沙文沛，劉天天

（南陽農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院，河南 南陽 473000）

隨著國內(nèi)工業(yè)迅猛發(fā)展，人們的生活水平蒸蒸日上，但也給生態(tài)環(huán)境造成了很大的負擔(dān)。尤其是在水資源方面，一是我國人均可飲用淡水資源本來就少；二是污水排放造成水環(huán)境不斷惡化。由此可見，污水處理是防治生態(tài)污染首要解決的問題。常規(guī)治理水污染的方案具有很好的成效，但處理成本昂貴，整個治理流程在搭建和運轉(zhuǎn)的可行性上也存在問題。因此，往往采用化學(xué)治污或換水法來代替?；瘜W(xué)治污見效快，但其產(chǎn)物極易再次污染水質(zhì)，而換水法則更適合小范圍的水污染治理。水資源的惡性循環(huán)敲響了保護水質(zhì)的警鐘，人們嘗試了很多治理水污染的方案，其中生態(tài)修復(fù)在污水治理中呈現(xiàn)了比較好的成效，總體花費少，具備較高的防護治污價值。

生態(tài)修復(fù)主要是通過各類植物與微生物聯(lián)合作用在被污染的環(huán)境中，滿足所需條件后凈化、修復(fù)并促進其生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)良性循環(huán)。其中，植物生態(tài)修復(fù)是利用綠色植物吸收轉(zhuǎn)化污染物，并修復(fù)退化濕地、受污染的水體、土壤等被破壞的生態(tài)體系，不會產(chǎn)生二次污染且花費較少，現(xiàn)今應(yīng)用十分廣泛。草本水生植物治理污水的作用極強，在適宜環(huán)境下的凈化能力遠超微生物，但因其生長特點限制了對土壤內(nèi)有害物質(zhì)的處理。而高大的樹木則完美彌補了這一缺陷，其根系可以深入地表以下，結(jié)合根際的自身性能保護周圍土壤。植物根系吸收、富集重金屬元素，通過新陳代謝等循環(huán)降解、轉(zhuǎn)化污染物，盡可能降低雨水?dāng)y帶污染物進入地下水的幾率，其預(yù)防保護措施在治理污染環(huán)境中起到了顯著作用?；诖?，文中介紹了幾種常用植物生態(tài)修復(fù)技術(shù)方法，旨在為該技術(shù)在水體污染中的深入應(yīng)用提供參考。

1 植物生態(tài)修復(fù)技術(shù)

植物修復(fù)技術(shù)是生物修復(fù)技術(shù)之一，每一種植物對環(huán)境污染物的吸收、揮發(fā)、降解、轉(zhuǎn)移和根據(jù)微生物共存體系的程度不一樣，對被污染的環(huán)境修復(fù)水平也有所不同。早在20 世紀70 年代，人們就開始利用水生植物來處理水體污染，對整個生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)起著非常重要的作用。這樣的植物修復(fù)是一種很好的凈化方式，不僅會產(chǎn)生較高的經(jīng)濟效益，而且也是建立良好水體生態(tài)系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)。

植物修復(fù)技術(shù)之一，生態(tài)浮床技術(shù)是通過植物對水體污染進一步的吸收處理，以此來達到凈化水的效果。浮床技術(shù)的核心就是浮床植物的篩選，因為不同植物的生長周期和耐水性有所不同，所以處理效果還需要根據(jù)不同的水質(zhì)而有所變化。通過對環(huán)境進行評估發(fā)現(xiàn)，就目前情況而言，生態(tài)浮床技術(shù)主要集中于開闊水域，而并非工廠的循環(huán)水養(yǎng)殖，工廠化養(yǎng)殖量大、飼料量大，所以糞便產(chǎn)出的量也比較多，很多有機物無法被處理分解，機械設(shè)備和生化技術(shù)處理的成本比較高，通過選擇生態(tài)浮生技術(shù)來分解水下污染的區(qū)域來降低工廠化養(yǎng)殖的污染水平，不僅可以美化工廠的景觀，而且還可以為養(yǎng)殖的動物提供良好的環(huán)境。

2 植物選擇原則

選取城市綠化植物時需具備5 項原則，即功能性原則，本土性原則、適應(yīng)性原則、可行性原則和抗逆性原則。①功能性是指結(jié)合實際修復(fù)情況選取最優(yōu)解決方案，確保植物功能方面的匹配度；②本土性是指盡可能選擇原環(huán)境中存在的植物，既能夠滿足植被的生長條件，又能節(jié)約治理污水的成本，降低了外來物種破壞原有的生態(tài)平衡的危險；③適應(yīng)性則表示在選取植物時，先調(diào)查其對受污染環(huán)境的適應(yīng)程度，能否在本環(huán)境中生長并轉(zhuǎn)化污染情況；④可行性是指選取的植物是否容易栽種成活，減少人力物力資源花費；⑤抗逆性是指選取的植物是否具備抵御非有利的環(huán)境的特性。

2.1 耐污能力

防治人工濕地污染時，優(yōu)先選取具有耐污染能力的植物。水生植物在水中大量繁殖，一定程度上會對污染度高或變化較大、污染因子富集的環(huán)境生出抗逆性、適應(yīng)性，這些優(yōu)良性能可以在其繁殖中被繼承。但因不同植物自身存在不同的抗污治污能力，所以在選取綠化植物時，需要結(jié)合實際情況挑選耐污能力最匹配的植物，既可以滿足植物的生存條件，也可以防治人工濕地受到的污染。此外，植物根際體系聯(lián)合微生物進行生態(tài)修復(fù)，可以將效果最大化。

2.2 凈化性高

各個工廠在排放污水前的處理標(biāo)準(zhǔn)是不同的，也就造成了植物選取的差異。理論上，植物的凈化功能越高，降解凈化污水效果越好。這是由于不同植物在生長過程中所需的營養(yǎng)物質(zhì)量不同，消耗越多吸收越多，單位面積內(nèi)的治污能力就越強。

2.3 根系發(fā)達

有關(guān)研究表明，植物的根際體系是否發(fā)達受到其自身吸收、吸附和富集能力的影響。根系可以固定周圍土壤，為自身生長提供營養(yǎng)，降解新陳代謝的產(chǎn)物，與微生物的生存緊密關(guān)聯(lián)。于濕地的生態(tài)系統(tǒng)而言，是維持平衡和循環(huán)的重要一環(huán)。植物根系循環(huán)過程中會產(chǎn)生糖類、酚類和酸類等物質(zhì)，約占全年光合作用產(chǎn)出量10%～20%，提高周圍的土壤質(zhì)量；較細根脈會隨著新陳代謝而降解，為微生物提供有效的營養(yǎng)物質(zhì)。同非根際微生物相比，植物根系周圍存在的微生物在種類、數(shù)量上都有巨大優(yōu)勢，且其新陳代謝能力也很優(yōu)秀。總而言之，植物根際體系發(fā)達程度決定了其對污染的治理能力，也是受污染環(huán)境是否選取該綠色植物進行防治的主要因素。

2.4 因地制宜原則

受污染環(huán)境是否選取該綠色植物進行防治時，一方面要安排可行性的修復(fù)方案，另一方面也要結(jié)合植物自身生長條件。同時，選取時優(yōu)先考慮本土植物，既能適應(yīng)周圍環(huán)境，也滿足生長條件，在防污治污方面效果更加顯著。因此，設(shè)計植物修復(fù)方案時，一定要考慮本土性和適應(yīng)性，此外，不同植物的搭配所產(chǎn)生的治污效果也不一樣，所以一定要考慮各個植物的功能特性，找到最優(yōu)方案。

3 植物修復(fù)機理

3.1 降解微生物

微生物對水體污染降解起著非常重要的作用，其可以將有機物當(dāng)作能源，然后轉(zhuǎn)化為豐富的營養(yǎng)物質(zhì)。污染的水體中含有豐富的含氮有機物，這些有機物被分解產(chǎn)生的氨態(tài)氮中，有一部分被植物所吸收，但另外很重要的一部分，通過消化作用和反消化作用所吸收。大氣中的氧氣和植物呼出的氧氣都是水中污染物所需的，而在灘涂地區(qū)種植綠化植物，輸出的氧氣比空氣中擴散速度快，氧氣擴散到植株上吸收，一部分用來根系的釋放，然后擴展到周圍區(qū)域，從而為微生物提供了一個有氧的環(huán)境，這樣也促進了微生物的生長，從而有效地對有機物進行了降解。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)很多挺水植物寄生著很多的藻類植物，這樣也為微生物提供了豐富的有氧環(huán)境。植物通過酶和生化反應(yīng)，將有機物進行轉(zhuǎn)化和分解，從而降低有機物濃度來達到凈化效果。如酚類可以參與植物的糖代謝循環(huán)，一部分通過和糖結(jié)合在一起生成酚糖苷，還有一小部分多酚氧化酶與過氧化酶發(fā)生反應(yīng)，徹底降解水體中的污染成分，從而降低污水的毒性。

3.2 吸收水體氮磷無機營養(yǎng)物質(zhì)

植物修復(fù)原理主要是植物能對污染物進行吸收、降解、轉(zhuǎn)移、吸附、沉降，從而抑制浮游植物的繼續(xù)生長來達到凈水的目的。綠化植物對水體有一定的修復(fù)能力，當(dāng)大量的氮磷進入水中后，就會引起水體的富營養(yǎng)化，而種植于水系旁的植物，可以通過強大的根系吸收污水中的氮磷等一系列營養(yǎng)物質(zhì)，供自體生長，并將水中的一些無機氮吸收合成蛋白質(zhì)變?yōu)橛袡C氮，再進行轉(zhuǎn)移，從而將這些營養(yǎng)物質(zhì)移出水體以此來達到凈化水質(zhì)的目的。此外，水體中的一些無機氮，也是一些植物所需的營養(yǎng)物質(zhì)，植物將污水中的無機氮吸收，然后轉(zhuǎn)化成自體的一些有機成分。

4 常用植物生態(tài)修復(fù)技術(shù)方法

4.1 植物-固定化氮循環(huán)菌聯(lián)合修復(fù)法

有研究人員根據(jù)植物生長的季節(jié)性差異，選取鳳眼蓮（漂浮植物）和伊樂藻（沉水植物）2 種不同植物，分別與固定化氮循環(huán)菌進行聯(lián)合應(yīng)用，先后用于夏、冬兩季的富營養(yǎng)化污染水體修復(fù)。經(jīng)過一段之間的修復(fù)后，水體中總氮（TN）、亞硝態(tài)氮（NO2-N）及銨態(tài)氮（NH4+-N）的含量均有所下降。其中，鳳眼蓮與固定化氮循環(huán)菌的聯(lián)合修復(fù)試驗中，亞硝態(tài)氮的去除率高達90%，總氮去除率也超過了70%，修復(fù)后CHLa（葉綠素a）、CODw（化學(xué)需氧量）、pH 等指標(biāo)均降至較低水平，水體透明度亦有顯著改善。伊樂藻與固定化氮循環(huán)菌的聯(lián)合修復(fù)試驗中，亞硝態(tài)氮的去除率高達98%，銨態(tài)氮的去除率高達85%，CHLa 指標(biāo)亦有所下降，水體透明度較夏季修復(fù)后未現(xiàn)下降趨勢。此外，該研究還發(fā)現(xiàn)，修復(fù)期間水體和底泥中的微生物如硝化菌、亞硝化細菌、反硝化細菌的菌群數(shù)量都有顯著增加，這對提高水體脫氮效果起到了積極作用。通過兩種植物的整年修復(fù)后，富營養(yǎng)化污染水體水質(zhì)得到明顯改善，其中，冬季修復(fù)中沉水植物起到了水質(zhì)維持作用，并且對水體中磷含量的增加起到了抑制和緩沖效果。

4.2 植物-固定化光合細菌聯(lián)合修復(fù)法

浙江大學(xué)的研究人員選取黃花水龍與伊樂藻2 種植物，分別與固定化光合菌進行聯(lián)合應(yīng)用，試驗場地位于溫室內(nèi)，通過硝酸銨（NH4NO3）和磷酸二氫鈉（NaH2PO4）對水體進行富營養(yǎng)化污染修復(fù)。水體修復(fù)結(jié)果顯示，在試驗進行至第19 天時，黃花水龍-固定化光合細菌聯(lián)合修復(fù)組的去富營養(yǎng)化污染效果達到峰值，總氮及銨態(tài)氮的去除率高達98%，總磷的去除率超過90%。對比之下，單獨光合菌修復(fù)組在第19 天時的總氮、銨態(tài)氮及總磷的去除率均在60%左右，差距顯著，表明植物-微生物符合修復(fù)體系的水體修復(fù)效果優(yōu)于單純的微生物修復(fù)體系。

4.3 生態(tài)浮島修復(fù)法

生態(tài)浮島是將高等水生植物或經(jīng)人工改造的陸生植物栽植到水體表面，通過植物根系的吸收、吸附功能，以及不同物種之間的化感作用，消除水體中的富營養(yǎng)化污染成分，實現(xiàn)水質(zhì)凈化效果。生態(tài)浮島與微生物修復(fù)系統(tǒng)聯(lián)合應(yīng)用后，修復(fù)效果比單純的生態(tài)浮島更好。在唐山市南湖公園試驗區(qū)，研究人員利用生態(tài)浮島對污染水體進行修復(fù)，其中，在未投加微生物的試驗區(qū)內(nèi)，COD 及氮磷營養(yǎng)物質(zhì)的去除率約為33%，而在生態(tài)浮島-微生物聯(lián)合修復(fù)試驗區(qū)內(nèi)，有機物去除率在34%左右，COD 去除率在63%左右。在冬季來臨時，隨著氣溫降低植物枯死，這時可將植物收割后，然后加入固定化氮循環(huán)菌與水體中的原有微生物進行原位修復(fù)。值得一提的是，目前各類植物-微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)均存在一些尚未攻克的技術(shù)難關(guān)，如不同植物-微生物組合的修復(fù)機理各不相同、生態(tài)浮島難以過冬、機械化推廣難度大等，因此仍需進一步的研究。

5 結(jié)語

在河岸緩沖帶和人工濕地生態(tài)建設(shè)中推廣應(yīng)用植物生態(tài)修復(fù)技術(shù)可以發(fā)揮其巨大的生態(tài)效益和社會效益。作為一項新興技術(shù)，植物生態(tài)修復(fù)技術(shù)不僅對環(huán)境污染凈化起著重要的作用，而且能降低成本，是一個全新的研究方向，但是目前還存在著一些問題，如水體污染物濃度的高低均會影響水體植物的降解效果，水體污染的濃度過高，就會使植物的耐毒性降低，從而導(dǎo)致凈化植物的死亡，但是濃度過低的話就會導(dǎo)致植物對污染物的吸收不能夠達到降解的效果，所以也亟需研究其他的一些修復(fù)方案。