水生植物在生态治理污染及水体修复中,净化效果极佳!

水生植物在生态治理污染及水体修复中,净化效果极佳!

        水是一切生物生存的保障,可是由于人们对环境污染的认识,近代经济发展的同时,环境污染也变得越来越严重,重金属污染、水生植被疯长、水体富营养化等水污染到了令人担忧的境地。

        随着湖泊水环境治理研究的深入,人们发现在“引水冲污”、“截污减排”等工程实施后,湖泊水环境的富营养化、重金属污染等的趋势并未得到本质上的改善,近几年一种新的水治理方式——水生高等植物对湖泊水环境的修复得到重视,各地相继实施了植物生态修复工程。

水生植物在生态治理污染及水体修复中,净化效果极佳! 

1、水生高等植物对水环境修复机制

        水生植物在水生态系统中处于初级生产者地位,它通过光合作用将太阳能转化为有机物,生产出大量的有机物质,为水生动物及人类提供直接或间接的食物,同时水生植物也是水生生态系统保持良性循环的关键,也是水生生物群落多样性的基础,因此完整的水生植物群落是维持水生生态系统结构和功能的关键因子。

        水生高等植物对水环境的修复主要是通过自身的生长以及协助水体内的物理、化学、生物等作用而去除受污染水体中的营养物质,污水中的部分有机、无机物质以及含磷含氮污染物作为植物生长所需的养料被吸收,部分有毒物质被富集、转化、分解。

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        高等水生植物的存在可以为真菌、细菌等微生物活动提供场所,并通过其发达的通气组织将O2输送到根际,抑制厌氧微生物生长,为好养微生物降解有机污染物提供良好的根际环境。

        水生植物对水环境的净化功能主要表现为以下几个方面。

        高等水生植物分为挺水、漂浮、浮叶、沉水4种生态类型,它们对水体中的营养盐均有很好的吸收、净化能力。水生植物对营养物质的吸收有利于水体中N、P等营养平衡,能有效地控制水体富营养化。水生植物主要通过根部吸收污染水体底质中的N、P等营养元素,同时具有光合功能的植物体也吸收来自水中的游离态N、P等营养元素。

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        众多研究表明:生境中的重金属含量与植物组织中的重金属含量成正相关,高等水生植物对重金属离子富集能力的一般顺序是:沉水植物>漂浮、浮叶植物>挺水植物(与水体接触面积成正相关),且大多数水生植物根部富集能力大于茎叶部分。有关研究人员测定了长江中下游若干湖泊的水生植物中重金属含量,发现水生植物对重金属(Zn、Cr、Pb、Cd、Co、Ni、Cu)有很强吸收积累能力。

        研究表明:在Cu、Pb、Zn等重金属离子复合污染水域的植物治理中,浮萍、香蒲、水鳖、慈姑、芦苇等水生植物中水鳖根、茎叶的Cu、Pb、Zn含量分别达到水体中重金属浓度的9.12倍和2.59倍、33.41倍和5倍、26.9倍和9.1倍,实验证明浮萍、香蒲、水鳖、慈姑、芦苇等高等水生植物对重金属离子富集作用明显。

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        高等水生植物对有机污染物的净化作用主要通过三个途径,(1)植物本身可以吸收和富集某些小分子有机污染物;(2)通过其根际区电化学反应促进物质在其表面进行离子交换、螯合、吸附、沉淀等,不溶性胶体被根系黏附和吸附,凝集的菌胶团把悬浮性的有机物和新陈代谢产物沉降下来;(3)水生植物群落的存在,为更多的微生物和其他微型生物提供了附着基质和栖息场所,这些生物本身作为水生生态系统的分解者,可以大幅度提高根际区有机胶体和悬浮物的分解和矿化速度,如有机磷降解、硝态氮的氨化等,从而提高植物体对N、P等营养素的吸收率;此外,水生植物的根系还能分泌促进嗜磷、嗜氮细菌生长的物质,从而间接提高对水环境的净化效率。

        水生高等植物对藻类的抑制作用主要表现在两个方面:一是藻类数量急剧下降;二是藻类群落结构改变。水体中的大型水生植物和藻类生长在同一生态空间,二者在光照、营养盐等方面存在着激烈的生态竞争,互相影响,互相制约。

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        水生植物和浮游藻类在营养物质和光能的利用上是竞争者,因水生植物一般个体较大、生命周期长,吸收和储存养分的能力强,能很好的抑制藻类生长。某些水生高等植物根系能分泌藻类生长抑制激素,达到抑制藻类生长的目的。另外,寄生在水生高等植物根系、叶面等处的小型食藻动物也对藻类的生长产生一定影响。

2、高等水生植物对水环境修复的影响因素

        大量实践证明,水生植物的类型、群落构成、覆盖度、水体透明度等因素对水环境修复能力呈相关关系。

        在提高植物处理效果研究方面,一个重要的研究内容是如何选择合适的植物种类和确定不同植物的组合。漂浮植物是人工湿地中常用的一类植物,就去除效果而言,凤眼莲的净化效果最好。

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        挺水植物芦苇、香蒲的使用频率最高。很显然,不同的物种或同一物种在不同湿地环境中的净化效果都会有较大的差异性。多种植物合理的搭配较单一植物具有较好的处理效果,混合种不仅使湿地的净化率提高,且净化效果更稳定,且混合种有可能解决NO3-N的净化问题。

        人们对水生植物特别是以沉水植物为主的水生植物群落对水质的改善作了定性、定量研究。试验结果表明,沉水植物可以显著改善水体的理化性质,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机制,水生植物有过量吸收营养物质的特性,可降低水体富营养化水平。水生生态系统逐步恢复,关键取决于其自身的自净能力和环境容量,而自净能力和环境容量又取决于稳定的和优化的水生植物群落的形成。

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        沉水植物群落的是建立草海优化生态系统的基础,草海历史上长期以来,沉水植物就是湖泊中最主要的生产者。随着水体富营养化的加剧,沉水植物大量消亡,草海的水生植物群落的构成发生了很大的变化,漂浮植物凤眼莲成为草海的单优势群落,致密生长的凤眼莲使湖水复氧受阻,水体中溶解氧得不到补充。凤眼莲虽具有很强的吸收N、P的能力,但过度繁盛的凤眼莲腐烂造成的二次污染反而加重了水体的富营养化水平。

        菹草对水体和底泥中的N、P、Pb、Zn、Cu、As等有较强的吸收、富集作用。吸收能力的大小与其生物量和群体的覆盖度有关,当菹草的保持覆盖度为50%时,生物量最大,净化效率也达到最大。

        人们研究了不同磷浓度对睡莲和菱叶片生理活性的影响,研究结果表明,随着磷营养盐水平的提高,叶内无机磷的含量也逐渐增加,而叶绿素则随磷含量的增加而降低。综合考虑磷对两种植物各指标的影响,认为菱的最适宜的浓度为0.1mmol/L,睡莲为0.5mmol/L,超过或低于该浓度,都会对其生理活性产生不利影响。

        该研究结果间接反映了不同植物对磷的吸收作用,为去磷植物的选择提供了参考。影响水生植物净化效果的因素与外部光照、水温、溶解氧、酸碱度、营养盐和风浪等因素均有关,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,水体的透明度则成为沉水植物的限定因子。

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        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)深度以上,沉水植物才能进行正常的光合作用和呼吸作用,植物才能正常生长。

        由于人们在发展经济的同时,不注重对环境的保护,导致环境恶化,人们的生存遭到威胁。现在,人们必须为自己的无知做出弥补,努力改善环境。水生植物对水体环境的净化作用使人们找到了一条新的水治理途径,相信再经过一段时间的科学研究,植物净化的方式会得到普遍认可,到时候“还我清白”便不再是梦想!

 

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