水體磷脅迫對濕地植物大薸修復技術的影響研究

梁小喧 段旭

摘要：水體磷污染是世界所面臨的重要環境問題之一，如何防治水體磷污染已經成為我國水環境保護的重要課題。而植物修復技術是利用特定的植物對某種環境污染物的吸收、超量積累、降解、固定、轉移、揮發及促進根際微生物共存體系等特性，降低或清除環境污染物，使污染環境得以恢復的科學與技術，具有成本低廉、操作簡單、對環境友好等優勢給水體磷污染提供了最佳的選擇，其修復機理包括吸收作用、富集作用、沉降、吸附和過濾作用、生化作用，對此，尋找理想的磷富集型濕地植物是磷污染水體植物修復技術應用的基礎和關鍵。。

關鍵詞：磷污染;植物修復

自然界中湖泊、河流、海洋等水體受污染范圍廣、污染物多而復雜，因流動性難于控制，水生植物修復富營養化水體既能利用水體自身資源，還能增加水體多樣性，并結合水中動植物、微生物加強水體自凈能力。氮、磷元素的增加時引起水體富營養化的主要因素，貧營養水體的P/N含量為8/312mg/m3，中營養水體P/N為20/500mg/m3，富營養水體P/N為80/1000mg/m3，可知磷元素是控制水體富營養化的主要因子;對我國富營養化水體的調查顯示，80%水體受磷元素控制。

水體富營養化已成為世界性的環境問題，近年來利用水生物修復技術[1] ，在治理營養化水域方面取得一定的效果。大薸[2] （學名：Pistia stratiotes）又名水浮蓮、水芙蓉、肥豬草，隸屬天南星科大薸屬植物大薸（Pistiastratiotes L.），多年生漂浮性的水生草本植物，植株根系發達，生長、繁殖迅速，易于管理，可以吸收水體中大量營養物質，對營養化水體和污水處理具有重要作用。人工濕地[2] 是模擬自然濕地的生態系統，基本原理是在人工濕地填料上種植特定的濕地植物，建起一個人工濕地生態系統，利用濕地系統過濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物分解等作用，將富營養化湖泊和水體中的污染物物質和營養物質吸收分解，從而使水質中總氮、氨氮、硝態氮、總磷、磷酸根、COD（化學需氧量、Chemical Oxygen Demand）六大指標得到去除。總之，水生植物處理富營養化水體不僅投資少，運行費用低，還有處理污水中營養物質（N、P）及其他污染物等方法簡單，易操作;植物資源可回收利用，并獲得-定經濟效益;環境擾動少;有較高美化環境價值易為社會接受等優點。另外，它同樣有不足之處：（1）植物系統易遭蟲害，應注意防蟲;（2）植物的枯枝敗葉易造成營養釋放，應注意及時清理，另外植物死亡后應該及時收集和栽種;（3）在冬季多數植物地上部分枯死，凈化效果有所降低;（4）植物凈化系統一般占地面積較大。如果能發揮其優點克服其應用中的不足，將分子生物學的方法應用于植物修復的研究，提高修復效率是目前亟待解決的問題。

1.國內外研究現狀和及未來發展趨勢

1.1國內發展趨勢

我國利用水生植物凈化水質的研究始于20世紀70年代中期;研究的重點為靜態條件下單一物種及多種植物配植、動態條件下水生植物對污染物濃度較高的污水的凈化作用。ZHou[3] 等利用水生植物系統處理北京動物園的廢水，改善廢水水質，TN和TP分別減少58%和38%;沈耀良[4] 等對金魚藻、伊樂藻、苦草3種沉水植物凈化污染水體效果進行試驗研究，結果表明，可使NH4-N和TN分別由1.10-1.30、3.70-4.60mg/L降至0.10-0.15、0.71-1.02mg/L，PO43-和TP分別由0.06-0.08、0.45-0.47mg/L降至0.014-0.018、0.03-0.071mg/L。1998年，王國祥[5] 等采用漂浮、浮葉及沉水植物塘相間連接，實現了對太湖局部水域水質較理想改善。

1.2國外研究進展

近些年來發展起來的以水生植物為核心的生態浮島和人工濕地為利用植物修復技術處理污水提供了多種可行的方案。人工浮島是1979年由德國HOEGER提出并成功建造，20世紀90年代中期得到日本科學家廣泛認同并被應用于湖泊治理。20世紀80年代，美國根據相同原理開始利用魚類養殖廢水水培生產生菜、西紅柿，草莓和黃瓜等蔬菜及風信子等花卉。NATHALIE等用水培系統飄浮栽培毛曼佗羅凈化修復生活污水，取得了較好的效果。

1.3未來發展趨勢

水生植物在處理富營養化水體中的研究已經很成熟，在很多研究中作者對水生植物大藻吸收氮、磷的處理利用效率的基礎上選擇大藻為研究對象。通過適當的人為調控環境因子使用于凈化水體的人工濕地植物適應能力、去污能力達到比較理想的狀態。

對濕地植物濕地植物的要求是耐淹、生長期長、根系發達、良好的富集作用及景觀。總之，利用水生植物修復污染水體為我國及世界其他地區日益惡化的水環境提供了一個切實可行的解決辦法，具有良好的研究和應用前景。

對于我國的水環境污染問題，只有從生態的角度修復和重建生態系統，恢復河流的自然屬性。參考自然界水體中水生植物群落，建立小型綜合人造誰大亨植物群落，研究利用多種水生高等植物搭配和水生植物組建人工濕地復合生態系統來治理水體富營養化，彌補單一物種季節性枯萎，凈化目標單一等不足。

參考文獻：

[1] 孫向輝.水體富營養化及其植物修復技術研究進展[J].安徽農業科學，v.42;No.451（18）：5902-5905.

[2] 張德喜.不同人工濕地植物對生活污水凈化效果研究[J].基因組學與應用生物學，2018，37（4）：1621-1628.

[3] Zhou J Z，Zhang X Q，Xie W M，et al.The enhanced effect of activated sludge attached to the roots of＼r，Pistia stratiotes＼r，on nutrient removal for secondary effluent[J].Water Science and Technology，2018：wst2018049.

[4] 沈耀良;王美敬;李勇;張維佳;費忠民;羅麟;黃勇;;沉水植物修復受污水體凈化效能的研究[J];蘇州科技學院學報（工程技術版）;2005，04，1-4.

[5] 王國祥;濮培民;張圣照;李萬春;胡維平;人工復合生態系統對太湖局部水域水質的凈化作用[J]， 中國環境科學，1998，10：14-19.

基金項目：

云南省大學生創新創業訓練計劃項目（S201710677023）

（作者單位：西南林業大學林學院）