既可以达到净化污水的目的，又能够营造具有观赏价值的景观。

参考文献：

[1]刘弋潞，何宗健.水生植物净化富营养化水质的的机理探讨和研究进展[J].江西化工，2016（13）：127-130.