水生植物對(duì)水體的凈化作用及凋落物對(duì)水質(zhì)影響的研究進(jìn)展

【摘 要】綜述了近幾年來(lái)水生植物在富營(yíng)養(yǎng)化水體凈化中應(yīng)用、對(duì)重金屬的富集，并對(duì)水生植物凋落物腐爛分解對(duì)水體水質(zhì)的影響進(jìn)行了概述，探討了水生植物在水質(zhì)凈化應(yīng)用中的利弊，并對(duì)水質(zhì)凈化過(guò)程中水生植物的應(yīng)用提出了建議。

【關(guān)鍵詞】水生植物；富營(yíng)養(yǎng)化；重金屬；克藻效應(yīng)；腐爛分解

0.前言

我國(guó)由于經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們對(duì)環(huán)境和資源不合理的開(kāi)發(fā)利用，水體的富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題尤為突出，在1996年，26個(gè)國(guó)家重點(diǎn)控制湖泊中，總體處于富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)的已高達(dá)85%[1]，對(duì)污染水體的治理和修復(fù)已刻不容緩。水生植物可以從水體和土壤中吸收和富集營(yíng)養(yǎng)元素等用于生長(zhǎng)，并通過(guò)與環(huán)境的相互作用來(lái)改變水體的理化性質(zhì)，從各方面改善水質(zhì)。

1.水生植物對(duì)水體的凈化作用

1.1水生植物對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體中N，P的去除作用

水生植物可以在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中從水體和底泥中吸收大量的氮，磷等營(yíng)養(yǎng)鹽，維持水體營(yíng)養(yǎng)平衡，金樹(shù)權(quán)[2]研究了10種水生植物氮磷吸收和水質(zhì)凈化的能力，表明不同水生植物的氮磷含量和水質(zhì)凈化能力存在較大的差異，其水體氮，磷的去除率分別為36.3%-91.8%，23.2%-94.0%，說(shuō)明水生植物對(duì)水體的凈化能力是很明顯的，與水生植物的凈增生物量存在較高的相關(guān)性。周金波[3]研究了6種水生植物在低溫和靜水條件下的去除水體氮、磷的能力，結(jié)果表明金魚(yú)藻和黑藻冬季停止生長(zhǎng)，大聚藻、香菇草、鳶尾和黃菖蒲能正常生長(zhǎng)且生物量有所增長(zhǎng)，大聚藻、香菇草、鳶尾、黃菖蒲、金魚(yú)藻和黑藻的TN凈化增效作用分別為45.7%，39.6%，18.7%，16.4%，6.1%和-4.1%；TP凈化增效作用分別為31.1%，30.1%，16.7%，9.9%，3.3%和-2.0%； 說(shuō)明在冬季低溫條件下大聚藻和香菇草仍可作為優(yōu)選水生植物在應(yīng)用于各種生態(tài)凈水工程中。劉盼研究了紫葉酢漿草、鳳眼蓮、大薸3種水生植物的生長(zhǎng)狀況及對(duì)3種不同富營(yíng)養(yǎng)化水體的凈化效果。大薸對(duì)三種不同水體的總磷平均吸收率分別為95.98%，紫葉酢漿草為86.62%，鳳眼蓮為88.88%；大薸對(duì)三種不同水體的總氮平均吸收率分別為84.24%，紫葉酢漿草為66.98%，鳳眼蓮為70.49%；說(shuō)明3種水生植物均能顯著改善富營(yíng)養(yǎng)化水體的水質(zhì)其中，大薸的凈化效果最為明顯，鳳眼蓮次之。

1.2 水生植物對(duì)水體重金屬元素的富集作用研究

各種工業(yè)廢水的排放的重金屬很難自然降解或者生物降解，會(huì)在水體中長(zhǎng)期存在，通過(guò)食物鏈的富集放大作用危害人類健康，因此水生植物對(duì)重金屬的吸收和富集的研究也非常重要。黃永杰_ENREF_5研究了8種水生植物對(duì)水體中5種重金屬Cu，Pb，Cd，Zn和Mn富集能力，結(jié)果表明水生植物對(duì)這五種重金屬都有一定的耐性，不同水生植物和同一水生植物的不同器官中的重金屬含量都有明顯地差異，但其富集系數(shù)均大于1，富集能力均較強(qiáng)。潘義宏野外調(diào)查和室內(nèi)分析，研究了云南陽(yáng)宗海南北兩區(qū)域自然生長(zhǎng)的17種水生植物對(duì)重金屬的富集與轉(zhuǎn)移，其中 9種沉水植物同時(shí)對(duì)As、Zn、Cu、Cd、Pb的富集系數(shù)（植物全株重金屬含量與水中該元素含量的比值）遠(yuǎn)大于1，具有共富集特征.在其中金魚(yú)藻、黑藻、八藥水篩、小眼子菜、穗狀狐尾藻5種水生植物同時(shí)對(duì)As、Zn、Cu、Cd、Pb具有較強(qiáng)的吸收和富集能力，在重金屬?gòu)?fù)合污染水體修復(fù)中具有較大潛力。

2.水生植物凋落物分解對(duì)水體水質(zhì)影響的研究

2.1不同生活型水生植物腐爛分解過(guò)程的對(duì)比

從水生植物生活類型看，可以分為挺水型、浮葉型、沉水型和漂浮型，李文朝[7]研究了東太湖挺水植物、浮葉植物、沉水植物優(yōu)勢(shì)種1年的腐爛分解過(guò)程，結(jié)果表明，浮葉植物腐爛分解速度快，周年腐爛分解率高；沉水植物初期腐爛分解速度較快，但周年腐爛分解率較低；挺水植物腐爛分解過(guò)程比較緩慢。挺水植物和浮葉植物生物質(zhì)的周年腐爛分解率在70%以上，沉水植物則不到50%，其中，磷優(yōu)先釋放出來(lái)。唐金艷對(duì)6種水生植物進(jìn)行64d的腐爛分解試驗(yàn)，結(jié)果表明：6種水生植物的腐爛分解速率差別較大，浮葉植物分解速度最快，沉水植物次之，挺水植物最慢，挺水植物蘆葦腐解過(guò)程中的水體化學(xué)需氧量、總氮和總磷濃度最低； 在茭草分解后期，水體化學(xué)需氧量和總氮濃度上升，水質(zhì)變差。浮葉植物荇菜和蓮腐解過(guò)程中，水體化學(xué)需氧量和總氮濃度高于其他植物。沉水植物菹草和狐尾藻腐解過(guò)程中，水體銨態(tài)氮、硝態(tài)氮和總磷濃度最高。

2.2腐爛分解時(shí)間階段的研究

在腐爛分解過(guò)程中，營(yíng)養(yǎng)鹽的釋放規(guī)律與時(shí)間和季節(jié)的變化息息相關(guān)，張來(lái)甲在溫室中模擬太湖的水、土、植物情況，研究了苦草在衰亡腐解過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)鹽的釋放規(guī)律以及對(duì)水體水質(zhì)的影響，苦草衰亡與腐爛分解對(duì)水體水質(zhì)的影響呈2個(gè)階段.第1階段為10月-翌年2月寒冷的秋、冬季節(jié)，表現(xiàn)為降解釋放過(guò)程，但這一過(guò)程向水體及底泥中釋放的碳、氮、磷較少，大部分碳、氮、磷仍保留在苦草殘?bào)w中，水體pH及ρ（DO）也沒(méi)有明顯的變化.第2階段為3-4月天氣回暖后，苦草殘?bào)w的腐解速率急劇加快，向水體及底泥釋放大量營(yíng)養(yǎng)鹽；3月水體TOC、TN、TP總量較2月分別增長(zhǎng)了216.64%、60.96%、144.40%，底泥中TOC、TN、TP總量分別增長(zhǎng)了31.20%、9.41%、19.99%；pH增長(zhǎng)了6.27%，ρ（DO）降低了91.5%.沉水植物腐解過(guò)程中各營(yíng)養(yǎng)鹽的賦存形態(tài)不斷發(fā)生轉(zhuǎn)化，并在水-底泥-植物三者間進(jìn)行遷移。張菊采用網(wǎng)袋法研究了東平湖沉水植物菹草的分解失重和營(yíng)養(yǎng)元素的變化動(dòng)態(tài). 結(jié)果表明菹草在0-14d分解較快，40d可分解80%，通過(guò)模型初步估算，各營(yíng)養(yǎng)元素的釋放主要集中在菹草腐爛分解的前期（0-14d），東平湖內(nèi)該期間 C、N、P，S的釋放量約為2510t，1187t，147t，235t，相當(dāng)于水中C、N、P，S分別增加約29.9，2.84，0.35，0.56

mg/L，造成了水體的“ 二次污染”。

3.總結(jié)

水生植物在國(guó)內(nèi)外水污染治理和生態(tài)修復(fù)過(guò)程中成功應(yīng)用的案例越來(lái)越多，但是在水體修復(fù)的過(guò)程中，水生植物由于外力作用和植物本身生長(zhǎng)周期等一些因素會(huì)導(dǎo)致腐爛分解所造成的水體二次污染，所以在怎么減少水生植物凈化水體過(guò)程中腐爛分解對(duì)水體水質(zhì)的影響，是以后在水體凈化和生態(tài)修復(fù)中應(yīng)用水生植物時(shí)最應(yīng)該關(guān)注的問(wèn)題，也是值得關(guān)注的問(wèn)題。

【參考文獻(xiàn)】

[1]馬經(jīng)安，李紅清.淺談國(guó)內(nèi)外江河湖庫(kù)水體富營(yíng)養(yǎng)化狀況[J].長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2002（06）：575-578.[Jing'an Ma，Hongqing Li，2002（06）：575-578.]

[2]金樹(shù)權(quán)，周金波，朱曉麗等.10種水生植物的氮磷吸收和水質(zhì)凈化能力比較研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2010（08）：1571-1575.[Shuquan Jin，Jinbo Zhou，Xiaoli Zhu等.2010（08）：1571-1575.]

[3]周金波，金樹(shù)權(quán)，姚永如等. 冬季低溫條件下6種水生植物水質(zhì)氮、磷凈化能力比較[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2011（02）：369-372.[Jinbo Zhou，Shuquan Jin，Yongru Yao等，2011（02）：369-372.]