水生植物在水污染治理中的凈化機(jī)理及應(yīng)用探究

畢建美

摘要：水環(huán)境質(zhì)量不僅與個人健康息息相關(guān)，而且對農(nóng)業(yè)、工業(yè)等行業(yè)的發(fā)展有重要影響。雖然近年來國家加強(qiáng)了對水污染治理工作的重視，但是在實(shí)際工作中，治理難度大、投入成本高等問題仍然沒有得到很好的解決。利用水生植物進(jìn)行水污染治理，具有成本低、對水環(huán)境擾動小、植物資源可回收利用等優(yōu)點(diǎn)，兼顧了生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，符合當(dāng)前倡導(dǎo)的“綠色發(fā)展”理念。探究水生植物在水污染治理中的具體應(yīng)用方法，也成為相關(guān)部門的重要任務(wù)。

關(guān)鍵詞：水污染；水生植物；凈化機(jī)理；應(yīng)用

引言：

水體因其分布的廣泛性和自身的流動性，容易同時受到多個污染源的污染。例如同一條河流，可能會受到上游生活污水和下游工業(yè)廢水的污染。污染源繁多，也增加了水污染治理的成本和難度。以往水污染治理主要以化學(xué)方法為主，雖然見效較快，但是容易造成二次污染。本文提出了基于水生植物的污染凈化方案，通過人工控制水生植物的種類、密度，提高了水污染治理成效，可以作為一種常態(tài)化的水污染治理措施進(jìn)行推廣應(yīng)用。

一、水生植物在水污染治理中的凈化機(jī)理

1、植物的吸收作用

水生植物在生長過程中，需要從水體、淤泥中吸收氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，從而達(dá)到降低水體中超標(biāo)化學(xué)元素的效果。例如，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中濫用氮肥，造成土壤中氮元素的含量嚴(yán)重超標(biāo)。在雨水作用下，這些氮元素匯入河流中，造成水體富營養(yǎng)化。通過種植水生植物，可以吸收水體中以離子形式存在的NH4+和NO3-，既可以促進(jìn)水生植物的生長，又達(dá)到了治理水污染的目的。不同的水生植物，對這些污染元素的吸收能力也不盡相同，例如馬蹄蓮、水仙等挺水植物，對磷的吸收能力較強(qiáng)，而金魚藻等沉水植物，則對銅、鉛等重金屬離子的吸收能力較強(qiáng)?？梢愿鶕?jù)污水分析結(jié)果，選擇合適的水生植物，以提高吸收效果。

2、植物的富集作用

生物富集又被稱為生物濃縮，可以將水體中不易消解的污染物，通過吸收作用聚集到植物體內(nèi)，然后隨著食物鏈的傳遞和轉(zhuǎn)運(yùn)，不斷提高污染物濃度。通過人為干預(yù)，及時切斷食物鏈的某一環(huán)節(jié)，可以達(dá)到污染治理的目的。水生植物富集污染物的途徑主要有兩種：對于浮葉植物、漂浮植物來說，可以通過體表直接吸收的方式，富集水體污染物；對于挺水植物或其他高等植物來說，可以用根吸收。水體中難以消解的污染物離子，被水生植物吸收后，立即參與到植物的新陳代謝中。其中一部分可以作為營養(yǎng)物質(zhì)，滿足植物生長，或是轉(zhuǎn)化為植物的一部分，例如Zn2+、Cu2+等。還有一部分不能被轉(zhuǎn)化、利用，長期殘留在植物體內(nèi)。可以通過人工定期除草的方式，將高殘留的植物進(jìn)行集中焚毀或回收利用。

3、植物與微生物的協(xié)同降解作用

水生植物主要吸收水體中的無機(jī)物，而有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)主要還是依靠微生物進(jìn)行降解。水生植物能夠?yàn)槎喾N微生物提供棲息場所，對提高水體中有機(jī)質(zhì)的分解、凈化能力也起到了一定作用。例如硝化細(xì)菌、鞭毛蟲等原生動物，對水生植物都具有較強(qiáng)的依賴性。水生植物和這些微生物之間屬于共生關(guān)系，共同完成水污染治理。

二、水生植物在水污染治理中的應(yīng)用

1、生活污水的治理

生活污水中的污染物主要以有機(jī)質(zhì)為主，消解處理難度較大，可以考慮使用綜合塘系統(tǒng)進(jìn)行治理。綜合塘中包括2個浮萍塘、2個穩(wěn)定塘、3個過濾塘。其中，浮萍塘中種植鳳眼蓮等漂浮植物，可以對水體中酚類、脂類有機(jī)物產(chǎn)生較好的凈化效果。生活污水先流經(jīng)2個浮萍塘，經(jīng)過凈化處理后，再流經(jīng)穩(wěn)定塘。穩(wěn)定塘中主要以鴨舌草、狐尾藻為主，可以除去污水中過量的氮磷等元素。流經(jīng)2個穩(wěn)定塘后，水體中的有機(jī)質(zhì)基本上已經(jīng)被消除干凈，使用過濾塘進(jìn)行簡單處理后，可以得到具有重復(fù)利用價值的中水，在工業(yè)或農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域都可以繼續(xù)使用。

2、工業(yè)廢水的治理

工業(yè)廢水中含有大量的重金屬離子，此外還有少量的大分子的有機(jī)物。部分水生植物對工業(yè)廢水的凈化效果顯著，可以在考慮水體環(huán)境和植物適應(yīng)性的基礎(chǔ)上，適當(dāng)種植一些水生植物。例如鳳眼蓮能夠?qū)ξ鬯械牧蚧?、有機(jī)氯農(nóng)藥的去除率高達(dá)80%。利用布袋蓮和石菖蒲可以對污水中的錳、銻等有良好的處理效果（如表1所示）。

根據(jù)上表可以發(fā)現(xiàn)，這兩種水生植物不僅對水體中的重金屬污染物具有很好的富集效果，而且水下部分的富集能力要明顯高于水上部分，這也是一種阻止有毒物質(zhì)擴(kuò)散的保護(hù)機(jī)制。

3、富營養(yǎng)化水體的治理

在一些水體流動性較差的河流，或是不發(fā)生水體流動的湖泊，水體富營養(yǎng)化問題較為常見。特別是對于一些地勢低洼的大型湖泊，多條受到污染的河流在湖泊中匯聚，在經(jīng)過長時間的蒸發(fā)作用后，湖泊中營養(yǎng)物質(zhì)的濃度逐漸提升。近年來，我國西湖、太湖等先后發(fā)生多起嚴(yán)重的水華現(xiàn)象，主要原因都是水體富營養(yǎng)化。在湖泊及周邊河流中種植一定量的沉水植物，可以提高污水凈化效果，增強(qiáng)水體的透明度。此外，對于一些污染比較嚴(yán)重的水域，還需要多措并舉。例如，富營養(yǎng)水域?yàn)槲⑸锾峁┝朔敝硹l件，可以在湖泊中放養(yǎng)一些鯰魚、泥鰍等喜食腐殖質(zhì)的水生生物，這樣就可以構(gòu)建起小型的水生生態(tài)系統(tǒng)，并且能夠增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

三、基于水生植物的水污染治理新技術(shù)

1、生物浮島技術(shù)

所謂生物浮島是一種像筏子一樣的人工浮體，浮島的載體大多采用白色塑料泡沫。在泡沫上鉆出若干小孔后，利用無土栽培技術(shù)將一些耐污并具有觀賞效果的水生植物如美人蕉、旱傘草等種到里面，再將泡沫板用鐵絲、竹片連接起來，固定在水中早已打好的樁子上。生物浮島工程的關(guān)鍵是利用生物治污原理，將原本只能在陸地上種植的花卉移植到富營養(yǎng)化水體的表面，植物的根系扎在水中，會大量吸收水中的氮、磷等營養(yǎng)，在美化水域景觀的同時，通過植物的吸收利用和吸附作用，削減水體中富含的氮、磷等，凈化水質(zhì)，重建并恢復(fù)水生生態(tài)系統(tǒng)，維持生態(tài)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2、人工水草生態(tài)凈化基技術(shù)

人工水草是美國研制成功的一種有著水草形狀的人造聚合物，將這種人工水草置入水中后，它可以成倍地吸附附近大量的水中微生物，這些微生物種群在這里將水中有機(jī)污染物進(jìn)行高效的降解，使水質(zhì)變得潔凈，從而達(dá)到修復(fù)受污染水體的效果。人工水草的最大特點(diǎn)是具有巨大的生物附著表面積，所以其上生存了大量微生物、原生動物、后生動物，它們能吸附、消化、分解大量水中的污染物。利用自然界微生物對水體有機(jī)污染物進(jìn)行降解，也成為今后凈化污水的一種有效方法。

結(jié)語：我國本身就是一個嚴(yán)重缺水的國家，水資源短缺和水污染嚴(yán)重同時存在，已經(jīng)成為制約國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和危及人們飲水安全的重要因素。在各種水污染治理手段中，使用水生植物進(jìn)行污水凈化，具有成本低、不易反復(fù)、不產(chǎn)生二次破壞的優(yōu)點(diǎn)。在掌握水體污染原因和水體污染類型的基礎(chǔ)上，選擇恰當(dāng)?shù)乃参镞M(jìn)行種植，既可以達(dá)到凈化污水的目的，又能夠營造具有觀賞價值的景觀。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉弋潞，何宗健.水生植物凈化富營養(yǎng)化水質(zhì)的的機(jī)理探討和研究進(jìn)展[J].江西化工，2016（13）：127-130.