劉伸伸，張　震，3，何金鈴，馬友華，胡宏祥，張春格

（1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，安徽 合肥 230036；2.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，安徽 合肥230036；3.農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)環(huán)境試驗(yàn)站（合肥），安徽 合肥230036）

水生植物對(duì)氮磷及重金屬污染水體的凈化作用

劉伸伸1，張震1，3，何金鈴2，馬友華1，胡宏祥1，張春格1

（1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，安徽 合肥 230036；2.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，安徽 合肥230036；3.農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)環(huán)境試驗(yàn)站（合肥），安徽 合肥230036）

為了治理氮、磷濃度過(guò)高造成的水體富營(yíng)養(yǎng)化和工業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生的重金屬污染問(wèn)題，水生植物有去除效果較顯著、易于獲得、有良好景觀改善作用等優(yōu)勢(shì)而被廣泛地應(yīng)用于水體凈化中。通過(guò)文獻(xiàn)查閱和野外調(diào)查，綜述了不同生活型水生植物的常見(jiàn)種類，闡釋了其對(duì)氮、磷及重金屬等消減作用的機(jī)制和差異性表現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上，分析了水生植物在水體凈化研究中存在的問(wèn)題，并提出了研究展望。文章對(duì)于農(nóng)業(yè)面源污染防治中水生植物的應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義和理論價(jià)值。表1參60

環(huán)境生物學(xué)；水生植物；氮磷；重金屬；水體凈化；綜述

1　水生植物的概念及分類

水生植物是指能夠長(zhǎng)期在水中正常生活并順利繁殖下一代的植物，對(duì)水的依賴性較大，具有分布廣、生長(zhǎng)速度快、病害少等特點(diǎn)。根據(jù)水生生物的生態(tài)習(xí)性，一般分為4類，即挺水植物、漂浮植物、浮葉植物和沉水植物［9-10］。

1.1挺水植物

挺水植物的根或地下莖生長(zhǎng)于泥土中，下部或基部沉于水中，莖和葉絕大部分挺立水面。其莖稈一般直立，通氣組織發(fā)達(dá)，能有效行使疏導(dǎo)作用。常見(jiàn)挺水植物有禾本科Gramineae的蘆葦Phragmites australis，茭白Zizania latifolia，莎草科Cyperaceae的荸薺Eleocharis dulcis，荊三棱Scirpus fluviatilis，香蒲科Typhaceae的香蒲Typha orientalis，天南星科Araceae的菖蒲Acorus calamus及其他科的一些種類。

1.2漂浮植物

漂浮植物的根沉于水中，但不接觸基底，株體漂浮于水面。常見(jiàn)漂浮植物中蕨類植物占絕大多數(shù)，如浮萍科Lemnaceae浮萍Lemna minor，紫萍Spirodela polyrhiza，滿江紅科Azollaceae滿江紅Azolla imbricate，槐葉萍科Salviniacae槐葉萍Salvinia natans等，還有部分水鱉科Hydrocharitaceae的植物等［9-10］。

1.3浮葉植物

浮葉植物植株扎根基底、根狀莖發(fā)達(dá)，無(wú)明顯的地上莖或莖細(xì)弱不能直立，葉片漂浮于水面上。常見(jiàn)浮葉植物有睡蓮科Nymphaeaceae睡蓮Nymphaea tetragona，菱科Trapaceae菱Trapa bispinosa和龍膽科Gentianaceae莕菜Nymphoides peltatum等。

1.4沉水植物

沉水植物根莖生于泥中，整個(gè)植株沉入水中，具發(fā)達(dá)的通氣組織。該類植物的有性繁殖部分可沉水、浮水或挺立于水面。常見(jiàn)沉水植物主要包括眼子菜科Potamogetonaceae的馬來(lái)眼子菜Potamogeton wrightii和微齒眼子菜Potamogeton maackianus，金魚藻科Ceratophyllaceae金魚藻Ceratophyllum demersum，水鱉科Hydrocharitaceae的黑藻Hydrilla verticillata和苦草Vallisneria natans，茨藻科Najadaceae的大茨藻Najas marina，水馬齒科Callitricheaceae，小二仙草科Haloragidaceae，輪藻科Characeae等植物。

1.5常見(jiàn)水生植物分析

通過(guò)查閱文獻(xiàn)和野外調(diào)查，發(fā)現(xiàn)55種水生植物在污水防控中經(jīng)常使用（表1）。其中，挺水植物有24種，漂浮植物9種，浮水植物8種，沉水植物14種。在這55種水生植物中，1年生草本植物有8種，多年生草本植物43種，多年生或稀1年生植物4種，無(wú)木本植物。沉水植物與浮葉植物中1年生草本數(shù)量多于挺水植物與漂浮植物。

表1　常見(jiàn)水生植物Table 1　Analysis of common aquatic plants

表1?。ɡm(xù)）Table 1?。–ontinued）

2　水生植物對(duì)氮、磷及重金屬的吸附

2.1水生植物對(duì)氮磷的吸收

水生植物在生長(zhǎng)過(guò)程中可直接吸收污水中的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)維持自身生長(zhǎng)發(fā)育，其根際為微生物的生存和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的降解提供了必要場(chǎng)所和好氧、厭氧條件，有利于加速污染物的降解［11］。氮在水體中有2種存在方式：有機(jī)形態(tài)、無(wú)機(jī)形態(tài)，前者包括氨基酸、尿素、尿酸、嘌呤和嘧啶等，后者主要包括銨態(tài)氮（NH4+），亞硝酸鹽（NO2-），硝酸鹽（NO3-），一氧化二氮（N2O）及溶解于水中的氮?dú)饣蚱渌兀?2］。植物主要通過(guò)氨化作用、硝化和反硝化作用、生物量同化等方式去除水體中的氮。當(dāng)總氮進(jìn)入水體后，先經(jīng)過(guò)微生物的氨化作用轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮，然后直接被植物吸收或揮發(fā)；銨態(tài)氮?jiǎng)t通過(guò)硝化作用氧化成硝態(tài)氮才能被植物吸收利用［13］。一些根系發(fā)達(dá)的挺水植物，不僅可以大量吸收無(wú)機(jī)態(tài)的氮，還通過(guò)發(fā)生硝化與反硝化作用將水體中的氮轉(zhuǎn)化成氮?dú)庖莩?。水體中的磷主要包括元素磷、正磷酸鹽、縮合磷酸鹽和有機(jī)團(tuán)結(jié)合的磷等，其存在形式主要為正磷酸鹽，可溶性總磷（包括溶解有機(jī)態(tài)磷、溶解無(wú)機(jī)態(tài)磷）、顆粒態(tài)總磷（包括有機(jī)膠體結(jié)合磷、顆粒有機(jī)態(tài)磷和顆粒無(wú)機(jī)態(tài)磷）［14］。磷是植物生長(zhǎng)必需的營(yíng)養(yǎng)元素，植物龐大的網(wǎng)狀根系促進(jìn)了其對(duì)水中磷酸鹽和滯留顆粒態(tài)磷的直接吸收，并合成自身所需的核酸、卵磷脂及三磷酸腺苷等，然后通過(guò)植物的收割而移除［15］。不同水生植物的生長(zhǎng)特性和氮、磷吸收能力各異，因而其水質(zhì)凈化能力存在較大的差異。

2.1.1挺水植物目前，挺水植物用于處理氮磷污染水體的實(shí)例較多，常見(jiàn)的有蘆葦、菖蒲、香蒲、美人蕉、慈菇、千屈菜等。在氮磷去除效果上，香蒲、空心蓮子草、千屈菜、野慈菇和黃菖蒲等對(duì)總磷的去除率較高，菖蒲則對(duì)總氮的凈化效果良好。蘆竹、金邊石菖蒲和香菇草的氮磷綜合去除效果較好。大聚藻、香菇草、水芹和美人蕉等水質(zhì)凈化能力良好，可作為氮磷去除的優(yōu)選植物使用。湯顯強(qiáng)等［16］對(duì)蘆葦、香蒲等7種水生植物去氮除磷效果進(jìn)行了比較分析，發(fā)現(xiàn)水蔥、香蒲和蘆葦可作為有效去除氮磷的北方人工濕地備選植物。金邊石菖蒲和香菇草對(duì)總氮的去除率分別為86.22%和91.13%，對(duì)總磷的去除率分別為87.94% 和92.09%，可作為人工濕地的首選植物［17］。在模擬的輕度、中度和高度富營(yíng)養(yǎng)污水中，空心蓮子草對(duì)磷的去除效果最佳（79.50%～94.00%）［18］。何娜等［19］研究發(fā)現(xiàn)，菖蒲和水蔥對(duì)污染水體中的銨態(tài)氮具有較好的去除能力，香蒲對(duì)總磷的去除率最高，慈菇則對(duì)硝態(tài)氮的去除率最高。COOPER等［20］研究發(fā)現(xiàn)，種植有水燭和燈芯草的人工濕地中氮、磷的量分別比無(wú)植物的對(duì)照基質(zhì)中的量低18%～28%和20%～31%。孫譞等［21］對(duì)12種挺水植物凈化模擬污水的研究中發(fā)現(xiàn)，千屈菜對(duì)總磷的凈化效果最好，菖蒲對(duì)總氮的凈化效果為佳，綜合考慮凈化速率和最終凈化率，千屈菜、野慈菇和黃菖蒲對(duì)總氮、總磷的凈化效果尤為突出。

2.1.2漂浮植物應(yīng)用于處理氮磷污水的漂浮植物種類較少，主要有鳳眼蓮、大薸、浮萍等。其中，鳳眼蓮應(yīng)用最為廣泛，對(duì)氮磷的凈化效果較為突出，優(yōu)于大薸及浮萍等。浮萍對(duì)水體中磷的去除效果相對(duì)較差。何娜等［19］對(duì)大薸、鳳眼蓮等6種水生植物氮磷去除效果進(jìn)行研究，表明6種植物都能較好地吸收水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，其中漂浮植物大薸、鳳眼蓮對(duì)氮磷的吸收貢獻(xiàn)率明顯高于挺水植物慈菇、菖蒲、香蒲和水蔥吸收貢獻(xiàn)率。在廢水的凈化效果上，鳳眼蓮對(duì)氮磷的去除效果優(yōu)于石蓮花和大薸［22］。另有研究表明，在高濃度氮磷污水中，與其他8種植物相比，鳳眼蓮對(duì)總氮和總磷的去除率均最高（分別為40.42% 和69.58%）［23］。浮萍對(duì)水體中的氮也有一定去除作用，去除率達(dá)到58.17%［24］。

2.1.3浮葉植物與漂浮植物類似，浮葉植物在處理氮磷污染水體中的應(yīng)用也相對(duì)較少，主要有水罌粟、睡蓮、莕菜等。水罌粟景觀效果好，可在富營(yíng)養(yǎng)程度較低的水體中單獨(dú)應(yīng)用，或與其他植物配合應(yīng)用［25］。蔡佩英等［23］發(fā)現(xiàn)，在3種濃度模擬污水中，9種水生植物對(duì)總氮的去除率差異較大，荷花對(duì)總氮的去除率最高。葉月等［26］研究發(fā)現(xiàn)，菱角對(duì)富營(yíng)養(yǎng)水體中總氮、總磷、化學(xué)需氧量的去除率分別為53.51%，33.86%和67.52%，水中溶氧量和透明度有較大增加，可有效改善富營(yíng)養(yǎng)化水體的水質(zhì)。另有研究表明，莕菜對(duì)水體中的氮也有一定去除作用，去除率可達(dá)64.43%［24］。

2.1.4沉水植物應(yīng)用于氮磷污染水體的沉水植物主要有眼子菜科的菹草、馬來(lái)眼子菜、微齒眼子菜，水鱉科的伊樂(lè)藻、黑藻，金魚藻科的金魚藻及小二仙草科的狐尾藻等。其中，金魚藻、黑藻、輪葉黑藻去氮除磷效果較為突出。大聚藻、水芹和微齒眼子菜可用于冬季的富營(yíng)養(yǎng)化水體凈化，菹草適用于高富營(yíng)養(yǎng)條件下對(duì)總磷的去除。金魚藻對(duì)氮、磷的去除率分別達(dá)到62.70%和60.10%以上，眼子菜對(duì)總氮去除率為65.51%，對(duì)總磷去除率為85.87%［17-18］。與其他植物相比，大聚藻對(duì)總氮和總磷的凈化增效較高，可作為冬季低溫條件下生態(tài)凈水工程的優(yōu)選水生植物［27］。菹草-伊樂(lè)藻群落對(duì)總氮、銨態(tài)氮、總磷的去除率達(dá)50.7%，83.2%和32.0%，且能有效緩解菹草死亡對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生的不利影響［28］。5種能越冬的水生植物（伊樂(lè)藻、微齒眼子菜、竹葉眼子菜、石菖蒲和水芹菜）中，在不同的營(yíng)養(yǎng)條件下，水芹和微齒眼子菜的脫氮除磷效果最好［29］。在總磷的去除效率上，輪葉黑藻＞狐尾藻＞金魚藻，在總氮的去除效率上，輪葉黑藻＞金魚藻＞狐尾藻，輪葉黑藻對(duì)水體中的氮磷去除效率最好，是一種很好的水體凈化植物［30］。黑藻生長(zhǎng)在水底，其根、莖葉全部與水接觸，可以通過(guò)整株植物來(lái)吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，因而對(duì)水體氮磷的凈化能力較強(qiáng)［31］。在凈化氮磷污染水體中，挺水植物和沉水植物的多數(shù)種類已被廣泛應(yīng)用于高濃度氮磷污水治理。除少數(shù)種類（鳳眼蓮等）外，漂浮植物和浮葉植物多用于氮磷污染程度低的水體凈化。與浮水植物相比，挺水植物和沉水植物的生長(zhǎng)量較大、根系發(fā)達(dá)且輸氧能力較強(qiáng)。該2類植物能夠?qū)⒋罅垦鯕廨斔椭粮繀^(qū)域，有利于好氧微生物的呼吸，使得其根區(qū)細(xì)菌群落可以更好地與污染物發(fā)生相互作用［32-33］。在有挺水或者沉水植物為基礎(chǔ)的生態(tài)系統(tǒng)，生化需氧量、化學(xué)需氧量、總氮和銨態(tài)氮都遠(yuǎn)低于以漂浮植物為基礎(chǔ)的生態(tài)系統(tǒng)［34］。

2.2水生植物對(duì)重金屬的吸附

水生植物對(duì)重金屬污染水體的修復(fù)方式有：植物積累、植物揮發(fā)和植物固化等。為了適應(yīng)水體中重金屬的逆境脅迫，水生植物根系最先感應(yīng)并迅速做出反應(yīng)，通過(guò)分泌有機(jī)酸或植物螯合物（如植物螯合肽），使游離在根系周圍的重金屬離子發(fā)生螯合作用，根系具有的滯留效應(yīng)可以幫助植物富集更多的重金屬［35］。此外，植物根系分泌物也能直接或間接影響金屬離子的遷移率和毒性，植物龐大的根區(qū)及其產(chǎn)氧作用為微生物生長(zhǎng)提供了適宜的環(huán)境，也促進(jìn)了污水中重金屬的氧化和沉降［36-37］。目前，水生植物已廣泛應(yīng)用于重金屬污染水體的生態(tài)修復(fù)。

2.2.1挺水植物謝輝等［38］研究發(fā)現(xiàn)，水蔥可以耐高質(zhì)量分?jǐn)?shù)鎘和較廣的pH值范圍，其地上和地下部分鎘富集量分別高達(dá)264.71 mg·kg-1和234.39 mg·kg-1。RAI等［39］發(fā)現(xiàn)，水蕹對(duì)銅、鉻、鎘和砷具有較好的蓄積能力。3種植物中，積累鋅的總量大小順序?yàn)檐祝久廊私叮緹粜牟?，茭白積累鋅的總量是燈心草的1.79倍［40］。在重金屬污染地區(qū)，水芹地上部分鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為647.57 mg·kg-1，且富集系數(shù)為0.81，轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)大于1［41］。水蔥、菖蒲、蘆葦均能有效吸收水體中的鎘，對(duì)鎘的去除最高分別可達(dá)10 074.17 mg·kg-1，14 759.33 mg·kg-1和4 620.00 mg·kg-1，可用作重金屬鎘污染水體的植物修復(fù)［42］。TüRKER等［43］研究發(fā)現(xiàn)，硼在蘆葦根區(qū)富集的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為97.00～106.00 mg·kg-1，根區(qū)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍是莖的2倍和葉子的4倍。AGUILAR等［44］在濕地種植香蒲屬植物，在初始質(zhì)量濃度高達(dá)30.00 mg·L-1的鉻污水中，取得了非常好的效果，鉻去除率達(dá)到99%。挺水植物種類繁多，已被廣泛地運(yùn)用于凈化重金屬污染水體。常見(jiàn)的有蘆葦、菖蒲、燈芯草、水蕹、水蔥及美人蕉等。其中，蘆葦?shù)闹亟饘傥侥芰^強(qiáng)，已較多地用于硼、銅、鋅、鉛、鉻、鎘等金屬元素的去除。水蔥、菖蒲對(duì)鎘的富集系數(shù)較高，水芹和茭白則對(duì)鋅、具有高積累能力。水蕹可用于銅、鉻、鎘和砷等重金屬污染水體的凈化。

2.2.2漂浮植物陳明利等［45］研究發(fā)現(xiàn)，鳳眼蓮與水蕹能明顯去除污水中的鋅與鎘，對(duì)鎘去除率可以提高65.30%，鋅去除率可提高43.70%。NARAIN等［46］研究了采用鳳眼蓮去除鉻的實(shí)驗(yàn)，在初始質(zhì)量濃度為0.006 2 mg·L-1的條件下達(dá)到80.26%的鉻去除率。在垃圾滲濾液中重金屬的吸附研究中，浮萍對(duì)鉻和鉛的吸附率最大，適用于鉻與鉛量高的重金屬?gòu)U水處理［47］。種云霄等［48］發(fā)現(xiàn)，在污染物的去除潛力上，除鳳眼蓮?fù)猓笃?、浮萍、紫萍、槐葉萍和滿江紅等都可大量富集污水中的金屬元素。與挺水植物相比，應(yīng)用于處理重金屬污染水體的漂浮植物種類較少，主要有雨久花科的鳳眼蓮，其次為浮萍科的浮萍及天南星科的大薸等。其中，鳳眼蓮對(duì)鋅、鉻、鎘、鉛、錳的吸附效果較好，浮萍蓄積鉻和鉛的能力較佳。鳳眼蓮和大薸均適用于短期水體重金屬汞、鉛、鎘、鋅、銅等的復(fù)合污染。

2.2.3浮葉植物CHOO等［49］研究表明，利用睡蓮處理鉻污染廢水，發(fā)現(xiàn)其對(duì)1.00 mol·L-1鉻去除率可達(dá)93%。KUMAR等［50］發(fā)現(xiàn)，在鎘、鉛質(zhì)量濃度分別為0.11和0.71 mg·L-1的水體中，菱對(duì)這2種元素的蓄積分別可達(dá)13.05和87.75 mg·kg-1，表明菱對(duì)鎘和鉛有很好的蓄積能力，而蓮則對(duì)銅和鋅有很強(qiáng)的蓄積能力。浮萍已被公認(rèn)為高潛力的硼積累品種，其對(duì)廢水中的鎘、砷也有較好的積累能力［51-52］。荇菜對(duì)鎘和鋅的耐受能力較小，耐受范圍值分別低于0.50和1.00 mg·L-1［45］。將金銀蓮花植株置于質(zhì)量濃度為16.00 mg·L-1的汞培養(yǎng)液中4 d，其根部受害程度達(dá)到8.1%［53］。與漂浮植物類似，應(yīng)用于處理重金屬污染水體的浮葉植物也較少，僅有菱、蓮、浮萍及兩棲蓼等。其中，菱對(duì)鎘和鉛吸附能力較強(qiáng)，浮萍對(duì)硼有較高的蓄積能力。荇菜的重金屬吸附能力則較弱，蓮適用于銅、鋅、鎘污染水體的生態(tài)修復(fù)。

2.2.4沉水植物潘義宏等［54］研究發(fā)現(xiàn)，金魚藻、黑藻、八藥水篩、小眼子菜、穗狀狐尾藻等5種水生植物同時(shí)對(duì)砷、鋅、銅、鎘、鉛具有較強(qiáng)的吸收和富集能力，在重金屬?gòu)?fù)合污染水體修復(fù)中潛力較大。彭克儉等［55］研究發(fā)現(xiàn)，龍須眼子菜對(duì)鎘、鉛有較強(qiáng)的吸收能力，當(dāng)鎘、鉛處理液濃度分別為6.67和83.00 μmol·L-1時(shí)，其對(duì)鎘、鉛的生物累積量分別達(dá)496.00和10 800.00 mg·kg-1。KESKINKAN等［56］的研究表明，狐尾藻和金魚藻能將重金屬鋅、鉛和銅元素從溶液中移出，可用于從水體中去除重金屬。水蓼對(duì)重金屬銅表現(xiàn)出耐性特征，苦草、青葙、金魚藻對(duì)鉛、鎘具有共富集特征［57］。不同的沉水植物對(duì)周圍環(huán)境反應(yīng)能力的大小各異，對(duì)重金屬元素銅、鎘、鋅的富集能力順序依次為菹草＞黑藻＞狐尾藻＞苦草［58］。在沉水植物中，處理重金屬污染水體應(yīng)用較多的有苦草、金魚藻、狐尾藻、黑藻及眼子菜等。其中，龍須眼子菜對(duì)鎘、鉛的富集能力較強(qiáng)，輪葉黑藻適用于較高濃度銅污染水體的治理，伊樂(lè)藻對(duì)鎘的抗性較大，可用于鎘污染廢水的生態(tài)修復(fù)。金魚藻、狐尾藻等對(duì)砷、銅、鎘、鋅、鉛 具有較強(qiáng)的吸附能力，在修復(fù)重金屬?gòu)?fù)合污染水體中潛力較大。由于水生植物的形態(tài)特征、生物學(xué)特性等不同，其對(duì)重金屬的蓄積能力也有較大差異，沉水植物比其他生活型植物能更好的吸收和富集水體中的重金屬［59-60］。因?yàn)槌了参锏谋砥ぜ?xì)胞沒(méi)有角質(zhì)層和蠟質(zhì)層，可直接吸收水中的氣體、水分及礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)，這些表皮細(xì)胞逐漸取代根的機(jī)能，根逐漸退化甚至消失［54］。當(dāng)水體受到重金屬污染后，沉水植物將依賴莖葉更多地吸收環(huán)境中的重金屬元素。

3　問(wèn)題與展望

水生植物對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化和重金屬污染水體具有良好的凈化效果，加之材料易于獲得且一般具有良好的景觀提升作用，被日益廣泛地應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中。水生植物對(duì)污染水體的凈化機(jī)制仍將是當(dāng)前富營(yíng)養(yǎng)化和重金屬污染水體生態(tài)修復(fù)的研究重點(diǎn)。為了進(jìn)一步開(kāi)展水生植物在農(nóng)業(yè)面源污染防控中的應(yīng)用研究，建議從以下幾個(gè)方面開(kāi)展相關(guān)研究：不同生活型植物對(duì)同一污染類型水體的凈化能力存在較大差異。現(xiàn)有的研究多局限于單一生活型植物對(duì)污染水體的凈化效果對(duì)比研究及簡(jiǎn)單的植物篩選，在水生植物的水體凈化機(jī)制方面和不同生活型植物對(duì)同類型污染水體凈化效果的對(duì)比研究相對(duì)較少。對(duì)于水生植物的水質(zhì)凈化效果研究多數(shù)集中于室內(nèi)靜水條件，非靜水條件下的研究實(shí)例較少，且缺乏不同季節(jié)水生植物水質(zhì)凈化效果的對(duì)比研究。由于水體的氮磷和重金屬污染具有復(fù)合性，因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)不同生活型植物的混合種植來(lái)治理氮磷及重金屬?gòu)?fù)合污染水體的相關(guān)研究。

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Purification effect of aquatic plants on nitrogen，phosphorus and heavy metal polluted water

LIU Shenshen1，ZHANG Zhen1，3，HE Jinling2，MA Youhua1，HU Hongxiang1，ZHANG Chunge1
（1.School of Resources and Environment，Anhui Agricultural University，Hefei 230036，Anhui，China；2.School of Life Science，Anhui Agricultural University，Hefei 230036，Anhui，China；3.Hefei Scientific Observing and Experimental Station of Agro-Environment，Ministry of Agriculture，Hefei 230036，Anhui，China）

In order to control the excessive eutrophication which caused by concentration of nitrogen and phosphorus，and heavy metal pollution produced in industrial process，aquatic plants are widely used in water purification due to their remarkable removal effect，easy availability，good landscape effect and other advantages. Based on literature review and field investigation，this paper reviewed the common species of different life forms of aquatic plants，explained their mechanisms of reducing nitrogen，phosphorus，heavy metals and the differences of their performance.On the basis of review，we analyzed the existing problems in the research of the water purification effect of aquatic plants，and put forward the research prospect.This paper is of certain directive significance and theoretical value in terms of applying aquatic plants to the pollution control of agricultural non-point sources.［Ch，1 tab.60 ref.］

environmental biology；aquatic plants；nitrogen and phosphorus；heavy metals；water purification；review

S7-05；X52

A

2095-0756（2016）05-0910-10

10.11833/j.issn.2095-0756.2016.05.025

2015-09-17；

；2016-02-27

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（31540051）；安徽國(guó)土資源廳科技項(xiàng)目（2015-K-14，2013-K-06）；安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)科骨干培育項(xiàng)目（2014XKPY-48）

劉伸伸，從事生態(tài)工程研究。E-mail：694376819@qq.com。通信作者：張震，副教授，博士，從事植物生態(tài)學(xué)和生態(tài)恢復(fù)等研究。E-mail：xjzhangzhen@163.com重金屬含量達(dá)一定限度時(shí)，將出現(xiàn)生理受阻、發(fā)育停滯等受害癥狀，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致死亡。目前，針對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化和重金屬污染的治理主要有物理、化學(xué)和生物方法。水體富營(yíng)養(yǎng)化的物理處理方法包括截污、調(diào)水沖污、膜過(guò)濾法及人工曝氣等；化學(xué)方法主要是添加化學(xué)藥劑和吸附劑以去除水中的懸浮物和有機(jī)質(zhì)，如氧化法、非氧化法和物化法等；生物方法包括人工濕地、生物膜法、人工浮島等［2-4］。水體重金屬污染的物理處理方法有蒸發(fā)法、換水法和稀釋法等；化學(xué)方法包括電解法和化學(xué)沉淀法等；生物方法有微生物絮凝法和生物吸附法等［5-7］。在處理富營(yíng)養(yǎng)化和重金屬污染水體時(shí)，傳統(tǒng)的物理方法難以達(dá)到根治目的，如引水沖污和稀釋的效果不能長(zhǎng)期保持，且在缺水地區(qū)的可行性較差［2］?；瘜W(xué)方法雖效果明顯但易產(chǎn)生殘留和造成二次污染，如沉淀和絮凝可應(yīng)用于常規(guī)的污水處理，治理程度小的污染，對(duì)程度大的污染有一定的局限性［8］。生物方法主要通過(guò)利用微生物、水生動(dòng)植物及其構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)對(duì)污染物進(jìn)行遷移、轉(zhuǎn)化和降解，達(dá)到水體凈化的目的。相對(duì)于物理化學(xué)方法而言，生物方法具有處理效果好、能耗少、成本低和污染小等優(yōu)點(diǎn)，能夠與綠化環(huán)境及景觀改善相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)生態(tài)修復(fù)的最大效益。因此，利用生物方法修復(fù)受污染水體受到越來(lái)越多的關(guān)注。本文通過(guò)文獻(xiàn)查閱與野外調(diào)查，整理了不同生活型水生植物的常見(jiàn)種類，闡釋了其降氮除磷及消減重金屬等的差異性表現(xiàn)，以期對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染防治提供理論依據(jù)。

浙 江 農(nóng) 林 大 學(xué) 學(xué) 報(bào)，2016，33（5）：910-919

Journal of Zhejiang A＆F University

中國(guó)環(huán)境問(wèn)題較為突出，包括由氮、磷濃度過(guò)高所引起的水體富營(yíng)養(yǎng)化和工業(yè)化工程中產(chǎn)生的重金屬污染等。水體富營(yíng)養(yǎng)化會(huì)影響水質(zhì)，降低水的透明度，影響水中植物的光合作用，導(dǎo)致溶解氧的過(guò)飽和狀態(tài)，從而對(duì)水生動(dòng)物產(chǎn)生危害，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致魚類大量死亡等［1］。由于重金屬在水體中不能被微生物降解，當(dāng)重金屬在水體中積累到一定程度時(shí)就會(huì)對(duì)水生動(dòng)植物和水體生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生危害。當(dāng)生物體內(nèi)