摘要：水是生命之源，人類社會(huì)的快速發(fā)展引發(fā)了一系列生態(tài)失衡問(wèn)題，尤其是水資源污染問(wèn)題使人類生存與發(fā)展面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。在污水治理過(guò)程中，由于波及面積大、污染因素復(fù)雜、治理需求不一，導(dǎo)致人為治理方式難以達(dá)到預(yù)期效果。為此，基于生態(tài)模式下的水生植物利用，逐步被賦予了特殊的使命，本文通過(guò)對(duì)北方常見(jiàn)水生植物的介紹，了解并闡述與水質(zhì)凈化機(jī)理，并總結(jié)出相應(yīng)的生態(tài)應(yīng)用建議，為污水治理的生態(tài)發(fā)展提供支撐。

關(guān)鍵詞：水生植物;污水治理;凈化機(jī)理;生態(tài)應(yīng)用

中圖分類號(hào)：S682.32

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20200215047

收稿日期：2019-12-18

作者簡(jiǎn)介：金秋（1980-），男，大專，園林工程師。研究方向：園林綠化景觀設(shè)計(jì)施工。

引言

伴隨社會(huì)的持續(xù)發(fā)展，生態(tài)環(huán)境問(wèn)題日益受到關(guān)注，尤其是近年來(lái)的藍(lán)藻污染、工業(yè)廢水排放、水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化等問(wèn)題，給人類正常生活及生產(chǎn)帶來(lái)了嚴(yán)重干擾，并逐步衍生出一系列社會(huì)問(wèn)題。為適應(yīng)現(xiàn)代水污染治理的需求，水生植物在污水治理層面的價(jià)值得到了深入的挖掘，以期利用自然生態(tài)循環(huán)機(jī)理，使污水治理回歸到生態(tài)環(huán)節(jié)，在提升治理效率的同時(shí)節(jié)約人工成本。因此，生態(tài)視野下水生植物在污水凈化中的應(yīng)用受到了廣泛研究與應(yīng)用。

1 北方常見(jiàn)的水生植物

1.1 水生植物概述

水生植物（Hydrophyte）屬于生態(tài)學(xué)名詞，在1988年出版的《EPA濕地鑒別和描述手冊(cè)》中，水生植物被定義為生長(zhǎng)在以水為主的或者由于水分充足而周期性缺氧的基質(zhì)上的大型植物，其范圍覆蓋水生植物及濕地植物。水生植物廣泛分布于我國(guó)各水域之中，并扮演著至關(guān)重要的生態(tài)凈化角色，為生態(tài)環(huán)境的平衡提供著基礎(chǔ)保障。

1.2 水生植物的分類

根據(jù)水生植物的形態(tài)、習(xí)性及生理變化等特點(diǎn)，可以對(duì)水生植物進(jìn)行適當(dāng)?shù)膭澐郑詫?shí)現(xiàn)對(duì)水生植物更系統(tǒng)化的認(rèn)知，其主要類型如下。

1.2.1 挺水植物

挺水植物是水生植物中的重要組成，其主要的特點(diǎn)是根系生長(zhǎng)于水中泥土之下，而葉片及葉柄長(zhǎng)出水面。一般而言，挺水植物都擁有較為發(fā)達(dá)的根系，采取莖與葉呼吸的方式進(jìn)行養(yǎng)分轉(zhuǎn)化;花色艷麗且體型較大，具備了一定的觀賞性，在園林景觀塑造中具有極高的應(yīng)用價(jià)值。北方地區(qū)常見(jiàn)的挺水植物包括慈菇（Sagittaria trifolia）、荷花（Nelumbo nucifera）、蘆葦（Phragmites communis）。

1.2.2 浮葉植物

一般是指根系生長(zhǎng)于底泥之中，但由于莖部偏軟而無(wú)法矗立，葉片或者花瓣處于半挺或漂浮于水面。其生長(zhǎng)過(guò)程一般為先在水下生長(zhǎng)，當(dāng)葉片長(zhǎng)出水面后浮于水面，一般具備發(fā)達(dá)的氣孔，且葉片有較強(qiáng)的呼吸能力，以保障植物獲取充足的營(yíng)養(yǎng)。如芡實(shí)（Euryale ferox）、睡蓮（Nymphaea albalinna）、荇菜（Nymphoides peltatum）等。

1.2.3 漂浮植物

主要是指根部不接觸泥土且漂浮生長(zhǎng)于水面的植物種類。由于漂浮植物根系無(wú)法固定，會(huì)隨水流、風(fēng)向等產(chǎn)生位移，在實(shí)踐應(yīng)用中應(yīng)慎重選擇。如茶菱（Trapella sinensis Oliv）、鳳眼蓮（Eichhornia crassipes）等。

1.2.4 沉水植物

指生長(zhǎng)于水下的植物類型，有少量沉水植物能夠在花期時(shí)伸出水面，這類植物主要以觀葉為主。如狐尾藻（Myriophyllum spicatum）、黑藻（Hydrilla verticillata）和金魚(yú)藻（Ceratophyllum demersum）等。

2 水生植物水質(zhì)凈化的機(jī)理

2.1 植物根系的吸收

植物根系是植物生長(zhǎng)的根本依賴，也是獲取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的重要渠道。相對(duì)于部分植物的水質(zhì)凈化而言，水生植物可以利用根系的吸收功能，將水中的部分污染物作為營(yíng)養(yǎng)來(lái)吸收利用，以大幅降低水中的污染物含量。利用根系吸收的途徑主要分為2種，通過(guò)質(zhì)體流途徑，使污染物在植物蒸騰拉力的作用下，使其與水分同時(shí)到達(dá)植被根部;在溶解擴(kuò)散作用下，使污染物直接到達(dá)植物根部，以達(dá)到對(duì)水中污染物吸收、轉(zhuǎn)化的目的。

2.2 植物富集作用

根據(jù)水生植物的生長(zhǎng)特性及水污染治理特點(diǎn)，其存在著顯著的差異性。大部分水生植物的水污染凈化功能中，都具有一定的富集作用，即將污染物中所含的重金屬離子等有機(jī)物，利用根系吸收進(jìn)入植物根莖，并將這些重金屬離子富集于體內(nèi)，以達(dá)到一定的水質(zhì)凈化效果。并且，部分水生植物根、莖、葉等部位，會(huì)對(duì)不同的污染物產(chǎn)生不同功能，如蘆葦、香蒲等根部TN含量顯著大于莖葉部，而根部的TP含量則小于莖葉部。與此同時(shí)，水中的重金屬離子在水生植物內(nèi)經(jīng)歷復(fù)雜的轉(zhuǎn)變后，會(huì)與植物內(nèi)生成的植物螯合肽（PC）發(fā)生螯合反應(yīng)，從而為植物的后續(xù)生長(zhǎng)提供保障。

2.3 微生物作用

微生物是世界上數(shù)量最為龐大的生物群落，大量存在于水生植物中，尤其是水生植物的根系部分能為微生物提供充足的養(yǎng)分，以促進(jìn)其大量的生長(zhǎng)并作用于植物內(nèi)部，從而實(shí)現(xiàn)2種生物形態(tài)之間的生長(zhǎng)平衡。借助植物中強(qiáng)大的微生物降解、代謝系統(tǒng)，可以將水中的有機(jī)污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)化，如鳳眼蓮根系微生物具有降酚作用，并能夠提高鳳眼蓮降酚效率和多酚氧化酶活性，以促進(jìn)水體中的氮循環(huán)過(guò)程，有效促進(jìn)水體中的氨氮平衡，以達(dá)到水質(zhì)改良及凈化的效果。

2.4 對(duì)藻類的抑制作用

藻類是自然水域中廣泛存在的植物，與大部分水生植物一樣，其生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)的獲取主要來(lái)源于水體，雖然水中的藻類同樣具有一定的凈化功能，但是一旦水中的藻類達(dá)到爆發(fā)的臨界點(diǎn)，將產(chǎn)生相反的效果并打破水質(zhì)平衡，造成更為嚴(yán)重的污染，因此水生植物對(duì)于藻類的抑制作用尤為重要。相較于藻類而言，水生植物在水質(zhì)凈化中具備一定的優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)更高效率的污染物轉(zhuǎn)化，與藻類形成競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，特別是對(duì)水中氮、磷等元素的吸收更為明顯，也在一定程度上限制了藻類營(yíng)養(yǎng)的獲取，在保證水生植物有序生長(zhǎng)的同時(shí)，抑制藻類的過(guò)度爆發(fā)，以達(dá)到更為顯著的水質(zhì)凈化效果。

3 北方常見(jiàn)水生植物水質(zhì)凈化效果實(shí)驗(yàn)分析

3.1 實(shí)驗(yàn)水體

考驗(yàn)北方水質(zhì)污染的特點(diǎn)及趨勢(shì)，主要以生活污水及自然水體污染標(biāo)本為主，并根據(jù)污染水體中的污染物濃度進(jìn)行標(biāo)定，實(shí)際初始深度值如表1所示。

3.2 實(shí)驗(yàn)植物

基于生態(tài)下的水生植物污染治理，需要將水質(zhì)凈化與植物景觀實(shí)現(xiàn)融合，從而擴(kuò)大水生植物的應(yīng)用范圍，使其成為現(xiàn)代水污染治理中的重要支撐。因此在實(shí)踐中主要選擇適宜北方生長(zhǎng)的水生植物作為對(duì)象，包括慈菇、香蒲、蘆葦、茶菱、鳳眼蓮等，具體的植物基本特征如表2所示。

3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)

通過(guò)對(duì)北方常見(jiàn)水生植物水質(zhì)凈化實(shí)驗(yàn)分析，參與測(cè)試的慈菇、香蒲、蘆葦、茶菱、鳳眼蓮等5種水生植物，對(duì)污染水質(zhì)中的有機(jī)污染物具有顯著的凈化功能，通過(guò)對(duì)TN、TP、NH3-N、COD等含量分析可知，由于受不同水生植物所呈現(xiàn)的凈化機(jī)理影響，經(jīng)一段時(shí)間的凈化后，所提供的污染水質(zhì)中污染物含量低于空白對(duì)照污染水質(zhì)，也同時(shí)表明水生植物具備顯著清污能力，幾種水生植物水質(zhì)凈化均值如表3所示。

綜上所述，在水體凈化中不同種類的水生植物具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，對(duì)不同污染性質(zhì)的水體具有不同程度的凈化作用。多種水生植物的組合有利于植物間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，對(duì)水體的凈化作用總體效果更優(yōu)于單種水生植物，而且凈化效果更加穩(wěn)定。因此，在利用水生植物對(duì)水體進(jìn)行凈化時(shí)，要在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)污染物的化學(xué)和物理性質(zhì)采取針對(duì)性的水生植物種植，以確保植物對(duì)水體的凈化效果最大化。

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（責(zé)任編輯 周康）