水生植物在富營養化水體治理中的應用前景
摘要：本文綜述了當前富營養化水體的治理方法,分析了國內外對水生植物在富營養化水體治理中的研究。闡述了水生植物在治理富 營養化水體中的作用機理。通過調查研究,提出了水生植物治理富營養化水體存在的問題。展望了水生植物治理富營養化水體在污水綜 合治理和恢復生態環境方面的應用前景。
關鍵詞：富營養水體 水生植物 生態環境
水體中有機物含量的增加,水體往往 呈現富營養化狀態。據調查數據顯示:我國 天然湖泊中85%有不同程度的富營養化現 象,50%的湖面已經為中度以上的富營養 化;城市中小河道水質基本為劣V類,水體 發綠發臭[1];農村大量的河道出現大面積水 葫蘆堵塞河面。這些由水體富營養化導致 的問題給人類的生活與生產帶來巨大的損 失,同時也帶來了諸多的生態環境問題。 水體富營養化的治理,就目前形勢來 看,還沒有一種行之有效的方法。如從另一 方面看,水體中超標的氮磷物質對水體來 說是一種污染,但對植物來說卻是生長過 程中不可缺少的營養物質。這也正是植物 應用于富營養化水體治理的主要依據。
1.水生植物凈化富營養化水體的機理
水生植物指生理上依附于水環境、至 少部分生殖周期發生在水中或水表面的植 物類群。水生植物大致可區分為四類:挺水 植物、沉水植物、浮葉植物與漂浮植物。 研究表明,富營養化的水體含有大量 的C、H、O、N、P、S和少量的Fe、Mn、Cu等金 屬元素。這些富營養化組分剛好是植物在 生長過程中所必須的,植物根系吸附和吸 收水中的氮、磷等物質,貯存在植物細胞 中,并通過木質化作用使其成為植物體的 組成成分。水生植物根系擁有巨大的表面 積,為水中微生物生長提供良好固著載體, 起到“生物膜載體”的作用。植物大面積的 生長能阻擋陽光直接照射在水面上,降低 藻類進行光合作用的光照強度,另外,一部 分水生植物在生長過程中能夠分泌克藻的 物質,從而使藻類的生長繁殖得到了有效 抑制[2～3]。
2.水生植物治理富營養化水體國內外研 究現狀
2.1國外關于水生植物治理富營養化水體 的應用情況
從全球范圍來看,利用水生植物處理 富營養化水體過程中,種植水生植物的方 式主要以生物浮島、淺水區濕地以及直接 種植浮葉、浮水植物等方法為主。
在美國,政府很早就意識到富營養化 水體的危害,水資源管理局斥巨資收購了 面積高達1.9萬英畝的農場,并將其中2000 多畝的土地改造成了具有水質凈化功能的 濕地。使水生植被能夠長期生存,湖泊水體葉綠素a也從120μg/L下降到了50μg/L。 在日本,也采用了水生植物栽培法全面地 控制營養鹽的策略,很大程度地解決了水 體富營養化問題[4～5]。
2.2國內關于水生植物治理富營養化水體 的研究情況
在國內,吳振斌等[6]研究了水生植物對 富營養水體凈化的能力,結果表明沉水植 物能夠很大程度地降低水體CODCr和 BOD5。田琦等(7)對伊樂藻(Elodeanuttalli)、 金魚藻(Ceratophyllum demersuitn L．)、苦 草(Vallisneria spiralis)、菹草(Potamogeton cr isp L inn)、馬來眼子菜(Potamogeton malaianus)5種沉水植物對富營養化水體的 凈化能力進行研究,結果表明:5種沉水植 物均有一定能力去除水體中總磷、總氮、葉 綠體a,并能很好地改善水體中溶解氧條 件。在應用方面,盛宇靜[8]研究了水生植物 在城市內河整治中的作用,研究顯示,水生 植物能夠很好改善城市內河的水質,并且 創造了獨具水鄉風格的生態景觀。
以上研究表明,采用水生植物培養技術治理富營養化水體,不僅可以改善水體的質量,而且能夠為水生生物提供良好的水環境條件,改善我們的生態環境。
3.利用水生植物治理富營養化水體存在的問題
水生植物處理富營養化水體能在一定程度發揮作用,但在大范圍使用時存在一 定的問題。首先,水生植物的生長和繁殖周期比較長,吸收營養物的能力有限,因此, 利用水生植物處理富營養化水體具有很強的滯后性和很長的周期性。其次,部分水生植物在生命周期結束后會在水體中腐爛, 給水體帶來了二次污染,因此,在大規模使用前需要篩選出適合的水生植物,最好是長青的水生植物。另外,水生植物,特別是浮葉、浮水植物在水體中并不是很牢固,遇到大風大雨導致水體流速加快的時候,水生植物容易流失,造成水生植物帶的崩潰。因此,還需要考慮水生植物的加固問題。
4.水生植物治理富營養化水體展望
首先,我國城市化和工業化進程加快, 水體污染面比較廣,靠單一的污水處理廠 難以滿足目前的需要。我國河流、湖泊、內河分布廣泛,水體面積相當廣闊,通過水生植物培養治理富營養化水體可以大范圍長時間進行,不受地區條件的限制,對周圍環 境影響小,成本低。在凈化城市內河水質和城郊生活污水方面具有獨特的優勢和可操作性,為處理污水,凈化水質提供新的途徑。
其次,水資源日益缺乏,水資源的再生 利用顯得尤為重要。城市的景觀用水數量驚人,經污水處理廠處理過的水經水生植 物以人工濕地,生物浮島等的形式處理后可以直接作為景觀用水,大大減少了水處 理的成本。
另外,當前,城市綠化是生態城市建設 的重要部分,是改善城市生活質量的重要 環節,在城市土地日益緊張的情況下,在水 體中建造以美人蕉、睡蓮等水生植物為主 的人工浮島是增加了綠化的面積,同時改 善了城市環境,增加了城市景觀。
綜上所述,利用水生植物來凈化我們 的環境、修復我們的生態系統,提高我們的 生活品質等方面有著巨大的潛力,在水體 的綜合治理中具有非常廣泛的前景。
參考文獻
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[5]Zhiling L,An D．Experimental Study on Floating Island for Eutrophicated Water Purification．WATER PURIFI- CAT I ON T E C HNOL OG Y,2006,25: 23～25．
[6]吳振斌.水生植物對富營養水體水質凈 化作用研究[J].武漢植物學研究,2001, 19(4):299～303.
[7]田琦.5種沉水植物對富營養化水體凈化 能力的研究[J].水資源保護,2009,25 (1):1 4～17.
[8]盛宇靜.水生植物在內河整治中的應用 [J].寧波工程學院學報,2 0 0 7,1 9(4): 21～23.
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