水生植物修复富营养化水体应用研究综述

水生植物修复富营养化水体应用研究综述

任奎晓

山东省临沂市生态环境局沂水县分局 山东 临沂 276400

摘要：近年来，水体的富营养化机理、生态修复一直是社会的关注重点。富营养化的修复技术相对繁多，以水生植物修复为主，具有保护生态环境、恢复退化生态系统的作用。然因不同植物、不同生活型植物在生态环境中占据的位置不同，在生态修复中所产生的作用也不同。以营养物质污染最为突出，故改善水质、优化环境是现阶段的研究重点。文章从富营养化水体机理角度出发，总结了不同水生植物在生态修复中的应用情况，并指出了相对明确的水生植物的选择依据，进而为未来的良好应用提供帮助。

关键词：水生植物；修复富营养化水体；应用；研究

引言

首先对水体富营养化现象以及水生植物修复富营养化水体进行了概述，然后重点阐述了水生植物修复机理及具体应用（包括污水净化应用、湿地生态修复应用、生物浮床技术应用），最后从5个方面指出未来水生植物修复水体技术的应用研究重点城市水体富营养化污染现状，论述了水体富营养化形成的机理，水生植物修复富营养化水体的理论依据，并指出了利用水生植物进行水体富营养化生态修复的研究与应用中存在的问题和发展方向。

1水生植物修复富营养化水体原理

富营养化最为主要的问题是水体营养的严重过剩，在竞争、生存过程中能减少水体群落的多样性，造成水体转型。从众多的水体生态环境中来看，浮游藻、高等的水生植物均属于初级的生产者，两者竞争富含营养、光照充足的环境，高等的植物能释放大量的化学物质，并吸收水体中的各种营养物质，以满足水体净化的需求。从高等植物的富营养化修复机理上看，通过所产生的竞争关系，使浮游藻类的植物转化为水体植物，进而丰富水生物种类，恢复生态系统。

1.1　化感作用

水生植物通过对化感物质的释放，能有效抑制浮游藻类植物的生产。调查结果显示，这是其在生物营养、光照竞争中取得显著效果的措施，并且水生植物对浮游藻类植物所产生的抑制作用也受各种因素的影响。高等植物对程度不同的浮游藻类植物产生的抑制作用差异巨大，比如轮藻类植物对小球藻、月牙藻植物具有抑制效果，但对斜生栅藻类植物没有抑制效果。同时，植物部位的不同，对化感作用产生的贡献也不同，凤眼莲植物的化感作用是通过根系向水体释放的。

1.2　吸收营养物质

水生植物能直接吸收各种营养物质，例如磷、氮等，并将其同化为自身结构物质，具有结构稳定、易获取的特征。调查结果显示，通过对凤眼莲进行二级处理得知，1周后能增加3.0%的氮含量，增加6.8%的磷含量。植物体内营养物质总量的增加，能从某种程度上减少水体中的营养物质，影响植物的正常生长。

2水体富营养化治理面对的问题

2.1　水体富营养化的成因

水体污染的主要特征是水体富营养化。水体富营养化是指氮、磷等营养物质大量进入水体，浮游植物建立优势导致水生态系统的结构破坏和功能异化的过程，它导致水体的溶氧下降、透明度降低、水质恶化、鱼类及其他生物大量死亡。其具体分为天然富营养化和人为富营养化。天然富营养化要历经漫长的年代才能完成，而人类经济活动可导致湖泊在短短几年内就出现富营养化。人为富营养化是当代水体富营养化的主要因素。在光合作用下，水体中藻类原生质的生成有赖于碳、氮、磷的存在，碳、氮、磷是生成藻类的决定性因素，也是构成湖泊水体富营养化的决定性因素。由于藻类可利用的氮远比可利用的磷多，因此，磷常被作为富营养化的限制因子。英国国家环境署规定，在静止水体中，ＴＰ浓度０．０８６ｍｇ／Ｌ为富营养化的临界值。

2.2对环境生态的影响

城市水体具有重要的城市生态功能，富营养化会破坏其结构。藻类等自养浮游生物，在解除了磷等营养元素的限制后，大量繁殖铺满水面，阻断光线向水底透射，使水底植物光合作用受阻，氧的释放量减少，另外当藻类大量繁殖而营养枯竭时，会发生大面积死亡，植物尸体被微生物分解时，会消耗大量氧，两种作用的结果使水中溶解氧的浓度降低。溶解氧浓度的降低会引起水生动物，特别是鱼类的死亡。严重时水底形成厌氧条件，在细菌的作用下，硫被还原成为有毒的硫氢化合物，加之一些藻类本身散发腥味异臭，使水体腥臭难闻。富营养化的最终发展将使水体库容因有机物残渣淤积而减小，水体生态结构破坏，生物链断裂，物种趋向单一，水体功能发生退化。

3水生植物在水体富营养化治理中的应用原理

3.1　水生植物及其生态功能

水生植物是一个生态学范畴上的类群，是不同分类群植物通过长期适应水环境而形成的趋同性适应类型，主要包括两大类：水生维管束植物和高等藻类。水生维管束植物具有发达的机械组织，植物个体比较高大。通常分为３种类型：挺水植物、浮水植物和沉水植物。

水生植物可通过光合作用将光能转化为有机能，并向周围的环境释放氧气，在水生生态系统中处于初级生产者的地位，能够发挥多种生态功能，如：短期储存Ｎ、Ｐ、Ｋ等水体中的植物营养物质，净化水中的污染物，抑制低等藻类的生长和促进水中其他水生生物的代谢。与藻类相比，水生植物的特点是更易于人工操纵，即可通过人工收获将其固定的氮、磷带出水体。这些特点是利用水生植物进行污水处理，特别是针对湖泊富营养化治理的理论基础。

3.2价值高、用途广泛

以往，在对植物进行选择时，大多侧重于植物的净化功能，极少重视植物的观赏性、经济性，故水体生态中多种植凤眼莲、宽叶的香蒲等。近年诸多学者开始尝试无土栽培蔬菜、油料作物等，然因植物种类、作用的不同，导致所产生的水体净化功能不同。此外，发达国家也尝试在水体生态的修复中引入园林设计理念，并将污水的治理、生态景观在营造中融为一体。

3.3选择净化功能强的植物

所谓的净化功能以化感抑制、营养物质吸收为主，大多通过试验、应用等途径进行筛选，例如：借助植物浸提液抑制藻生长试验、藻类植物的共同培养研究，能判断出植物对藻类化感作用的强弱程度。若植物生长速度快速或植物含有相对较多的营养物，将提高其净化功能。通过对常见沉水植物产生的去除作用进行分析得知，伊乐藻、苦草、金鱼藻、轮藻等植物效果显著。

3.4湿地生态修复应用

天然湿地生态系统由江河、湖泊、湿地等内陆特定自然水域组成。我国天然湿地的区域分布极不均匀，并且在城市与工业发展的大环境下受到的污染逐渐增多。研究表明，综合运用水生植物净化技术的生态工程修复方法是很好的水体修复技术。该技术在对江苏太湖、安徽巢湖等淡水湖泊的富营养化控制和湿地生态修复中得到很好的应用，并证明水生植物可以较好地促进天然湿地水体生态系统的恢复。

结语

综上所述，在大气环境、水体生态环境严重污染的现阶段，做好富营养化的水体生态修复工作意义重大。但从实际情况来看，虽进行了诸多的研究，但急需解决的问题仍相对较多，比如：需深入研究水生植物的化感作用和作用机理，水生植物在实际应用中受各种因素的影响，处理时间相对较长；需根据当地实际情况选择适应能力强、净化效果显著的植物。同时还应开发水生植物的新用途，探究该选用怎样的植物种类才能提高水体生态环境的净化效果。上述问题均是富营养化水体生态修复中的主要问题，尤其是生态系统中的水生植物的化感作用。水体生态修复中水生植物的应用具有保护环境、高效的特征，是现阶段解决水环境的主要手段，具有相对良好的发展前景。

参考文献

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