摘要：水生植物凈化水體的特點(diǎn)是以大型水生植物為主體，植物和根區(qū)微生物共生，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，從而凈化污水。這種凈化方式具有成本低、能耗小、治理效果較好，對環(huán)境擾動(dòng)小，有利于資源化，有較好的經(jīng)濟(jì)效益和美化環(huán)境價(jià)值等優(yōu)點(diǎn)。本文簡要闡述了水生植物凈化污水的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀、凈化機(jī)理和效果，展望了該技術(shù)的發(fā)展前景。
　　關(guān)鍵詞:水生植物;污水;凈化;研究與進(jìn)展
　　在多種水體修復(fù)的方法中，水生植物對于水污染治理可以發(fā)揮多種作用并有其特定的優(yōu)勢：水生植物可吸收氮、磷等水體中的營養(yǎng)物質(zhì)，富集重金屬或吸收降解某些有機(jī)污染物；促進(jìn)微生物的生長代謝，來使水中大部分可生物降解有機(jī)物降解；抑制低等藻類的生長，控制富營養(yǎng)化的表現(xiàn)形式等。基于以上概述，本文將討論水生植物在河流生態(tài)修復(fù)方面的作用。
　　1.應(yīng)用價(jià)值
　　水生植物廣泛分布在江河湖泊等各種水體中，水生植物可通過光合作用將光能轉(zhuǎn)化為有機(jī)能，并向周圍環(huán)境釋放氧氣，發(fā)揮多種生態(tài)功能，如:短期儲(chǔ)存N、P、K等水體中的營養(yǎng)物質(zhì)，凈化水中的污染物，抑制低等藻類的生長和促進(jìn)水中其他水生生物的代謝。與藻類相比，水生植物的特點(diǎn)是更易于人工操縱，即可通過人工收獲將其固定的氮、磷帶出水體，這些特點(diǎn)是利用大型水生植物進(jìn)行污水處理的理論基礎(chǔ)[1]。
　　水生植物在水體中的生態(tài)功能使其在水污染防治中具有很大的應(yīng)用價(jià)值。隨者水污染的加劇，為了尋找高效低耗的水污染處理技術(shù)，20世紀(jì)70年代，水生植物開始受到人們的關(guān)注，許多這類物質(zhì)的耐污及治理能力被研究發(fā)現(xiàn)，多種以大型水生治污為核心的污水處理和水體修復(fù)生態(tài)工程技術(shù)被開發(fā).大量工程實(shí)踐表明,這項(xiàng)技術(shù)具有低投資、低能耗、高效等優(yōu)點(diǎn)，因此近年來已成為環(huán)境領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一[2]。
　　2.水生植物修復(fù)系統(tǒng)的方式及研究進(jìn)展
　　根據(jù)所利用的植物生活型（lifeform）不同,水生植物污水處理系統(tǒng)有3種基本方式：漂浮植物系統(tǒng)、挺水植物系統(tǒng)和沉水植物系統(tǒng)。（見表1）
　　表1各種處理系統(tǒng)比較

　　2.1挺水植物系統(tǒng)的應(yīng)用研究
　　在挺水植物系統(tǒng)中，李科德等通過人工模擬蘆葦床系統(tǒng)處理污水進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明，蘆葦根具有較高的氧化還原趨勢，為好氧微生物的活動(dòng)創(chuàng)造了有利條件；污水中的有機(jī)物是通過蘆葦床內(nèi)各種微生物的各種協(xié)同作用而去除；NH3-N主要通過硝化作用和反硝化作用的連續(xù)反應(yīng)而去除；另一方面是受營養(yǎng)、溫度、pH值等因素的影響；SS的去除主要是通過沉淀、過濾、吸附、固化等理化作用而實(shí)現(xiàn)。
　　曲向榮等通過廊道系統(tǒng)自凈和滲濾實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了遼東葫蘆葦濕地對陸源營養(yǎng)物質(zhì)凈化作用的初步研究[3]。結(jié)果表明，營養(yǎng)物質(zhì)N、P和CODcr在廊道系統(tǒng)中的自凈率為41.7%～64.7%。不同深度的土壤蘆葦系統(tǒng)對陸源營養(yǎng)物質(zhì)N、P和CODcr的凈化率為60.0%～75.92%。N、P營養(yǎng)物質(zhì)經(jīng)濕地系統(tǒng)過濾后可滿足海水水質(zhì)Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)。通過收獲地上部分生物量可使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)在陸地和濕地之間形成良性循環(huán)，不會(huì)造成污染物在濕地系統(tǒng)的過度積累。
　　溫志良等研究了香蒲植物在污水治理中的應(yīng)用[4]。香蒲植物可以有效地凈化城市生活廢水及工業(yè)廢水中的磷、氮、CODcr、BOD5、總懸浮物等污染物質(zhì)。陳新庚[5]等人用寬葉香蒲等7種高等水生植物處理酸性制漿廢水的實(shí)驗(yàn)中得出的數(shù)據(jù)也證明了寬葉香蒲對廢水中的懸浮物、總氮（TN）、總磷（TP）等污染物均有較理想的凈化效果，其中對懸浮物的去除率達(dá)82.4%，在TN濃度為49.52mg/L的廢水中9d后TN去除率為70.10%，而在TP濃度為21.28mg/L廢水中9d后TP的去除率為73.55%，去除率隨著時(shí)間的延長而增大。
　　陳兆平等研究了風(fēng)車草的生長特性和對生活污水的凈化效果[6]。風(fēng)車草全年保持生長，即使在冬天仍然維持一定的生長速率。風(fēng)車草在生活污水中培養(yǎng)10d后，污水中TN、TP、COD和BOD的去除率分別達(dá)到91%、92%、70%和73%，其中風(fēng)車草對N、P的吸收量分別占凈化量的55%和53%。種植風(fēng)車草的潛流型人工濕地對TN、TP、COD和BOD的去除率分別達(dá)到64%、47%和74%，與不同植物的人工濕地相比，TN、TP、COD和BOD的去除率分別提高了28%、19%、14%和13%。
　　2.2沉水植物系統(tǒng)的應(yīng)用研究
　　在沉水植物系統(tǒng)，喬建榮[7]等研究了常見的8種沉水植物對草海水體總磷的去除能力，試驗(yàn)用草海污水中總氮總磷的濃度比為TN：TP=7：1，可以認(rèn)為總磷為草海水體的營養(yǎng)鹽限制因子。可以看出實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，水體總氮、總磷均有明顯取出作用。在實(shí)驗(yàn)條件下（無外來營養(yǎng)鹽輸入），水體總磷濃度隨時(shí)間變化呈負(fù)指數(shù)衰減。如表2
　　表2沉水植物對水體TN、TP的去處效果

　　宋福等利用狐尾藻、菹草、苦草、伊樂藻、金魚藻、蓖齒眼子菜、輪藻等7種沉水植物對受污染的草海水體（含底泥）總氮去除速率進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究[8]。結(jié)果表明：每種沉水植物對水體總氮、總磷均有顯著去除作用，在實(shí)驗(yàn)的27d內(nèi)，對總磷總氮的去除率分別是80.31%，89.82%。重點(diǎn)對7種沉水植物引起水體總氮濃度下降與時(shí)間的關(guān)系作回歸分析，所得結(jié)果是隨著時(shí)間的延長，水體中總氮濃度呈負(fù)指數(shù)形式衰減。
　　2.3漂浮植物系統(tǒng)的應(yīng)用研究
　　辛?xí)栽芠9]等對水生植物鳳眼蓮、草蘆、香蒲、菹草、浮萍等對氧化池的NH3-N，COD和總磷及重金屬的去除能力進(jìn)行了測定，結(jié)果證明：草蘆去除NH3-N最高達(dá)93.6%，鳳眼蓮去除COD最高達(dá)63.82%，菹草去除總磷高達(dá)96.0%，鳳眼蓮根富集能力很強(qiáng)，其中對Cu富集倍數(shù)為886，Cd富集倍數(shù)為175，Cr6+富集倍數(shù)為2046，其中浮萍對Pb吸附最強(qiáng)，吸附倍數(shù)為858。
　　鳳眼蓮的生長與水體中營養(yǎng)物的狀況，特別是氮、磷、鉀的含量密切相關(guān)[10]。浮萍在對氮污染水體的修復(fù)上顯示了巨大潛力，在缺少氮的條件下紫浮萍幾乎不生長，因此浮萍可以通過清除營養(yǎng)物來提高水質(zhì)。
　　3.結(jié)語
　　與傳統(tǒng)的微生物處理方式相比，水生植物對于河流生態(tài)修復(fù)的優(yōu)勢之處在于：低投資、低能耗、處理過程與自然生態(tài)有著更大的相融性等。缺點(diǎn)在于：處理時(shí)間長、占地面積大及氣候影響嚴(yán)重。除單獨(dú)使用外，這3種方式也經(jīng)常被組合應(yīng)用或與其他的處理工藝形成聯(lián)合處理各類污水的處理。隨著研究應(yīng)用的深入，現(xiàn)在這些聯(lián)合系統(tǒng)正在趨向于水生植物為結(jié)合點(diǎn)，把污水處理和其他功能統(tǒng)一起來，使其揚(yáng)長避短。如四川的成都，為了處理受污染的河水在岸邊建造的活水公園，其中的水生植物塘系統(tǒng)既營造了公園的主要景觀，又可有效的進(jìn)行污水處理；中國科學(xué)院水生植物所在傳統(tǒng)生物塘基礎(chǔ)上改進(jìn)的綜合生物塘系統(tǒng)。由此可見，因地制宜的綜合利用，是以水生植物為主的污水處理方式發(fā)展的方向。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]種云霄、胡洪營、錢易大型水生植物在水污染治理中的應(yīng)用研究進(jìn)展環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備2003年2月
　　[2]朱斌、陳飛星、陳增奇利用水生植物凈化富營養(yǎng)化水體的研究進(jìn)展上海環(huán)境科學(xué)2002年第21卷第9期
　　[3]曲向榮、賈宏宇、張海榮、李秀珍、李培軍遼東灣蘆葦濕地對陸源營養(yǎng)物質(zhì)凈化作用的初步研究應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)2000
　　[4]溫志良、溫琰茂、吳小鋒香蒲植物在污水治理中的應(yīng)用環(huán)境與開發(fā)1999
　　[5]陳新庚環(huán)境科學(xué)研究與應(yīng)用中國環(huán)境出版社1998
　　[6]靖元孝、陳兆平、楊丹菁風(fēng)車草對生活污水的凈化效果及其在人工濕地的應(yīng)用應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào)2002
　　[7]喬建榮、任久長、陳艷卿、宋福常見沉水植物對草海水體總磷去除速率的研究北京大學(xué)學(xué)報(bào)1996
　　[8]宋福、陳艷卿、喬建榮、任久長常見沉水植物對草海水體（含底泥）總氮去除速率的研究環(huán)境科學(xué)研究1997
　　[9]辛?xí)栽啤ⅠR秀東氧化塘水生植物凈化污水的研究山西大學(xué)學(xué)報(bào)2003
　　[10]張廣柱、劉均洪、劉嬋嬋利用水生大型植物改善水質(zhì)研究進(jìn)展天津化工2009年3月