水资源是我们生活中必不可少的一种资源,属于环境的其中一个控制性因素。不仅如此,还属于一种战略性经济资源,更是一个国家综合国力的重要内容之一。现阶段,我国大部分地区的水质均有所污染,使可利用水源总量在不断下降,其供给面临很大的威胁。怎样充分确保水资源科学合理的利用,有效避免水资源环境污染,是业界人士关注的一个重要问题。植物修复作为一种绿色、有效的修复技术,已经在污染水体修复中得到应用,取得明显实效。本文主要研究了该技术在污染水体修复中的机制。
1 植物修复技术概念
即通过某些植物对环境中某些污染物的吸收、固定、转移等诸多特点,来减少或者去除其中的污染物,使得受到污染的生态环境得到恢复的一种技术。
通过这种技术来修复,主要涉及到水体中无机物(如重金属、氮磷营养盐等),还涉及到有机污染物。那些生长比较迅速的高等湿地植物,它们在生长过程中能够充分吸收水中的营养盐,发挥出营养库的功能,利用科学方法将许多无机物转移出来;同时,维持其生物量,保证水体环境有较高的净化能力[1]。不仅如此,植物还能够利用吸收和降解、生物酶等各种不同的途径来将水中污染物除去。
2 修复原理
2.1 湿地植物
2.1.1 吸附、沉降作用
湿地植物具有非常健壮的根茎,可以在水里面构建起一个良好的过滤层,当水经过该层的时候,其中含有的污染物能够被滤除,根系将吸附许多不溶性胶体,并发生吸附、沉降等一些的反应。另外,根系上的许多微生物当进入内源呼吸期后将形成菌胶团,其能够利用悬浮性有机物与沉降新陈代谢产物的方式使附近水体得到净化。
2.1.2 吸收作用
水生植物生长时,其根系可以对水中的营养盐进行吸收,然后将其转化,并积累,使其生长所需营养得到满足[2]。研究发现,水生植物中氮、磷含量均高于其生长需要的最低数值,而且伴随水中氮、磷水平的提升而不断改变。不仅如此,由于它们的生命期大于藻类,所以,氮、磷等在其中可以稳定储存。当把它们从水中移出的时候,污染物同样会从水中排出,最终起到净化水体的作用。
2.1.3 微生物作用
水生植物具有丰富的根系,从而为微生物生长创造了良好的条件。根系会将光合作用形成的O2释放出来,这样就可以为微生物创造良好的有氧条件,使其能够将附近沉淀物氧化分解。另外,根区外地厌氧环境对其反硝化作用非常有帮助,使反应持续进行,最终能够将其中的氨态氮除去。
2.1.4 抑藻作用
水生植物能够对水体之中的藻类形成一定的竞争抑制作用。首先,水生植物利用竞争光和营养物质的方式来实现对藻类的抑制。其次,部分水生植物的根系可以产生一种抑藻物质,对藻类生理代谢功能产生一定程度的破坏,利用该方法来对其生长进行抑制。例如,菇类化合物、类固醇等[3]。
2.2 修复效果
2.2.1 对外源污染物的拦截
该类物质大体上涉及到城镇与农业污水,这是造成水体富营养化的其中有个关键因素。湿地植物在拦截外源污染物汇入水体过程中扮演着非常重要的角色。
2.2.2 降解有机污染物
此外,还发现,水生植物能够对水体中的有机污染物进行降解。袁蓉等相关专家人士通过凤眼莲来对萘污水进行处理,结果发现能够实现92.0%净化率。黄文凤等在研究过程中通过厌氧-水葫芦-吸附组合工艺来处理RDX与TNT废水,使其中污染物浓度明显降低,达到国标。
2.2.3 吸收氮、磷等营养盐
湿地植物能够对水中营养盐(主要是氮、磷等)进行充分吸收。张彦海等相关人士探讨了美人蕉对水体中氮磷的吸收,研究发现,美人蕉浮床系统内DO不断减小,对TN、NH3-N、TP的吸收率依次为56.8%、66.1%与49.4%。
2.2.4 富集重金属
水生植物能够将水中重金属除去。Zhu等相关专家人士指出,通过水葫芦来将其中的Cu6+、Cd2+去除,具有最佳效果,排在第二位的是Se6+、Cu2+,然后是As5+、Ni2+,不仅如此,研究还指出其根部是富集的主要器官。
2.2.5 抑制藻类生长
研究发现,湿地植物能够对水体中的藻类生长起到抑制功能。该结果最初是哈斯勒等专家学者研究发现的。科甘等业界人士发现,金鱼藻可以对蓝藻水华产生明显的抑制,然而对绿藻却没有显著的抑制效果。阿尔卡等指出,水葫芦叶与根两个部位的渗滤液都可以对斜生栅列藻产生明显的抑制作用[4]。
2.3 湿地植物的应用概况
2.3.1 人工湿地系统
该系统主要利用模拟自然湿地来构建起湿地系统,以此来对污水进行处理,这属于一种新的技术手段。第一,其建设费用相对较低,运行成本也不高,非常容易进行维护,同时还可以取得非常不错的效果;第二,其可以有效修复生态体系,该方面的优点对修复我们赖以生存的环境起着非常关键的作用,并且发展成当前业界的焦点问题。
2.3.2 净化塘
这属于通过植物对污染水体进行修复的常用技术之一,其是为以某种具有特定功能的湿地植物占绝对优势而构建起的一个系统。主要是利用湿地植物所具有的富集、吸收等功能与植物群落的吸附、阻滤功能来对其中存在的污染物发生作用,最终实现净化的效果[5]。
2.3.3 人工围隔系统
通过该方式构建水生植被对水体进行修复,深受专家学者的青睐。2000年,中科院某所选择在莫愁湖构建围区,通过这种方式来对富营养化湖水进行净化,在其中陆续种植各种湿地植物。例如,凤眼莲、伊乐藻等,来展开一系列的研究,然后发现,该系统既可以明显除去水中的氮磷物质,还能够抑制藻类生长,而且在很短时间之内将水体透明度提高。另外,还能够对外源污染物形成良好的缓冲能力。
3 结语
污染水体湿地植物修复技术具有诸多优点,例如成本相对较低,效果较好,因此,其应用潜力十分宽广,特别是该技术的综合生态效益具有优势。然而,因植物修复技术在现阶段属于新型方法,应用实践相对较短,同时非常繁琐,并非单一学科队伍就能够完全研究明白的,因此,在今后需要业界人士切实加强理论研究和实践应用。
摘要：现在,水体污染逐渐受到社会各界的普遍关注。作为污水生态处理系统中的重要内容之一,湿地植物修复技术成为解决污染水体的一种非常有效的方法,成为业界人士的研究重点。阐明其概念和基本原理,希望为推动该项技术的研究和应用提供指导。
关键词：污染水体,植物修复,湿地植物
参考文献
[1] 李吉锋,叶玉超.国内湿地重金属污染及植物修复技术研究进展[J].广东农业科学,2013(7):164-166.
[2] 温闪闪,刘芳.水生植物对污染水体修复的研究进展[J].净水技术,2014(4):9-13.
[3] 林芳芳,丛鑫,黄锦楼,陈琴.人工湿地植物对重金属铅的抗性[J].环境工程学报,2014(6):2329-2334.
[4] 刘春梅,王正扬.挺水植物修复技术在处理受污染开放水体中的实验研究[J].农业装备技术,2014(4):59-61.
[5] 蔡潇琦,洪剑明,商晓静,王博宇,张强.翠湖湿地沉水植物修复方法初探[J].湿地科学与管理,2014(2):58-61.