濕地植物在污水處理中的作用及機理分析

王 純，王春暉，程 旭

（遼寧工程技術(shù)大學環(huán)境科學與工程學院，遼寧 阜新 123000）

1.引言

自然環(huán)境中的濕地由水、土壤以及相關(guān)的植物構(gòu)成。濕地內(nèi)部的生態(tài)環(huán)境一般都由水資源長期控制，并且具有較高的活性。當前社會中，為了能夠調(diào)節(jié)自然界的生態(tài)平衡，人工濕地的使用頻率也在逐步增高。這種人工濕地能夠在自然濕地原有的基礎(chǔ)上摻雜一些煤渣或者砂石等介質(zhì)，并根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況選擇最為適合的濕地植物種植在污水處理系統(tǒng)當中。具有良好透性的水是構(gòu)成人工濕地的基礎(chǔ)，各種類型的微生物能夠調(diào)節(jié)水環(huán)境中的平衡。同時，濕地植物是此種人造自然環(huán)境中的重點構(gòu)成元素。為了能夠形成良好的生物鏈，一般情況下還會放入一些無脊椎動物或者是有脊椎動物。為此，相關(guān)工作人員應該深切感知到自身所肩負的重要責任。及時進行工作理念的革新。根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況選擇最為適合的濕地植物。這樣才能夠更好地讓植物在人工濕地中發(fā)揮其應有的作用，利用其內(nèi)部的各種生化反應處理水環(huán)境中的污染物，吸附有害物質(zhì)。同時植物根部的氧氣還能夠維系微生物。濕地植物還能夠釋放出一定的酶類物質(zhì)，并且可以維持水的傳輸力。

2.濕地植物在污水處理工作中的正面影響

2.1 濕地植物具有良好的吸附和富集能力

受到污染的水族鹽中含有大量的氮元素和磷元素。這兩種元素是植物生長過程中必須吸收的元素。植物在處理這兩種元素的時候，主要通過對其的吸收和同化，將其轉(zhuǎn)化為自身需要的物質(zhì)。這一過程主要是通過植物的根系實現(xiàn)的。大量的氮元素在被植物吸收后能夠有效合成植物生長所必需的蛋白物質(zhì)和核酸物質(zhì)。不僅如此，帶元素還能夠促進植物內(nèi)部生成，比如葉綠素以及輔酶元素等，這些都是幫助植物健康生長的重要元素。另外，廢水當中含有的磷元素也能夠被濕地植物所吸收。磷元素能夠促進植物內(nèi)部生產(chǎn)出更多的ATP 物質(zhì)，并且能夠促進DNA 的合成，還能夠形成磷脂等有機物質(zhì)。

實體植物本身具有很多的類型。生根植物在成長的過程中能夠利用其根部直接在土壤中吸收和同化氮元素或者磷元素，而浮水植物本身并不具有發(fā)達的根系。所以這類植物在吸收有機物質(zhì)的時候，只能從水中吸收相關(guān)的營養(yǎng)物質(zhì)。經(jīng)過研究可以發(fā)現(xiàn)，當污水濃度比較低的時候，人工濕地中無論是否種植濕地植物，整個生態(tài)系統(tǒng)中的氮元素含量沒有差別。但是隨著污水中氮元素濃度的不斷提升，種植濕地植物的濕地環(huán)境能夠擁有更好的氮元素去除效果。在這些濕地植物當中，石菖蒲這種植物吸收氮元素的能力是最強的。由此可見，選擇適合的濕地植物對于整個濕地生態(tài)環(huán)境而言都是極為重要的工作。通過一些學者的研究，可以發(fā)現(xiàn)濕地環(huán)境中的氧元素含量是較低的。受到消化反應的限制，植物去除氮元素的主要方式是通過呼吸作用實現(xiàn)的。

2.2 濕地植物具備傳氧、強化微生物的功能

在濕地環(huán)境中，微生物的存在對于生態(tài)循環(huán)來講具有重要的作用。微生物能夠最先對水環(huán)境中的污染物進行稀釋和降解。因此，人工濕地在構(gòu)造的過程中也應該注重觀察整個環(huán)境中微生物的種群類型和存在數(shù)量。這樣才能夠為人工濕地的健康成長提供足夠量的分解者。但是由于濕地環(huán)境的特殊性，微生物生存必不可少的氧元素含量實際上是很低的。導致很多微生物在極其嚴苛的狀態(tài)下艱苦生存。在缺氧的情況下，微生物并不能夠進行正常的呼吸作用。因此濕地植物的種植對于微生物而言是極為重要的。這是由于濕地植物的根部以及進步具有較為完善的通氣系統(tǒng)。即便是在缺氧的環(huán)境中，由于植物具有這種特殊的形態(tài)結(jié)構(gòu)，也能夠?qū)⒐夂献饔庙樌M行下去。并且可以將氧氣傳輸?shù)礁挡课弧＿@樣不僅能夠讓植物在缺氧的環(huán)境中健康生存，還能夠為微生物提供源源不斷的氧氣。通過一些學者研究可以明顯發(fā)現(xiàn)，具有植物的濕地環(huán)境內(nèi)部的微生物含量要遠遠高于沒有濕地植物的環(huán)境。發(fā)達的植物根系還能夠分泌一些特殊物質(zhì)，能夠幫助氮細菌的生長，從根本上促進了氮元素和磷元素的吸收。

很多植物都能夠促進微生物的生長。尤其是植物的根系，不為能夠為微生物提供適合的生存環(huán)境。不僅如此，植物通過內(nèi)部的生化反應還能夠?qū)⒁恍┨穷愐约八犷愇镔|(zhì)釋放到土壤當中。這些都能夠為微生物提供適宜的生存條件。其中，盧偉床系統(tǒng)根系部位的微生物數(shù)量能夠達到108 個每克。即便季節(jié)改變，這一數(shù)據(jù)信息也不會產(chǎn)生明顯的變化。污水中存在的氨氮。也能夠通過硝化細菌等微生物得到處理。濕地植物的存在便能夠讓這類微生物健康生存。不僅如此，濕地植物還能夠通過一系列的生化反應產(chǎn)生酶類物質(zhì)。如過氧化物酶、硝酸還原酶等。這些酶類物質(zhì)都能夠具有凈化水資源的能力。

3.濕地植物初然水資源污染物的作用機理

3.1 濕地植物具有去氮磷作用

在濕地環(huán)境中，但元素一般情況下會以兩種形態(tài)存在，一種是有機氮元素，一種是無機氮元素。氮元素的主要循環(huán)方式如圖1 所示。污水中含有的有機氮元素能夠通過微生物的一系列作用。轉(zhuǎn)化為氨氮。因此處理污水中的無機氮元素對于工作人員來講是重點關(guān)注的問題。氨氮實際上是濕地植物成長過程中不可或缺的元素。能夠幫助植物在內(nèi)部合成有機氮。在一定的條件下，硝化細菌也能夠?qū)钡剞D(zhuǎn)化為硝化氮狀態(tài)。但是消化作用并不能夠徹底改變氮元素的存在狀態(tài)。所以反硝化作用進行是至關(guān)重要的。反硝化作用一般情況下只能在厭氧的條件下順利進行。根據(jù)濕地植物的特性可以了解到，濕地植物的根系部位存在兩種區(qū)域，一種是好氧區(qū)，一種是厭氧區(qū)。這些區(qū)域可以為不同的硝化細菌提供了必要的生存條件。讓這種微生物能夠在濕地中順利進行各種生化反應。進而實現(xiàn)氮元素的去除效果。

在污水中還存有很多的磷元素。主要的存在形態(tài)為正價的磷酸鹽。除此之外還有聚磷酸鹽和有機磷。其中很大一部分的聚磷酸鹽都可以被水解。有機磷也能夠通過一系列的礦化反應得到分解。這些過程都是通過聚磷菌的作用所實現(xiàn)的。由此可見，聚磷菌的存在對于處理污水中的磷元素具有極為重要的價值。不僅如此，水生植物本身也能夠?qū)α自鼐哂泻芎玫奈兆饔?。尤其是植物的葉子部位對磷元素的吸收效率更高。雖然水生植物對磷元素的吸收速度并不是很快。但此種生化過程處于不可逆的狀態(tài)。也就是說，被吸收掉的磷元素不會再釋放出來。這對于污水處理工作而言是極為重要的。

圖1 氮元素的主要循環(huán)方式

3.2 濕地植物能夠有效處理有毒有害物質(zhì)

植物在處理重金屬物質(zhì)的時候，可以運用多種作用機理。通過穩(wěn)定作用、富集作用或者是攝取和吸收都能夠?qū)χ亟饘傥镔|(zhì)加以處理。不僅如此，植物還能夠通過揮發(fā)作用或者是甲基化反應等達到相應的目的。在這些作用機理當中，植物的穩(wěn)定只能夠在極短的時間內(nèi)將重金屬元素去除掉。而植物的呼吸作用可以在此基礎(chǔ)上發(fā)揮更為巨大的優(yōu)勢。就目前的情況來看，各個學者更加關(guān)注。汞元素以及硒元素的處理。很多濕地植物都能夠吸收硒元素，并將其轉(zhuǎn)化為可以揮發(fā)的狀態(tài)。這樣能夠顯著降低土壤中的毒性物質(zhì)。通過研究可以發(fā)現(xiàn)，對于某些金屬化合物而言，植物通過一系列的生化反應能夠?qū)⑵渲械挠泻ξ镔|(zhì)去除掉。一般情況下，植物會通過兩種方式吸收重金屬物質(zhì)。一種是利用細胞壁內(nèi)部的空間對其進行吸收，另一種則是運用細胞膜的滲透作用將重金屬物質(zhì)吸收。植物的細胞在經(jīng)過一些螯合作用以及生物轉(zhuǎn)化能力將重金屬物質(zhì)吸收。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，很多植物的根系都能夠形成一種鐵錳氧化物膜。這種生物膜能夠有效吸收重金屬元素。在一定的條件下可以削弱污染物的活性。當外界條件發(fā)生變化時，這種生物膜還能夠分解污染物。切實達到凈化水資源的目的。

4.結(jié)語

綜上所述，濕地植物的存在對于凈化水污染而言是極為重要的。并且在一系列地人工濕地系統(tǒng)當中都發(fā)揮著極為重要的作用。同時也為濕地環(huán)境的研究工作提供了具有強烈參考價值的數(shù)據(jù)。經(jīng)過一些生物學者的研究，已經(jīng)有大量的濕地植物被運用到環(huán)境保護工作中，讓濕地系統(tǒng)能夠發(fā)揮更為重要的作用。