大型水生植物在水污染治理中的應(yīng)用

　　隨著目前我國(guó)水污染情況不斷加劇，促使水污染治理工作開(kāi)展力度也在不斷提高，而為了可以尋找出高效、低耗水污染處理技術(shù)，直至上世紀(jì)70年代，水生植物開(kāi)始逐漸受到相關(guān)人員關(guān)注，這類植物耐污與治污能力被長(zhǎng)時(shí)間研究后，得知這類植物具備較高水污染治理與水體修復(fù)功能。大型水生植物屬于分布較廣且存活在各類水體中的高等植物群，目前已經(jīng)將各類大型水生植物生長(zhǎng)水塘、濕地等。因大型水生植物投資較低、能耗較低，促使其已經(jīng)成為水污染治理領(lǐng)域中重點(diǎn)研究熱點(diǎn)之一。

　　一、大型水生植物及生態(tài)功能概述

　　在大自然中存有一種現(xiàn)象極為神奇，就是如果同一物種在生活方式與習(xí)性等方面相同，通常就不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)在一個(gè)區(qū)域之中，一旦同時(shí)出現(xiàn)在一個(gè)區(qū)域中，兩者就會(huì)在此區(qū)域中展開(kāi)激烈爭(zhēng)奪，最后大自然會(huì)通過(guò)空間將雙方徹底隔離，這種現(xiàn)象被成為生態(tài)位。最初是于1970年間被人提出，此后對(duì)于大型水生植物研究開(kāi)始逐漸增多，而后開(kāi)始出現(xiàn)多種生態(tài)位界說(shuō)，曾有位俄羅斯人通過(guò)相關(guān)實(shí)踐證明生態(tài)位，其將兩種水生植物放置在濃度完全相同的環(huán)境下培養(yǎng)，最初這兩種水生植物數(shù)量都開(kāi)始有所上漲，而后其將兩種水生植物放置在同一環(huán)境下，對(duì)于環(huán)境內(nèi)食物也做出適當(dāng)控制，經(jīng)過(guò)十六天之后此環(huán)境中僅存有一種水生植物，另一種水生植物已經(jīng)完全沒(méi)有任何蹤跡，但另一水生植物并未出現(xiàn)任何殘留。雖然通過(guò)觀察了解兩種水生植物并沒(méi)有出現(xiàn)攻擊狀況，但存活下來(lái)的水生植物在競(jìng)爭(zhēng)方面優(yōu)勢(shì)較大，另一種水生植物被徹底驅(qū)趕出同一環(huán)境，或被沉降、吸附在一中水生植物中，這也表明在自然界之中，任何物種都存有共生體系現(xiàn)象，但這種現(xiàn)象只體現(xiàn)在群體之中，因?yàn)樵谌后w之中所有物種都需要相互爭(zhēng)奪。同時(shí)，如今社會(huì)大眾與大自然之間接觸逐漸增多，導(dǎo)致水資源遭到一定破壞與污染，但隨之人們也開(kāi)始意識(shí)到水資源重要性，于是相關(guān)人員越發(fā)注重對(duì)生態(tài)位研究，希望能夠通過(guò)大型水生植物為水環(huán)境起到防治與保住作用。此外，大型水生植物屬于生態(tài)學(xué)范疇類群，同時(shí)也屬于分類群植物通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間適應(yīng)水環(huán)境而形成的趨同性適應(yīng)類型，其具體主要包括兩大類型，分別為：水生維管束植物與高等藻類。其中水生維管束植物(aquaticvascularplant)具備較高且發(fā)達(dá)的機(jī)械組織，植物體型較為龐大。一般情況下水生維管束植物具備4種生活類型(Typeoflife)，分別為：挺水植物(emergentaquaticplant)、漂浮植物(floatingplant)、浮葉植物(floatingleavedplant,floatingleafplant)、沉水植物(submergedplant)。

　　二、大型水生植物在生態(tài)系統(tǒng)污水處理中應(yīng)用研究進(jìn)展與現(xiàn)狀

　　2.1 大型水生植物運(yùn)行方式

　　現(xiàn)代運(yùn)用大型水生植物不同生活類型針對(duì)污水展開(kāi)處理時(shí)，其方式主要包括：挺水植物系統(tǒng)(emergentaquaticplantsystem)、漂浮植物系統(tǒng)(floatingplantsystem)、沉水植物系統(tǒng)(submergedplantsystem)等。在這類系統(tǒng)中，植物處于核心位置，同時(shí)其光合作用可以知己運(yùn)用太陽(yáng)能來(lái)實(shí)現(xiàn)。大型水生植物隨著生長(zhǎng)可以為其他生物帶來(lái)?xiàng)h(huán)境，促使不同生命形式在大型水生植物運(yùn)行構(gòu)造出的生態(tài)系統(tǒng)中生存，同時(shí)也是因這一生存實(shí)現(xiàn)降解污染物。因此，以大型水生植物構(gòu)建的污水處理系統(tǒng)又被人們稱作為自然處理系統(tǒng)(NaturalTreatmentSystem)、人工生態(tài)處理系統(tǒng)(Artificialecologicaltreatmentsystem)等。相較于傳統(tǒng)微生物處理水污染系統(tǒng)而言，這一系統(tǒng)主要優(yōu)勢(shì)在于：資金投入角度、能耗較低、處理過(guò)程更加容易與自然生態(tài)系統(tǒng)相互融合。其缺點(diǎn)主要在于：處理時(shí)間較長(zhǎng)、占地面積較大、在處理過(guò)程中受天氣影響較為嚴(yán)重。

　　2.2 對(duì)污染物處理作用

　　2.2.1 植物吸收作用

　　從物理角度而言，大型水生植物可以有效降低水流受風(fēng)力影響，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)控制水流速度，通過(guò)這一特點(diǎn)，可以有效實(shí)現(xiàn)去除污染物，并降低污染物懸浮在水資源中的可能性。通過(guò)研究可以得知，被大型水生物直接吸收污染物主要包括：(1)氮、磷等植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。(2)部分重金屬與有機(jī)物。當(dāng)大型水生植物在吸收第一種污染物時(shí)，可以將其轉(zhuǎn)變?yōu)橹参镒陨斫Y(jié)構(gòu)。而當(dāng)大型水生植物吸收第二種污染物時(shí)，可以將其儲(chǔ)存在體內(nèi)或直接對(duì)其進(jìn)行降解。因氮與磷屬于大型水生植物生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，因此，其對(duì)于這類物質(zhì)固定能力較高(如表1所示)。此外，而且一些水生植物具有產(chǎn)量較高的特點(diǎn)，在水生植物生長(zhǎng)茂盛的時(shí)期，可以通過(guò)對(duì)其進(jìn)行收割的方式解決水中存在的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)過(guò)多的問(wèn)題。一些水生植物還有能集中吸收生存環(huán)境中重金屬離子和有機(jī)物質(zhì)的特性，那些能在嚴(yán)峻環(huán)境中生長(zhǎng)的水生植物耐污能力也很強(qiáng)，能有效吸收集中水中的重金屬離子和有機(jī)物質(zhì)。在實(shí)際的污染水源中，藻類植物也能在這種環(huán)境下生存，而藻類的存在會(huì)造成水體環(huán)境富營(yíng)養(yǎng)化。而將水生植物種植于污染水源中，能在改善水污染問(wèn)題的同時(shí)有效抑制藻類生長(zhǎng)，阻止水體環(huán)境富營(yíng)養(yǎng)化。

　　2.2.2 大型水生植物處理根本作用

　　在基于大型水生植物針對(duì)水污染展開(kāi)治理時(shí)，一定要提前對(duì)工程施工的整個(gè)過(guò)程，可能對(duì)水污染所造成的污染展開(kāi)預(yù)判，并及時(shí)設(shè)計(jì)出科學(xué)、合理治理措施，從而在真正意義上對(duì)水污染起到一定程度的保護(hù)作用。而水污染治理在大型水生植物施工中主要有以下幾方面的作用：

　　(1)在實(shí)際基于大型水生植物展開(kāi)水污染治理時(shí)，可以在第一時(shí)間發(fā)覺(jué)生態(tài)位變化，會(huì)對(duì)水污染所造成污染狀況，并及時(shí)制定合理、有效的處理措施，從而在真正意義上實(shí)現(xiàn)降低生態(tài)位變化對(duì)于水污染所造成的實(shí)際污染，并以此為生態(tài)水污染起到一定程度保護(hù)作用。

　　(2)水污染治理在整個(gè)環(huán)境治理工作中占據(jù)著重要位置，當(dāng)城市出現(xiàn)嚴(yán)重水污染問(wèn)題時(shí)，基于大型水生植物可以及時(shí)提出合理意見(jiàn)或建議，并為最終提出決策中的公平性起到一定程度保障，從而有利于提高水污染保護(hù)效果。

　　(3)由于在水污染治理這項(xiàng)工作中應(yīng)充分運(yùn)用現(xiàn)代化技術(shù)手段與方式，并基于大型水生植物可以有效實(shí)現(xiàn)提高針對(duì)水污染保護(hù)工作規(guī)范性，從而對(duì)水污染污染狀況起到治理作用，并對(duì)生態(tài)水污染起到保護(hù)作用，而且在發(fā)揮大型水生植物在社會(huì)與經(jīng)濟(jì)等方面的實(shí)際效益同時(shí)，確保水污染方面實(shí)際效益不會(huì)遭受任何影響。

　　2.2.3 大型水生植物物理化學(xué)作用

　　在以大型水生植物為主要污水處理系統(tǒng)基礎(chǔ)時(shí)，系統(tǒng)中存在部分污染物通過(guò)物理化學(xué)作用被去除現(xiàn)象，具體去除現(xiàn)象包括：揮發(fā)、吸附、沉降等。

　　通過(guò)上述研究可以得知，在以大型水生植物為主要污水處理系統(tǒng)基礎(chǔ)時(shí)，系統(tǒng)得以去除大部分污染物與植物息息相關(guān)，但因過(guò)往對(duì)于植物相關(guān)研究較少、關(guān)注較少，因此，為了可以有效實(shí)現(xiàn)提高效率，就應(yīng)針對(duì)污水處理系統(tǒng)中植物發(fā)揮作用、自身功能、其與微生物之間關(guān)系等方面展開(kāi)全面研究。

　　三、　大型水生植物種類選擇及搭配

　　大型水生植物在處理系統(tǒng)中發(fā)揮出作用與種類選擇之間有著密不可分的關(guān)系，例如：如果在治理水污染中BOD與N(反硝化)時(shí)，植物就應(yīng)選擇可以為微生物提供附著界面且具備龐大根系、較高傳氧能力等種類。當(dāng)在治理水污染中N、P、重金屬、部分有機(jī)物時(shí)，植物就應(yīng)選擇具備較高富集吸收能力且生長(zhǎng)速度較快等種類。當(dāng)在治理水污染中去除污染物目標(biāo)較多時(shí)，植物就應(yīng)選擇可以充分發(fā)揮出多種生態(tài)功能、不同生態(tài)功能等種類，同時(shí)將其相互搭配，從而達(dá)到治理效果。此外，在選擇植物時(shí)，也應(yīng)針對(duì)治理地區(qū)氣候環(huán)境適應(yīng)性、植物抗逆性、病蟲(chóng)害抵抗性、職務(wù)管理難易度、植物后期處理等方面展開(kāi)相應(yīng)考慮與篩選，從而選擇出更加適合水污染地區(qū)治理植物種類。

　　四、結(jié)束語(yǔ)

　　綜上所述，目前，通過(guò)活性污泥為基礎(chǔ)的污水處理系統(tǒng)，無(wú)論在二級(jí)處理或深度處理時(shí)，所消耗費(fèi)用與能源均會(huì)出現(xiàn)較高情況，這時(shí)就會(huì)導(dǎo)致水污染治理工作因資金問(wèn)題難以開(kāi)展。而通過(guò)大型水生植物為基礎(chǔ)的污水處理系統(tǒng)，通過(guò)太陽(yáng)能十項(xiàng)驅(qū)動(dòng)，并在針對(duì)污水進(jìn)行深度處理時(shí)，可以充分實(shí)現(xiàn)回收資源與固定能源，并在處理后不會(huì)產(chǎn)生化學(xué)品與有害副產(chǎn)物。因此，隨著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)于大型水生植物在水污染治理中應(yīng)用研究進(jìn)展不斷深入，促使以大型水生植物為基礎(chǔ)技術(shù)、系統(tǒng)均在不斷完善，并在今后得到廣泛應(yīng)用。(來(lái)源：湖南省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院)