陶紅蕾 汪怡 董君
山東省青島生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心 山東青島 266003
大型水生植物遍布各個(gè)江河湖泊中,在水體中是一種高等的植物類群,在其生活的水塘以及濕地中,大多數(shù)被用來(lái)凈化污水,因此這種植物的生態(tài)功能較為顯著,水污染防治過(guò)程中的應(yīng)用價(jià)值較大。伴隨水污染問(wèn)題加劇,人民越來(lái)越多的傾向使用高效低耗的水污染處理技術(shù),水生植物的使用逐漸進(jìn)入人們的視線,這類植物具有較好的耐污以及治污能力,大多數(shù)將大型水生植物作為核心的污水處理工程逐漸開(kāi)發(fā)。經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明,這一技術(shù)的使用投資較低,能耗低,無(wú)二次污染產(chǎn)生,在環(huán)境領(lǐng)域成為研究重點(diǎn),對(duì)我國(guó)環(huán)境治理具有積極意義。
在大自然發(fā)展中,存在一種比較神奇的現(xiàn)象,同一種物種其生活方式以及習(xí)性相同,一般情況下并不會(huì)生存在同一個(gè)區(qū)域中,在同時(shí)出現(xiàn)一個(gè)區(qū)域之后,兩個(gè)物種會(huì)產(chǎn)生激烈的爭(zhēng)奪,大自然會(huì)利用空間將雙方隔離,這種情況也叫做生態(tài)位[1]。此類概念最先提出是在1970年,之后針對(duì)大型水生生物的研究逐漸增多,相關(guān)研究人員通過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證生態(tài)位,將兩種水生植物放在相同的環(huán)境中,最開(kāi)始兩種水生植物的數(shù)量同樣上升,之后將兩種水生植物放在同一環(huán)境下,環(huán)境內(nèi)的食物進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?,?6天之后只有一種水生植物存活,通過(guò)觀察可以發(fā)現(xiàn)兩種水生植物并沒(méi)有攻擊現(xiàn)象,得以存活的水生植物其競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)較為明顯,另一種水生植物被徹底驅(qū)趕吸附,因此在自然界中,不同物種能夠共生,但在同一群體生活中,物種需要爭(zhēng)奪。現(xiàn)階段,社會(huì)生產(chǎn)與大自然接觸不斷擴(kuò)大,水資源受到污染和破壞,人們逐漸意識(shí)到水資源使用的重要性,因此相關(guān)研究人員不斷加深水污染治理的研究,通過(guò)水生植物的使用保護(hù)水環(huán)境。大型水生植物隸屬于生態(tài)學(xué),與此同時(shí),其也屬于分類群植物,在長(zhǎng)時(shí)間適應(yīng)水環(huán)境之后,逐漸形成的趨同性適應(yīng)類型,主要分為水生維管束植物以及高等藻類[2]。
使用大型水生植物凈化水質(zhì)具有明顯效果,其耗能較低,生產(chǎn)成本不高,針對(duì)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題,效果更加顯著?,F(xiàn)階段湖泊的主要問(wèn)題是富營(yíng)養(yǎng)化,在水體中含有大量的氮磷鉀元素,水流周期較長(zhǎng),難以將過(guò)多的氮磷鉀循環(huán)出去,長(zhǎng)期以往積聚在水體中,造成藻類植物的大量生長(zhǎng),水體中的有機(jī)物積蓄數(shù)量較多。一些大型水生植物,尤其是沉水植物,具有較好的凈化作用,功能較為強(qiáng)大,其具有的生物量能夠支持植物以及水體實(shí)現(xiàn)能量以及物質(zhì)的交換,從而實(shí)現(xiàn)凈化水源[3]。
人類在生產(chǎn)活動(dòng)中,不斷向環(huán)境排放污水,即便大部分都能達(dá)標(biāo)排放,但是排放到水環(huán)境中的重金屬總量仍在不斷累積,目前,水體中鉛汞銅鈷等一些重金屬的含量逐漸增加。而大型水生植物具備重金屬吸收功能,在水體中,重金屬含量與大型水生植物數(shù)量呈現(xiàn)同比增長(zhǎng)關(guān)系,水體中重金屬含量越多,大型水生植物吸收也會(huì)更多,其具有較好的吸附性,如果植物生長(zhǎng)的環(huán)境容量較大,能夠吸收的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)也較多,可以促進(jìn)大型水生植物的生長(zhǎng),因此也就能夠更多的凈化水體中的重金屬污染。
水環(huán)境中重金屬含量比較大,其次是有機(jī)物的存在,這種污染主要是食品工業(yè)以及造紙業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)中,污水排放造成的,有機(jī)物在進(jìn)入水體之后需要分解,這一過(guò)程中就是生物氧化分解,需要進(jìn)行大量的耗氧。在水體含氧量不足的情況下,會(huì)造成水體發(fā)臭,水生植物死亡。大型水生植物的存在能夠增加水體含氧量,加快水體中有機(jī)物的分解,增多附著在植物根部的微生物,微生物與有機(jī)物結(jié)合之后,具有沉淀作用,實(shí)現(xiàn)分解[4]。
在使用植物進(jìn)行污水處理的系統(tǒng)中,功能使用對(duì)種類選擇具有決定性作用,在消除對(duì)象是生化需氧量或者是氮時(shí),植物的選擇需要具備龐大根系以及相應(yīng)傳氧能力,為微生物附著提供支持;植物的吸收需要去除重金屬時(shí),選擇富集能力較好的種類,其生長(zhǎng)速度需要較快;消除的污染物目標(biāo)較多情況下,需要使用發(fā)揮多種生態(tài)功能的種類,不同生態(tài)功能搭配使用。針對(duì)不同的地區(qū)氣候,植物相應(yīng)的抗逆性以及病蟲害的抵抗能力等,需要在實(shí)際選擇過(guò)程中謹(jǐn)慎分析。經(jīng)過(guò)相應(yīng)實(shí)踐證明,相關(guān)研究人員已經(jīng)篩查了一部分能夠使用的水生植物,具有高效性,這些植物種類一些已經(jīng)用于實(shí)際廢水治理工程中。但現(xiàn)階段需要重視植物根部微生物功能的發(fā)揮,依靠植物自身的吸收能力實(shí)現(xiàn)廢水有效處理,相關(guān)應(yīng)用數(shù)量較少,出現(xiàn)這一情況的主要原因是植物吸收污染之后的生長(zhǎng)規(guī)律以及生物量的資源化利用并沒(méi)有過(guò)多深入研究,實(shí)際應(yīng)用也并不常見(jiàn)。
現(xiàn)階段,污水處理系統(tǒng)主要使用活性污泥,這種處理方式二級(jí)處理或者是深度處理投資成本較高,使用過(guò)程中需要耗費(fèi)大量的電能,具有較高運(yùn)行費(fèi)用,一些經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低的國(guó)家或者是地區(qū)難以接受。大型水生植物處理系統(tǒng),依靠太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng),污水深度處理過(guò)程中,可以回收資源,不會(huì)產(chǎn)生有害副產(chǎn)物。伴隨研究不斷深入,其應(yīng)用范圍會(huì)不斷擴(kuò)大。