貴州喀斯特地區(qū)農(nóng)村水污染問題及水體的植物凈化

田 丹，李干蓉，方小寧

（銅仁職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州 銅仁 554300）

貴州喀斯特地區(qū)農(nóng)村水污染問題及水體的植物凈化

田 丹，李干蓉，方小寧

（銅仁職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州 銅仁 554300）

隨著農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展，污染物排放量不斷增加，農(nóng)村水生態(tài)系統(tǒng)受到不同程度的污染。水生植物凈化法是生態(tài)工程中應(yīng)用效果好且費用較低的一種方案。該方法運用水生植物的自我凈化功能來達(dá)到凈化水質(zhì)的目的，不僅可以實現(xiàn)污水的良性循環(huán)，還能產(chǎn)生一定的經(jīng)濟價值。本文主要介紹了貴州喀斯特地區(qū)農(nóng)村水污染問題產(chǎn)生的原因以及水生植物凈化法的實施路徑，旨在將其更好地運用在農(nóng)村水污染治理中，使農(nóng)村水環(huán)境得到改善。

貴州喀斯特地區(qū)；農(nóng)村；水污染；植物凈化

黨的十八大明確提出建設(shè)美麗中國的宏偉目標(biāo)，其內(nèi)涵在于時代之美、社會之美、生活之美、百姓之美、環(huán)境之美的生態(tài)和諧之美，而美麗鄉(xiāng)村則是美麗中國的奮斗目標(biāo)在農(nóng)村實施的體現(xiàn)[1]。我國歷來都是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)在我國整個生態(tài)系統(tǒng)中占有十分重要的地位，加強農(nóng)村生態(tài)文明建設(shè)是防止各個生態(tài)系統(tǒng)惡化的關(guān)鍵。貴州是經(jīng)濟欠發(fā)達(dá)地區(qū)，加快發(fā)展、擺脫貧困在很長一段時間仍然是貴州的首要任務(wù)，但是加快發(fā)展并不是盲目追求利益，而是在經(jīng)濟建設(shè)的同時，注重環(huán)境效益，也就是習(xí)近平總書記對貴州發(fā)展提出的“守住發(fā)展和生態(tài) ‘兩條底線’”。目前，農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的惡化已經(jīng)成為制約農(nóng)村經(jīng)濟社會發(fā)展的瓶頸，其中農(nóng)村水污染問題制約著農(nóng)村和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，分析貴州喀斯特地區(qū)農(nóng)村水污染的主要污染物，根據(jù)前人的水污染治理實踐經(jīng)驗，選取有效的治理措施，對農(nóng)村水環(huán)境持續(xù)惡化現(xiàn)狀的緩解具有現(xiàn)實意義。

1 貴州喀斯特地區(qū)農(nóng)村水污染現(xiàn)狀及原因

貴州喀斯特地區(qū)長期以來經(jīng)濟發(fā)展緩慢，偏遠(yuǎn)農(nóng)村地區(qū)更是落后于其他省市。貴州農(nóng)村人口較多，農(nóng)民素質(zhì)普遍偏低，加之基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，農(nóng)村環(huán)境污染在很長一段時間都沒有得到改善，尤其是農(nóng)村水污染問題呈現(xiàn)越來越嚴(yán)重的趨勢。導(dǎo)致貴州喀斯特地區(qū)農(nóng)村水污染的主要原因有：

1.1 大量施用農(nóng)藥、化肥造成的農(nóng)業(yè)面源污染

農(nóng)業(yè)污染的主要來源就是農(nóng)藥和化肥。據(jù)統(tǒng)計，我國化肥的使用量是全世界平均用量的2倍[2]，但研究表明，我國化肥和農(nóng)藥被農(nóng)作物吸收利用的只占到35%和25%左右[3]，其余都遺留在土壤中，導(dǎo)致土壤板結(jié)、酸化，造成耕地質(zhì)量下降，N、P等營養(yǎng)物質(zhì)大量流失。殘留成分經(jīng)由雨水或灌溉水沖擊滲透至地下或流入地表水體中，導(dǎo)致水中的總礦化度、亞硝酸鹽、重金屬含量和N、P營養(yǎng)元素不斷增加。我國中東部地區(qū)普遍存在化肥、農(nóng)藥過量施用造成的水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象。

1.2 畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染。

隨著生活水平的提高，人們對肉、蛋、奶等畜禽類產(chǎn)品需求不斷增加，這在一定程度上促進了農(nóng)村畜禽業(yè)養(yǎng)殖量的提高，但也帶來了畜禽糞便污水和廢棄物的排放處理問題。我國農(nóng)村地區(qū)養(yǎng)殖業(yè)快速發(fā)展，養(yǎng)殖場逐漸增多，但大多分散無序。據(jù)統(tǒng)計，我國有八成的養(yǎng)殖場缺少必要的污染防治措施，畜禽養(yǎng)殖糞便及污水中含有大量氮、磷等物質(zhì)，排入水體后，使水生生物過度繁殖、溶解氧含量急劇下降，細(xì)菌總量超標(biāo)，導(dǎo)致水質(zhì)惡化，直接威脅水環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)安全。我國南方地區(qū)普遍存在畜禽和水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中的排泄物對土壤和水體環(huán)境造成污染的現(xiàn)象。

1.3 生活污水及廢棄物造成的污染

近幾年，農(nóng)村的環(huán)境保護力度略有加強，但困于農(nóng)村居住地分散、難以集中處理生活污水，再加上農(nóng)村經(jīng)濟、技術(shù)相對薄弱，缺少統(tǒng)一規(guī)劃和處理，因此農(nóng)村生活污水的處理依舊是個大難題。研究表明，絕大部分的生活污水被直接或間接排入水體中，農(nóng)村生活污水及地面徑流中的氮、磷對水體污染的貢獻率分別達(dá)29%和34%[4]，生活污水已成為農(nóng)村水環(huán)境污染的主要污染源。同時，生活垃圾的不當(dāng)處理對水環(huán)境也有嚴(yán)重的破壞。生活垃圾中的塑料制品在使用之后難以降解，主要用填埋方式處理。而在農(nóng)村，這些廢棄物或被焚燒、或棄于河邊、或聚集成小型垃圾堆，經(jīng)長時間堆放的垃圾會產(chǎn)生大量酸性或堿性有機污染物，同時垃圾中的重金屬也被溶解出來，形成垃圾滲濾液，在雨水的輔助作用下，這些污染物滲入地下水或流入周圍河流，給水體帶來嚴(yán)重污染。此外，水土流失、民眾環(huán)保意識淡薄等原因也間接加劇了農(nóng)村水污染問題的惡化。

2 不同污染水體常用的水生植物類型

目前，農(nóng)村水污染治理技術(shù)大多是借鑒城市水污染治理技術(shù)的方法，但是農(nóng)村不同于城市，農(nóng)村的水污染治理面臨著農(nóng)村環(huán)保資金投入不足、污染治理設(shè)備欠缺、環(huán)境治理及管理專業(yè)人才匱乏等困難。因此，在農(nóng)村水污染治理和水資源保護方面，要盡量做到成本低廉、節(jié)能環(huán)保、運行維護簡單和處理效率高。為了達(dá)到這樣的要求，對于環(huán)境承載量適宜的農(nóng)村地區(qū)，可以利用天然水體或土壤自凈能力處理廢水，水污染治理的生態(tài)工程就是一項操作性較強的方法。生態(tài)工程是運用生態(tài)學(xué)、系統(tǒng)學(xué)和可持續(xù)發(fā)展原理，從工程實踐出發(fā)，做到滿足人們對利益的不斷追求與對大自然的尊重，保護生態(tài)環(huán)境不受到破壞，是一種花費代價最小、對環(huán)境損害最小的技術(shù)。

經(jīng)過走訪調(diào)查，貴州喀斯特地區(qū)農(nóng)村水污染的主要問題是水體富營養(yǎng)化，其次是重金屬污染和有機污染。對于水體污染治理，采用植物凈化污水的方法具有成本低、易管理、效率高、不造成二次污染等特點[5-6]。種植水生植物是利用水生植物吸收大量營養(yǎng)物質(zhì)，或降解、轉(zhuǎn)化有毒有害物質(zhì)為無毒物質(zhì)，在污水中種植大量耐污染及凈化能力較強的水生高等植物，使其通過自身的生命活動將水中的污染物質(zhì)分解轉(zhuǎn)化或富集到體內(nèi)，然后去除，恢復(fù)水中的養(yǎng)分平衡，同時通過水生植物的光合作用釋放氧氣，增加水中的含氧量，為根區(qū)微生物的生長、繁殖和污染物的降解創(chuàng)造條件，使水生系統(tǒng)形成良性循環(huán)，從而達(dá)到改善水質(zhì)的目的?？刂坪托迯?fù)水質(zhì)的生態(tài)工程有很多，如人工濕地、植物緩沖帶、生態(tài)?。ù玻u等[7-9]，而水生植物在生態(tài)工程中的作用是不可或缺的。不同水生植物由于其生長特性和對污染物的吸收效率不同，使得其凈化水的作用有所差異。根據(jù)不同的污染水體，可以將常用的水生植物概括為三種類型。

2.1 對于氮、磷污染水體

當(dāng)水中氮磷類營養(yǎng)物質(zhì)增多到一定程度，超過水體的自凈能力時，就會破壞水生生態(tài)系統(tǒng)的平衡，最終導(dǎo)致水體惡化。在N、P等污染較為嚴(yán)重的水域中，能夠生長良好的水生植物有千屈菜、水生美人蕉、銅錢草、狐尾藻、鳳眼蓮、長鬃蓼、短葉茳芏、鴨趾草、空心蓮子草和風(fēng)車草等植物，這些都是較為常見的水生植物，都可以廣泛運用于氮、磷污水的處理，可以達(dá)到防治水體富營養(yǎng)化的目的。其中，具有較好處理能力的有美人蕉、千屈菜、鳳眼蓮和銅錢草等。鳳眼蓮對于NH3-N的去除效率最佳，可達(dá)到98.97%。美人蕉對于TN和TP的去除率最佳，分別達(dá)到75.35%和83.48%[10]。

2.2 對于重金屬污染水體

水體重金屬污染主要有Cu、Pb、Cd、Zn、As、Hg等元素，它們主要來自農(nóng)藥、污泥和大氣沉降等。研究發(fā)現(xiàn)，千屈菜、鳳眼蓮、香蒲和蘆葦對Cu、Pb和Zn等重金屬污染較為嚴(yán)重的水體的功效較為明顯。茭白對Cu、Zn和Mn的富集量均達(dá)到60%以上，還有浮萍、水蔥和鳳眼蓮等水生植物對重金屬富集的功效是普通水生植物的2～3倍[10]。

2.3 對于綜合污染水體

綜合幾種植物的吸收特性來看，適合處理氮磷及重金屬綜合污染水體的水生植物有：大薸、荻、菖蒲、蘆葦、水生鳶尾、千屈菜、浮葉眼子菜、萍蓬草、香菇草和蘆竹等植物[11-13]。綜合能力較強的有千屈菜和蘆竹等，其中千屈菜對于磷的去除率高達(dá)98%[14]。

3 水生植物選擇過程中應(yīng)注意的問題

近幾十年來，采用水生植物來對污染水體進行凈化和修復(fù)的案例在國內(nèi)外都有出現(xiàn)，其在理論研究和實踐應(yīng)用方面也取得了豐碩的研究成果，但是在生產(chǎn)應(yīng)用上以及規(guī)?；卫砩线€存在諸多問題。如何將水生植物凈化方法推廣到全國各地的受污染水生生態(tài)系統(tǒng)中還需進一步實踐和探索，選用凈化水生植物時需要注意以下問題。

3.1 應(yīng)考慮后期的經(jīng)濟價值

在選擇水生植物時，人們都希望在較短的時間內(nèi)獲得顯著的效果，因而大多數(shù)都會選擇生長速度較快的水生植物進行培養(yǎng)，但是如果沒有充分考慮后期植物的利用，任其生長，則有可能引起植被過度增長，占領(lǐng)水域面積，最終使水體缺氧造成二次污染。所以，使用生長周期短、生長速度快的凈水植物時，一定要考慮該植物的后期經(jīng)濟價值。由文輝等人在富營養(yǎng)化水體環(huán)境中輪種水雄菜和水芹，可從水體中去除掉TN 204.809/mZ·a和TP 24.629/mZ·a，同時又能夠收獲50 kg/m2的蔬菜，獲得顯著的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益[15]。

3.2 注意外來物種對本地物種的影響

目前，我國研究者對本地水生植物的生長習(xí)性和凈水能力以及修復(fù)效果等方面的研究尚不完善，缺乏相關(guān)實驗數(shù)據(jù)。如果貿(mào)然采用外來水生植物凈水，可能會產(chǎn)生外來物種入侵的不良效應(yīng)?，F(xiàn)研究的大多數(shù)外來水生植物具有生長快速并且凈化效果好的特點，但是它的應(yīng)用存在很大風(fēng)險，如果處理不當(dāng)，就有可能引起外來物種入侵。云南滇池水葫蘆事件就是一個典型案例，這對本地水生植物的生存造成嚴(yán)重威脅，嚴(yán)重地可能會破壞本地的水生生態(tài)系統(tǒng)平衡，甚至可能危害到人類健康，所以原則上優(yōu)先考慮使用本地水生植物。

3.3 要考慮水生植物的越冬問題

貴州地區(qū)冬夏兩季溫差較大，水生植物的生長狀況會受溫度的變化而變化，通常水生植物在寒冷條件下生長極為緩慢，一些浮水、挺水和浮葉不耐寒植物甚至出現(xiàn)死亡，其死亡的殘體也很容易引起二次污染。因此在實踐應(yīng)用中，可以采取一些簡便的防寒技術(shù)手段，來維持水生植物的生長或者選用耐寒能力強、凈化效果好的水生植物。周金波等人研究發(fā)現(xiàn)，在冬季低溫條件下，大聚藻、香菇草、鳶尾、黃菖蒲對水質(zhì)凈化具有良好的效果[16]。

3.4 采用多種水生植物組合來提高凈化效果

通常情況下，一種植物一般只能夠吸收、降解一種或者有限的幾種環(huán)境污染物，而對于其他一些濃度高的污染物則可能會引起植物中毒，從而影響到植物的修復(fù)凈化能力，這使得該技術(shù)的推廣具有局限性[14]。目前的研究大多數(shù)是研究每種水生植物各自的凈水能力，實際應(yīng)用過程中，單一地使用某一種水生植物凈化污水的效果不佳，因此對凈水植物的選取進行組合搭配，選取最佳凈水方案，是接下來需要進一步研究的內(nèi)容之一。例如，陳歡等人研究了美人蕉、菖蒲、香蒲、水蔥、梭魚草、香姑草、鳳眼蓮、水鱉、狐尾藻等9種觀賞價值高、適應(yīng)能力強的水生植物，將他們配置成5種不同的植物組合類型。研究發(fā)現(xiàn)，“香菇草+美人蕉+香蒲”和“水鱉+香蒲+梭魚草”觀賞價值高，對水體中營養(yǎng)物質(zhì)去除快，凈化效果穩(wěn)定[17]。

4 結(jié)語

綜上所述，對于貴州喀斯特地區(qū)農(nóng)村水污染治理的方案，原則上是以生態(tài)工程為依托，結(jié)合本地水質(zhì)的具體情況，重點考慮水生植物凈化法。在選取凈化植物時，注重植物對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的影響，總結(jié)前人的寶貴經(jīng)驗，因地制宜，探索出成本低、易管理、效率高、不造成二次污染的可持續(xù)發(fā)展方案。

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Rural Water Pollution in Guizhou Karst Area and Plant Purification of Water

Tian Dan, Li Ganrong, Fang Xiaoning
(Tongren Polytechnic College, Tongren 554300, China)

With the development of rural economy, the pollutant discharge is increasing, and the rural water ecosystem is polluted to some degree. The purification method of aquatic plants is a kind of project with good effect and low cost. The method uses the self purification function of aquatic plants to achieve the purpose of purifying water quality, not only can realize the benign circulation of sewage, but also can produce certain economic value. This paper mainly introduces the causes of the problem of water pollution in Guizhou rural areas of Karst and the aquatic plant purification method to the implementation of the path, it will be better to use in rural water pollution control, to improve rural water environment.

Guizhou Karst area; rural; water pollution;plant purification

TU724

A

1008-9500(2017)06-0032-04

2017-03-25

田丹（1986-），女，土家族，貴州銅仁人，碩士研究生，講師，研究方向：環(huán)境生態(tài)。