沉水植物對水體凈化的進展分析

李飛亞

摘要：沉水植物對水生態(tài)系統(tǒng)具有較強的水體凈化與修復(fù)的功能，也是水生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展程度的重要標(biāo)志，保證水體的良性循環(huán)，促進水生態(tài)系統(tǒng)呈現(xiàn)出多樣性，優(yōu)化水體的自凈能力。本文從沉水植物對水體的凈化機理入手，深入分析沉水植物對水體凈化產(chǎn)生的影響，以實際情況為主明確其對水體凈化的效果，以供參考。

關(guān)鍵詞：沉水植物;水體凈化;影響因素

引言

在上世紀(jì)八十年代，沉水植物逐漸被應(yīng)用在水體治理與生態(tài)修復(fù)中，充分發(fā)揮出其功能性，凈化水體水質(zhì)，優(yōu)化水體生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。與其他類型的技術(shù)相比，沉水植物對水體凈化更具有優(yōu)勢，成本相對較低，治理方式較為簡單，整體安全性高，并兼具一定的水體觀賞價值。

一、沉水植物對水體凈化的機理分析

在富營養(yǎng)化水體中，水體的生物多樣性較高，水體透明度也較高，相對的藻類等浮游植物較少，溶解氧含量高，由此可見沉水植物在富營養(yǎng)化的水體中具有良好的重建與恢復(fù)作用，促使生態(tài)環(huán)境得到改善。沉水植物是水生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)者，自身對水生態(tài)系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定具有良好的促進性，優(yōu)化物種的多樣性，促使階段的水體體質(zhì)得到凈化，以達到改善的目的。在凈化過程中，沉水植物以自身的根、莖、葉為基礎(chǔ)吸收與吸附水體中存在的懸浮顆粒與可溶性物質(zhì)，達到除去水體中存在的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)[1]。在發(fā)展過程中，為滿足現(xiàn)階段的水體多變環(huán)境，沉水植物也不斷進化，促使自身的根莖葉表皮細(xì)胞排列呈現(xiàn)出緊密性，以避免自身的同化功能降低，保證水體得到凈化，具有較強的耐污性。

沉水植物與水體的接觸面較大，利用這一優(yōu)勢形成天然的過濾層，靈活利用莖葉表面具備的離子交換、吸附以及絡(luò)合的能力，將有機的懸浮物沉降，同時還能避免水體中已經(jīng)沉降的營養(yǎng)物質(zhì)與泥中的物質(zhì)出現(xiàn)再度懸浮情況，加快懸浮性顆粒的沉降速度，降低底泥沉積物的再懸浮速度，以發(fā)揮出自身的作用[2]。沉水植物在生長過程中，利用自身的能力開展光合作用，將產(chǎn)生的溶解氧傳輸至根系，促使根系周圍的氧化還原電位發(fā)生變化，促使根系周圍形成溶解氧的復(fù)雜環(huán)境，為多種微生物的成長創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)的環(huán)境條件。沉水植物的根系會產(chǎn)生一定的酶分泌物，進而形成大量的微生物基質(zhì)，營造優(yōu)質(zhì)的生長環(huán)境促使其成為生物膜，提升微生物的分解代謝水平，以滿足現(xiàn)階段的發(fā)展需求。據(jù)相關(guān)的研究顯示，沉水植物的生長環(huán)境中，原有的底泥中鐵離子（Fe2+）被根際氧化為三價鐵離子（Fe3+），在該環(huán)境中與磷酸鹽形成鐵磷絡(luò)合物，促使底泥中存在的磷酸鹽的釋放得到抑制[3]。

二、沉水植物對水體凈化的影響因素

（一）沉水植物的種類因素

沉水植物的種類不同導(dǎo)致自身的生活習(xí)性存在明顯的不同，進而對水體中營養(yǎng)鹽的需求不同，進而對水體中存在的氮磷去除率產(chǎn)生明顯的區(qū)別，例如不同的沉水植物對水體中TP與TN的除去方式存在明顯的不同，常見的去除方式主要有三種：第一種，靈活利用植物自身的功能通過葉片或者根莖對磷酸鹽進行吸收，合成為磷脂、核酸、蛋白質(zhì)等達到去除目的，如黑藻與金魚藻。第二種，靈活利用莖葉吸附水體中存在的懸浮物，通過根莖葉分泌出一種物質(zhì)促使其加速沉降速度，達到凈化的目的，如篦齒眼子菜和馬來眼子菜[4]。第三類為通過改變泥底的氧化還原狀態(tài)抑制其存在的營養(yǎng)鹽釋放，以達到最終的目的。

（二）沉水植物的種植方式

實際上不同種植方式的沉水植物對水體凈化產(chǎn)生的影響存在明顯的差異性，例如對于菹草選擇就沉栽法進行種植成活率約為80%，遠遠高于播種法，對黑藻與苦草來說選擇扦插法的成活率約為90%與78%，合理的種植方式有助于促使現(xiàn)階段的水體凈化效果提升，以達到水體凈化的目的[5]。與此同時，沉水植物的栽種品種與栽種密度也對當(dāng)前的沉水植物生長與水體的凈化效果產(chǎn)生影響，當(dāng)密度較低時，雖然其植物生長空間較大，但其群落的發(fā)展速度較慢，而如果密度較大，則造成現(xiàn)階段的植物交錯，影響生態(tài)位，資源競爭較大，生長受到抑制，因此應(yīng)根據(jù)實際情況對其種植方式產(chǎn)生控制，保證其密度合理。

（三）底質(zhì)條件因素

水體中的沉積物為沉水植物提供了良好的供固著點，同時也為其提供優(yōu)質(zhì)的營養(yǎng)物質(zhì)與微量元素，保證其健康生長。沉水植物的生長情況直接影響自身對水體的凈化效果，如沉水植物所需要的氮與磷物質(zhì)均從沉積物中吸收，因此豐富的營養(yǎng)鹽底泥條件有助于植物生長，但不同的植物對其需求不同，需要根據(jù)實際情況明確其環(huán)境而選擇植物。如馬來眼子菜與苦草在營養(yǎng)較低的沉積物種可以良好的生長，而黑藻則可以在高營養(yǎng)環(huán)境中生長，但如果銨鹽過多則可能對黑藻產(chǎn)生影響，限制生長[6]。

（四）水體環(huán)境條件

水體環(huán)境條件包含的內(nèi)容較多，如溫度條件、營養(yǎng)鹽條件、光照條件、透明度條件、pH值條件等，均對沉水植物的生長產(chǎn)生影響，進而沉水植物的凈化效果產(chǎn)生影響。對于沉水植物來說，在生長過程中，可以吸收大量的營養(yǎng)物質(zhì)，但如果氮磷濃度過高，也可能對植物的生長產(chǎn)生影響，甚至嚴(yán)重時造成沉水植物死亡，再次產(chǎn)生污染。當(dāng)?shù)缀窟^高時，藻類會大量的生長，降低透明度，惡化水下光環(huán)境，降低植物的生長速度。溫度是植物生長的必要條件，影響自身的生活理性，如過氧化氫酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化物酶（POD）的活性受到直接的影響，最終影響光合作用[7]。

三、沉水植物對水體凈化的效果分析

（一）可以合理的穩(wěn)定水生態(tài)系統(tǒng)

沉水植物是生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分，在生長過程中直接或者間接的為水生態(tài)系統(tǒng)中其他物種提供良好的養(yǎng)分或者食物，營造優(yōu)質(zhì)的水生態(tài)環(huán)境，例如沉水植物是魚類、底棲動物等水生動物的主要食物來源，以保證物種的種類多樣化。沉水植物還可以為魚類、蝦類、螺類等水生生物提供良好的躲避天敵的場所，進行產(chǎn)卵或?qū)で蟊幼o。由此可知，沉水植物可以為現(xiàn)階段的水生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性提供促進作用，保證物種的多樣性，降低外界環(huán)境對水體產(chǎn)生的干擾。當(dāng)沉水植物的生長環(huán)境被破壞或者植物消亡時，可能對其他生物與植物的生長產(chǎn)生影響，破壞生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性，縮短食物鏈，將原有的穩(wěn)定“水草型”水體變?yōu)榇嗳醯摹霸逍汀彼w，凸顯出沉水植物的重要性[8]。

（二）促使水體中的富營養(yǎng)化因子降低

現(xiàn)階段，水體中存在的富營養(yǎng)化因子主要為氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)，靈活運用沉水植物可以促使其富營養(yǎng)化因素減少，直接吸收與轉(zhuǎn)化，將水體與底泥中的氨氮、可溶性磷酸鹽、硝態(tài)氮等吸收，轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)或者其他物質(zhì)。沉水植物的存在還可以促使水體中氨氮（NH3-N）、總磷（TP）和總氮（TN）等降解，但該過程需要與微生物協(xié)同合作，以達到最終的目的。例如在實驗研究中發(fā)現(xiàn)黑藻、金魚藻、馬來眼子菜等植物對水體中的氨氮（NH3-N）、總磷（TP）和總氮（TN）具有較強的去除效果，其除去效率可達70%，并且在植物生長過程中，沉水植物還可以有效的利用富集作用降低水體中有機物濃度與重金屬濃度，以提升水體的整體質(zhì)量，而菹草則對底泥中存在的 Cu、Pb、Zn、As等具有較強的吸收效果與富集作用，凈化水體。

（三）促使水體的透明度提升

通過研究發(fā)現(xiàn)沉水植物可以有效的提升水體的透明度，以保證水體的質(zhì)量提升，例如利用沉水植物自身的優(yōu)勢促使有機物分子降低，將有機物分子轉(zhuǎn)化為小分子物質(zhì)，進而可以被水體中的浮游動物、水生生物或者其他植物吸收，以此來降低水體中存在的懸浮性物質(zhì)，或者選擇直接與間接的吸附吸收方式達到凈化的目的。沉水植物對于水體的底泥還具有良好的固定作用，有效的促使其穩(wěn)定性提升，避免出現(xiàn)再次懸浮的情況，同時莖葉還可以有效的降低水體的流速，避免由于水體流速太快造成水體波動產(chǎn)生底泥再次出現(xiàn)再次懸浮情況，滿足當(dāng)前的發(fā)展需求。沉水植物的存在還可以為浮游生物提供優(yōu)質(zhì)的生產(chǎn)繁殖場所，利用浮游生物的吞食降低懸浮，凈化水體，部分學(xué)者在研究過程中發(fā)現(xiàn)沉水植物可以從根本上降低水體的懸浮物（SS），保證水體的透明度在合理的范圍標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，優(yōu)化水體生態(tài)環(huán)境[9]。

（四）有效的抑制藻類生長

實際上，藻類與沉水植物均是水體中的初級生產(chǎn)者，但二者也存在明顯的不同，沉水植物自身的體型較大，生長周期較長，具有明顯的競爭優(yōu)勢，進而對藻類的生長產(chǎn)生明顯的抑制性，同時自身為浮游生物提供良好的棲息場所，加速浮游生物的生長速度，增大其對藻類的攝取量，降低藻類的數(shù)量。通過生長空間、營養(yǎng)物質(zhì)的需求競爭也產(chǎn)生明顯的抑制性。在沉水植物的生長過程中，沉水植物自身分泌出一種化感物質(zhì)，常見焦性沒食子酸（PA）、兒茶酸（CA），2- 甲基乙酰乙酸乙酯（EMA）等，該類物質(zhì)對藻類的細(xì)胞結(jié)構(gòu)產(chǎn)生明顯的破壞作用，同時還可以影響藻類的光合作用、蛋白質(zhì)合成以及呼吸作用等，最終抑制藻類的生長，達到凈化水體的目的。例如部分學(xué)者在研究過程中發(fā)現(xiàn)穗花狐尾藻分泌的多酚類物質(zhì)對銅綠微囊藻的光合作用產(chǎn)生直接的影響，其主要是限制電子的傳遞，造成藻類的生長受到限制。

結(jié)論

綜上所述，在當(dāng)前的時代背景下，人們對自然環(huán)境的保護力度加大，促使水體的凈化成為人們關(guān)注的重點問題。沉水植物自身的凈化優(yōu)勢促使其被廣泛的應(yīng)用在水體的修復(fù)與凈化中，合理對水體的富營養(yǎng)化進程控制，豐富水體中的生物種類，抑制藻類的生長，吸收水體中的營養(yǎng)物質(zhì)的氮磷含量，優(yōu)化水體環(huán)境，但在應(yīng)用過程中應(yīng)根據(jù)實際情況明確沉水植物的種類與特性，進而保證充分發(fā)揮出自身的功能。

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