论文部分内容阅读
摘 要：以水生植物控制水体污染的技术，利用水生植物和其它具有相关功能的微生物通过分解、吸收或吸附的作用，有效地控制、化解水体污染。利用水生植物对水体污染的控制过程体现了人与自然的和谐相处，在净化受污染水体的同时，也为野生动、植物提供了良好的生存环境，使退化甚至是恶化的水体生态环境得到改善、净化。
关键词：水生植物 控制水体污染 湿地 沼泽 湖泊 河流 生态效应
水污染问题一直是我们面临的一大环境污染问题，它严重地影响到我们的生产、生活。为了治理水污染，我们使用了很多方法。比如目前我所在的城市的污水处理厂就是采用传统的二级活性污泥法处理工艺，虽然效果较好，但是高额的工程投资和运转费用制约了这种工艺的推广和应用。而我所在的城市属于欠发达地区，由于缺乏相应的资金支持，现有的污水处理能力有限，无法将污水全部处理。即使是资金充足，仅凭建立污水处理厂对污水进行处理，也难以将水污染进行有效控制。不过，通过调查研究发现，一些水生植物在生长期可以对所在水体的水质进行改善、净化。这一情况已经引起国内部分同行业人员的重视。
通常来说，大部分植物在生长过程中是能够忍耐所处土壤中的高浓度污染物的。植物所具有的这种抗毒能力，为植物对土壤和水体中的污染物吸收和降解打下了十分必要的基础。而利用水生植物控制水污染的技术与我国目前整体的经济发展水平，尤其是中西部欠发达地区的经济发展水平相适应，这对于解决中小城镇的污水处理和受污染河流、湖泊、池塘的生态环境改善具有相当重要的现实意义。
下面，我就利用水生植物控制水污染这一技术谈谈我的见解。
1、水生植物所具有的生态效应
水生植物通常是直接吸收、固定、分解污染物，除此之外，水生植物还能从其它方面间接地参与污染物的分解，一般是通过对土壤中细菌和真菌等微生物的调控来对周围环境的修复。水生植物在对水污染的控制中所产生的生态效应主要体现在这几个方面：
一是物理作用。 生长在湿地或者水面上以及水面以下的水生植物，能够使水面空气流动速度和水体本身的水流速度有所降低，这就有利于水体周围土壤表面的物质和水体中所含有的悬浮物等物质的沉积，从而是沉积物质再悬浮的风险得到有效的降低，还能增加水体与水生植物间的接触时间。同时还可以增进水体底质的稳定和降低水体的浑浊程度。除此之外，随着水生植物的生长越来越繁盛，到达水体的阳光在强度上也会被逐渐削弱，这样一来就阻碍了处在水生植物覆盖下的水体中藻类的繁殖，尤其是在浮萍类植物繁盛的湿地、沼泽和水库、池塘系统中比较常见。水生植物的存在对水体基质具有一定的保护作用。尤其是在我所在的属于温带地区的吉林省，当枯死的水生植物的植株被降雪覆盖后，植株会对基质起到很好的保护作用，可以防止基质在低温环境下被完全冻结，使处在冬季严寒天气下的湿地、沼泽系统仍然保持着一定的净化能力。水生植物的植株还会对基质的水力传导性能产生较为明显的影响，植株的根系在生长时对土壤具有疏松作用，当根系死亡或腐烂后，会留下许多管状孔隙，能够在一定程度上增加基质的水力传导性。淹没于水中的水生植物的茎、叶部分能够形成的生物覆盖面，为其覆盖下的大量光合菌类、藻类和原生微生物等在植物组织上的生长提供一个良好的空间。埋藏于土壤中的根系部分也为微生物的活动提供了优良的活动空间。同时，根系部分也是重金属和某些有害有机物的沉积载体。因此，水生植物的植株对地上和地下的覆盖作用对于湿地、沼泽中所蕴含的所有微生物的存在都具有重要的保护和促进作用。 二是水生植物对污染物质的吸收作用。水生植物的生长和繁殖离不开营养物质，水体中的相当部分的营养物质被水生植物转化后以多种形式储存在植物体内。对于不同品种、不同类型的水生植物，普遍的看法是漂浮植物的吸收能力要强于挺水植物，沉水植物的吸收能力最差。而与木本植物相比，草本植物对被污染水体中的污染物质则具有比较高的去除率。经过实地检验发现：生长有大量芦苇的水体对污染物质的去除率可达98 %以上，而没有芦苇的水体，仅能达到30 %-65 %。定期且长期地从水体中收获成熟的水生植物，并能较好地处理收获的水生植物，是保证受污染水体中的污染物质被有效去除和防止对水体造成二次污染的极为有效的途径。
水生植物的对受污染水体的净化作用是水生植物吸收和微生物综合作用的结果，水生植物的生长繁育有利于硝化、反硝化细菌的生存。研究表明，在种植水生植物的水体中，硝化和反硝化细菌的数量均高于没有水生植物的水体。
三是水生植物根系释放。湿地、沼泽系统具有明显的缺氧环境特征，湿地、沼泽中氧的传播速率要远远低于陆地环境氧的传播速率。水生植物则尤为适合在缺氧条件下生存。水生植物的根系结构较为特殊，十分有利于氧在其体内的传输并能传递到根系部位，不仅能够满足水生植物在缺氧环境的呼吸作用，还可以促进根系的氧化还原反应和喜氧微生物的繁殖，使水生植物和喜氧微生物都能发挥好各自的作用。
氧在水生植物根系部位的释放主要取决于水生植物内部氧的浓度、周围基质的耗氧量以及水生植物根壁的渗透性。水生植物通过吸收从而在根部释放氧是由其本身的结构所決定的。水生植物的特殊生长结构阻止了其在径向的渗漏，并努力使释放到根区的氧的损失减少到最低程度。
根系除了可以释放氧外，还可以释放其它物质。一些植物的根系分泌物能杀死受污染水体中的病原微生物。湿地运行过程中对细菌的高去除率正好证明了上述结论的真实性。
2、水生植物对水体污染的控制影响因素
大量实践证明，水体污染的控制与水生植物的类型、群落构成、覆盖度、水体透明度等因素息息相关。
一是水生植物类型和群落构成。在提高水生植物处理效果方面，一个特别值得研究的内容就是如何选择合适的水生植物品种并做好不同品种之间的搭配。水面漂浮植物是湿地、沼泽、池塘甚至是稻田里常见的一中水生植物。就去除污染效果而言，水面漂浮植物的净化效果最好，而挺水植物中的芦苇和蒲草的使用频率最高，二者各有其优势和特点。不同的品种或同一品种在不同的环境中的净化效果具有较大的差异。通过长期的实验，我们发现多种水生植物合理的搭配要比单一品种的水生植物具有更好的去除效果。品种的混搭不仅可以提高净化率，效果还特别稳定。沉水植物可以显著改善水体的理化特征，在不同营养级水平上具有维持水体清洁和自身优势稳定状态的特点。
水体生态系统的净化恢复关键取决于其自身的净化能力和承受程度。而自身的净化能力和承受程度又取决于稳定的、经过结构优化的水生植物群落的形成。在我所在的双山镇，境内的八一湖（人工湖）长期以来坚持优化和扩大沉水植物群落，目前已经成为优化生态系统的有效途径。从前的八一湖水体富营养化十分严重，当时由于种种原因造成沉水植物大量消失，水生植物群落的构成遭到了极大地破坏，漂浮植物成为八一湖的单优势群落，由于其不受控制地生长，以至湖水水体中溶解氧长期得不到补充。漂浮植物虽具有很强的吸收氮、磷的能力，但过度的繁盛带来了可怕的后果，那就是漂浮植物一旦出现大量死亡腐烂，即会造成的二次污染，反而加重了水体的富营养化水平。
二是水生植物的覆盖程度和水体的受污染程度。沉水植物对水体和底泥中的氮、磷、铅、镉等元素具有较强的吸收、富集作用。吸收能力的大小取决于其密度和种群的覆盖面积。当沉水植物的保持覆盖面积为50%时，植株数量最大，净化效率也达到最大。
三是环境因素。影响水生植物去除率的因素有光照、水温、溶解氧、酸碱度、营养盐等天气因素有关。不同生活型的水生植物对这些因素的敏感性不同。所有水生植物都有其适合生长的季节和适宜的温度，水体的透光度则成为沉水植物的必要因素。大量的研究结果表明，在水体的一定深度存在光补偿点和补偿深度，只有在光补偿点和补偿 深度以上，沉水植物才能进行正常的光合作用和呼吸作用。
3、展望
水生植物在控制水污染中的作用已在我们当地很多水体（八一湖、西辽河、东辽河、新开河以及部分乡间水塘）恢复试验中得到验证。但水生植物水生植物能否发挥其最大的净化和应用潜力，则在于对水生植物种类的选择和群落的搭配。特别是通过对比试验，筛选出耐污性强、净化效果好、适宜当地生存环境的物种是必须优先考虑的问题。多个物种的合理搭配能够增强净化效果，而根据不同地区、不同地点的具体情况进行植物筛选和系统观测研究，则是选择合适物种、发挥水生植物净化潜力的有效途径。目前，在我们双辽市境内，在利用水生植物对受污染水体的净化作用对受污染水体的修复过程中，极少有废弃物和污染物的产生，这无疑为我们目前有日益恶化趋势的水体环境未来的修复工作提供了一个行之有效的好方法。
关键词：水生植物 控制水体污染 湿地 沼泽 湖泊 河流 生态效应
水污染问题一直是我们面临的一大环境污染问题，它严重地影响到我们的生产、生活。为了治理水污染，我们使用了很多方法。比如目前我所在的城市的污水处理厂就是采用传统的二级活性污泥法处理工艺，虽然效果较好，但是高额的工程投资和运转费用制约了这种工艺的推广和应用。而我所在的城市属于欠发达地区，由于缺乏相应的资金支持，现有的污水处理能力有限，无法将污水全部处理。即使是资金充足，仅凭建立污水处理厂对污水进行处理，也难以将水污染进行有效控制。不过，通过调查研究发现，一些水生植物在生长期可以对所在水体的水质进行改善、净化。这一情况已经引起国内部分同行业人员的重视。
通常来说，大部分植物在生长过程中是能够忍耐所处土壤中的高浓度污染物的。植物所具有的这种抗毒能力，为植物对土壤和水体中的污染物吸收和降解打下了十分必要的基础。而利用水生植物控制水污染的技术与我国目前整体的经济发展水平，尤其是中西部欠发达地区的经济发展水平相适应，这对于解决中小城镇的污水处理和受污染河流、湖泊、池塘的生态环境改善具有相当重要的现实意义。
下面，我就利用水生植物控制水污染这一技术谈谈我的见解。
1、水生植物所具有的生态效应
水生植物通常是直接吸收、固定、分解污染物，除此之外，水生植物还能从其它方面间接地参与污染物的分解，一般是通过对土壤中细菌和真菌等微生物的调控来对周围环境的修复。水生植物在对水污染的控制中所产生的生态效应主要体现在这几个方面：
一是物理作用。 生长在湿地或者水面上以及水面以下的水生植物，能够使水面空气流动速度和水体本身的水流速度有所降低，这就有利于水体周围土壤表面的物质和水体中所含有的悬浮物等物质的沉积，从而是沉积物质再悬浮的风险得到有效的降低，还能增加水体与水生植物间的接触时间。同时还可以增进水体底质的稳定和降低水体的浑浊程度。除此之外，随着水生植物的生长越来越繁盛，到达水体的阳光在强度上也会被逐渐削弱，这样一来就阻碍了处在水生植物覆盖下的水体中藻类的繁殖，尤其是在浮萍类植物繁盛的湿地、沼泽和水库、池塘系统中比较常见。水生植物的存在对水体基质具有一定的保护作用。尤其是在我所在的属于温带地区的吉林省，当枯死的水生植物的植株被降雪覆盖后，植株会对基质起到很好的保护作用，可以防止基质在低温环境下被完全冻结，使处在冬季严寒天气下的湿地、沼泽系统仍然保持着一定的净化能力。水生植物的植株还会对基质的水力传导性能产生较为明显的影响，植株的根系在生长时对土壤具有疏松作用，当根系死亡或腐烂后，会留下许多管状孔隙，能够在一定程度上增加基质的水力传导性。淹没于水中的水生植物的茎、叶部分能够形成的生物覆盖面，为其覆盖下的大量光合菌类、藻类和原生微生物等在植物组织上的生长提供一个良好的空间。埋藏于土壤中的根系部分也为微生物的活动提供了优良的活动空间。同时，根系部分也是重金属和某些有害有机物的沉积载体。因此，水生植物的植株对地上和地下的覆盖作用对于湿地、沼泽中所蕴含的所有微生物的存在都具有重要的保护和促进作用。 二是水生植物对污染物质的吸收作用。水生植物的生长和繁殖离不开营养物质，水体中的相当部分的营养物质被水生植物转化后以多种形式储存在植物体内。对于不同品种、不同类型的水生植物，普遍的看法是漂浮植物的吸收能力要强于挺水植物，沉水植物的吸收能力最差。而与木本植物相比，草本植物对被污染水体中的污染物质则具有比较高的去除率。经过实地检验发现：生长有大量芦苇的水体对污染物质的去除率可达98 %以上，而没有芦苇的水体，仅能达到30 %-65 %。定期且长期地从水体中收获成熟的水生植物，并能较好地处理收获的水生植物，是保证受污染水体中的污染物质被有效去除和防止对水体造成二次污染的极为有效的途径。
水生植物的对受污染水体的净化作用是水生植物吸收和微生物综合作用的结果，水生植物的生长繁育有利于硝化、反硝化细菌的生存。研究表明，在种植水生植物的水体中，硝化和反硝化细菌的数量均高于没有水生植物的水体。
三是水生植物根系释放。湿地、沼泽系统具有明显的缺氧环境特征，湿地、沼泽中氧的传播速率要远远低于陆地环境氧的传播速率。水生植物则尤为适合在缺氧条件下生存。水生植物的根系结构较为特殊，十分有利于氧在其体内的传输并能传递到根系部位，不仅能够满足水生植物在缺氧环境的呼吸作用，还可以促进根系的氧化还原反应和喜氧微生物的繁殖，使水生植物和喜氧微生物都能发挥好各自的作用。
氧在水生植物根系部位的释放主要取决于水生植物内部氧的浓度、周围基质的耗氧量以及水生植物根壁的渗透性。水生植物通过吸收从而在根部释放氧是由其本身的结构所決定的。水生植物的特殊生长结构阻止了其在径向的渗漏，并努力使释放到根区的氧的损失减少到最低程度。
根系除了可以释放氧外，还可以释放其它物质。一些植物的根系分泌物能杀死受污染水体中的病原微生物。湿地运行过程中对细菌的高去除率正好证明了上述结论的真实性。
2、水生植物对水体污染的控制影响因素
大量实践证明，水体污染的控制与水生植物的类型、群落构成、覆盖度、水体透明度等因素息息相关。
一是水生植物类型和群落构成。在提高水生植物处理效果方面，一个特别值得研究的内容就是如何选择合适的水生植物品种并做好不同品种之间的搭配。水面漂浮植物是湿地、沼泽、池塘甚至是稻田里常见的一中水生植物。就去除污染效果而言，水面漂浮植物的净化效果最好，而挺水植物中的芦苇和蒲草的使用频率最高，二者各有其优势和特点。不同的品种或同一品种在不同的环境中的净化效果具有较大的差异。通过长期的实验，我们发现多种水生植物合理的搭配要比单一品种的水生植物具有更好的去除效果。品种的混搭不仅可以提高净化率，效果还特别稳定。沉水植物可以显著改善水体的理化特征，在不同营养级水平上具有维持水体清洁和自身优势稳定状态的特点。
水体生态系统的净化恢复关键取决于其自身的净化能力和承受程度。而自身的净化能力和承受程度又取决于稳定的、经过结构优化的水生植物群落的形成。在我所在的双山镇，境内的八一湖（人工湖）长期以来坚持优化和扩大沉水植物群落，目前已经成为优化生态系统的有效途径。从前的八一湖水体富营养化十分严重，当时由于种种原因造成沉水植物大量消失，水生植物群落的构成遭到了极大地破坏，漂浮植物成为八一湖的单优势群落，由于其不受控制地生长，以至湖水水体中溶解氧长期得不到补充。漂浮植物虽具有很强的吸收氮、磷的能力，但过度的繁盛带来了可怕的后果，那就是漂浮植物一旦出现大量死亡腐烂，即会造成的二次污染，反而加重了水体的富营养化水平。
二是水生植物的覆盖程度和水体的受污染程度。沉水植物对水体和底泥中的氮、磷、铅、镉等元素具有较强的吸收、富集作用。吸收能力的大小取决于其密度和种群的覆盖面积。当沉水植物的保持覆盖面积为50%时，植株数量最大，净化效率也达到最大。
三是环境因素。影响水生植物去除率的因素有光照、水温、溶解氧、酸碱度、营养盐等天气因素有关。不同生活型的水生植物对这些因素的敏感性不同。所有水生植物都有其适合生长的季节和适宜的温度，水体的透光度则成为沉水植物的必要因素。大量的研究结果表明，在水体的一定深度存在光补偿点和补偿深度，只有在光补偿点和补偿 深度以上，沉水植物才能进行正常的光合作用和呼吸作用。
3、展望
水生植物在控制水污染中的作用已在我们当地很多水体（八一湖、西辽河、东辽河、新开河以及部分乡间水塘）恢复试验中得到验证。但水生植物水生植物能否发挥其最大的净化和应用潜力，则在于对水生植物种类的选择和群落的搭配。特别是通过对比试验，筛选出耐污性强、净化效果好、适宜当地生存环境的物种是必须优先考虑的问题。多个物种的合理搭配能够增强净化效果，而根据不同地区、不同地点的具体情况进行植物筛选和系统观测研究，则是选择合适物种、发挥水生植物净化潜力的有效途径。目前，在我们双辽市境内，在利用水生植物对受污染水体的净化作用对受污染水体的修复过程中，极少有废弃物和污染物的产生，这无疑为我们目前有日益恶化趋势的水体环境未来的修复工作提供了一个行之有效的好方法。