水生植物在水污染治理中的應用分析

摘要 水作為萬物之源，一旦出現水體污染，必定會限制農業、工業的發展速度，影響人類的生活質量，還會對人們的身體健康帶來危害。因此，社會各界對水污染的治理工作極為重視，污水處理相關事宜被推上了日程。水生植物除了擁有凈化水體的優勢，還能起到保護生態系統、美化周邊環境的作用。所以，將水生植物用于水污染問題的治理，有助于推動社會持續健康發展。基于此，闡述了水生植物生態功能和水生植物系統主要運行方式，并就水生植物在水污染治理中的具體應用做了詳細探討，旨在更好地將水生植物運用于水污染治理中，提高水污染綜合治理效果。

關鍵詞 水生植物；水污染治理；應用

中圖分類號：X52 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2023）05–0152-03

Application Analysis of Aquatic Plants in Water Pollution Control

Zhao Pan et al（Jiangxi Academy of Forestry Sciences， Nanchang， Jiangxi 330013）

Abstract As the source of all things， once water pollution occurs， it will certainly limit the development speed of agriculture and industry， affect the quality of human life， and also harm people’s health. Therefore， all sectors of society attach great importance to the treatment of water pollution， and matters related to sewage treatment have been put on the agenda. In addition to the advantages of purifying water， aquatic plants can also protect the ecosystem and beautify the surrounding environment. Therefore， the use of aquatic plants in the treatment of water pollution will help promote the sustainable and healthy development of society. Based on this， this paper expounds the ecological function of aquatic plants and the main operation mode of aquatic plant system， and discusses in detail the specific application of aquatic plants in water pollution control， aiming at better applying aquatic plants in water pollution control and improving the comprehensive treatment effect of water pollution.

Key words Aquatic plants; Water pollution control; Application

近年來，我國城市化進程加快，由此產生了大量的生活污水、工業廢水，這些水資源大多未經處理，直接流向生態環境，在造成水污染的同時，還會影響生態平衡。水體污染源成分較為復雜，污染源越多，意味著治理難度越大，采用傳統水資源治理方法，不僅會耗費大量資源，成本較高，而且治理速度緩慢，治理效果差強人意[1]。水污染治理是一項長期而又艱巨的任務，因此，探索更為科學的治理措施顯得尤為迫切。其中，利用水生植物治理水污染具有能耗低、投入少、無污染等優勢，受到更多專家學者的青睞，也得到越來越廣泛的推廣與應用。

1 水生植物分類及生態功能概述

水生植物通常是指能在水中生長的植物，一般根據水生植物的生活方式可劃分為挺水植物、浮葉植物、沉水植物、漂浮植物、濕生植物5類（表1）。水生植物的生態功能主要表現在：首先，可有效降低水體表面風速，有利于水體懸浮物的沉積，增加水體與植物的接觸時間，從而降低水體濁度。其次，水生植物往往根系發達、生長速度快，能吸收水中的有害物質，過濾微生物，釋放氧氣和礦物質，從而很好地改善水質。最后，作為生態植物的重要組成部分，水生植物光合作用強，可短期保存植物生長中的營養物質，促進水生植物的代謝與更新，能將光能轉變為有機能。

2 水生植物污水處理系統主要運行方式

利用水生植物進行污水處理，通常具備操作簡單、成本投入低、綜合效益高等優勢，同時，能與自然生態系統有機融合，兼顧經濟效益和生態效益。目前，水生植物污水處理系統大致分為3種。

2.1 挺水植物污水處理系統

主要應用于自然濕地與人工濕地，污水處理范圍包括城市生活污水、工業生產廢水及通過降雨產生的徑流，利用植物凈化能力將產生的污染物進行吸收并轉化。例如，燈芯草具有較好的污水凈化效果，有研究發現，其對人工污水中凱氏氮的去除效果不隨季節的變化而變化，去除率可達95%以上[2]。

2.2 漂浮植物污水處理系統

該系統依靠植物和微生物的共同作用凈化水質，污水處理范圍包括城市生活污水、工業生產廢水、降雨徑流及被污染的天然水資源。利用漂浮植物根系的截留、吸附、吸收和水生動物的攝食及微生物的降解作用，達到水質凈化的目的。例如，浮萍可以大量吸收工業廢水中的重金屬元素，同時，有效分解污水中的營養鹽類和多種有機污染物[3]。

2.3 沉水植物污水處理系統

主要用于被污染的天然水體中，利用沉水植物在生長過程中吸收水體營養物質的作用，包括氮、磷等，修復水生態，其也是治理水體富營養化的有效途徑。例如，苦草、馬來眼子菜、金魚藻可有效去除水體中總磷、總氮、氨氮等物質，可作為河道水體生態修復優先選用的植物。同時，較多研究表明，有沉水植物生長的區域，水體大多清澈；缺少沉水植被的水體，往往渾濁或長藻，水底荒漠[4]。

3 水生植物在水污染治理中的具體應用

3.1 人工濕地污染治理

我國人工濕地最早出現于20世紀70年代，由于使用和后期維護難度較小，還能為各種野生動植物提供棲息地，能有效促進生態環境可持續發展，因而應用頻率較高。近年來，隨著經濟社會的持續快速發展，人工濕地建設與維護迎來了前所未有的發展機遇，如何全面考量水生植物對人工濕地水生態恢復的影響、增強人工濕地整體效果，成為業內關注的焦點。

水生植物在人工濕地污染治理中的應用主要表現在4個方面[5]：其一，吸收水體中的污染物。水生植物可直接吸收人工濕地中的各類污染物質，分解轉化有機氮等物質，形成不具有危害性質的營養物質。根系相對發達的水生植物，可除去砂土中的氮磷物質；浮水類水生植物可除去水中的營養物質；大型挺水植物可有效濾除有機微粒等物質。

其二，有效降解微生物。將水生植物種植在人工濕地中，會形成網絡狀的根系，既可用于調整控制水生態中的含氧量，防止水生態失衡，又可有效吸附水生態中的微生物，實現水體物質轉換的吸收與利用。

其三，吸附與沉降污染物。水生植物對創造和維持良好的濕地環境具有不可替代的作用。在光合作用的影響下，既能降低污染物指標參數，又能提升微生物降解環境的穩定性。

其四，抑制藻類植物生長。藻類植物往往決定了人工濕地水生態環境質量，大面積藻類植物的覆蓋會搶占水體微生物的生存空間，還會爭奪營養，破壞水體生態平衡。而水生植物的應用，不僅能與藻類植物競爭營養物質，還能遮擋藻類植物正常生長所需的光照資源，從而有效抑制藻類植物生長，維持水體營養平衡。

3.2 水生態修復

植物修復是生態修復技術中的一種，可使生態恢復至原始狀態。針對水域，多采用水生植物進行修復。通過水生植物富集水中的重金屬，降低水中的氮、磷等，能有效改善水質，修復后的水域生態可恢復至原始狀態。影響水生植物水生態修復的環境因素有3個[6]：一是光照。光照是影響水生植物水生態修復的關鍵因子，對水生植物存活和生長有著重要影響。同時，光照還會直接影響水生植物釋放化感作用，影響化感活力。二是溫度。水溫決定了植物的萌發和休眠，水溫度會影響水生植物的代謝，不同溫度下，水生植物的光合速率會有明顯差異。三是營養鹽濃度。其是水生植物生長的影響因子之一，也是對水生植物恢復的限制因子，通常情況下，貧營養水體或輕度富營養化水體中氮、磷的缺乏會限制水生態修復。

3.3 處理穩定塘污水、工業廢水、城市生活污水

3.3.1 穩定塘污水 穩定塘主要通過人工操作的方式，將土地改造成新的池塘。不同于普通池塘，穩定塘擁有凈化功能，而且在池塘周邊設置了相應的保護層，能有效保護池塘內部環境。將水生植物種植在穩定塘內，利用人工控制生物氧化的過程處理污水，保證污水凈化效果。這種方式處理水污染，具備規模簡單、效果好等特點，因此，被廣泛應用于中小型污水處理領域[7]。此外，由于穩定塘污水處理能與菌藻共同凈化水質，使用后可以有效改善水體質量，在處理農業、工業、生活污水的過程中，都有明顯效果。

3.3.2 工業廢水 近年來，隨著我國經濟發展水平的顯著提高，國家日益強調生態文明建設的重要性，對于保護環境，工業廢水處理比城市污水處理更為重要。目前，我國大部分企業處于轉型升級過程中，部分企業為了追求經濟效益，只注重生產效率的提升，而忽略了對環境的保護，將許多未經處理的工業廢水直接排出，造成對水資源的嚴重破壞，導致水體富營養化日益嚴重。在水污染治理中，利用水生植物處理工業廢水是一項重點工程，工業廢水一般蘊含大量的污染物、重金屬等，水生植物可有效吸收、聚集重金屬離子與有機物質，有研究表明，水生植被的根系能有效阻止重金屬離子朝莖葉位置傳輸。

3.3.3 城市污水 隨著我國社會的發展與進步，城市化進程加快，生活的城市環境也有所改善。水資源作為人類賴以生存的重要資源，一旦出現問題，將嚴重影響人們的生產與生活，甚至會阻礙城市化的發展進程。城市污水中的成分相對復雜，既包括工業廢水中出現的重金屬污染物、有機物，又包括各類病毒、病菌，這些有害物質混合起來，危害程度會更加嚴重。人們基本上都在城市開展生產生活活動，城市污水處理不到位，將會流向自然水體，人們一旦使用污染的水資源，將直接影響身體健康。

首先，可能會引起癌癥，以砷、鉻為代表的化學物質，與其他多環芳烴、鹵代烴污染的水體混合后，有可能成為水中的懸浮物，也有可能被底泥吸附在水生植物的體內。如果人類長期飲用該類型的水，或者食用一些含有該類物質的生物體，就有可能引發癌癥。

其次，極易引起急性與慢性中毒。如果水資源被一些有毒的化學物質污染后，人們飲用該類型的水或者食用制作而成的食品，極有可能出現中毒現象。

再次，間接影響人體健康。污水處理工程項目中，盡管有部分污染物經過水的混合后，降低了危害程度，但也會使水資源出現臭味、泡沫等，影響其正常使用。同時，銅、鋅、鎳等物質會影響微生物的正常生存與生長，從而限制水中有機物的分解與氧化，以此降低水體的自主凈化功能。

最后，可能會引發各類水資源的傳染病。例如，人、畜糞便等生物產生的污染物，可能造成傷寒、霍亂等腸道內傳染病，這基本上都是經過水體污染而產生的。

將水生植物應用于城市污水治理，通常將水生植物結合人工濕地、池塘等方式綜合運作，以改變出水水質的方式凈化水體，具有低成本、高環保、操作簡便等優勢。例如，將浮萍塘與穩定塘2種系統結合運用，浮萍塘能防止藻類物質生長，穩定塘可杜絕細菌產生，從而達到凈化水質的目的。

3.4 修復生態景觀

生態景觀主要是由以水文氣候為代表的地理景觀、動物植被為代表的生物景觀、土地利用為代表的經濟景觀，與歷史、文化的人文景觀組合而成的多角度復合生態體。為了保護水體生態環境，會特別針對河水、湖泊等生態景觀進行修復，以增強河道排水能力。采取清理淤泥等修復水生態措施，降污凈化、改善水質，在此基礎上，不斷改進生物群落結構，以增加生物多樣性的方式，增強生態景觀觀賞效果，體現出社會效益與生態效益，以此維護生態系統的和諧穩定，搭建起具有觀賞功能、實現可持續發展的生態景觀系統。

生態景觀憑借著觀賞的優勢，近年來被廣泛應用于城市景觀設計，如果生態景觀水體環境遭到污染，會降低其觀賞效果。由于水生植物可以起到凈化水質的效果，在實施生態修復過程中，種植水生植物是一項重要的方式。以公園小型湖泊為例，其屬于典型的生態景觀，可在湖泊種植挺水植物、浮葉植物等，能有效提升生態環境的觀賞性，為了實現生態循環，還可在湖泊中養殖魚、蝦等動物，在提升生態系統穩定性的同時，能進一步凈化水質。

4 結束語

近年來，隨著水污染問題日益嚴重，水污染的科學治理顯得尤為重要。傳統水污染處理技術往往投資大且需要投入大量的化學品，既會產生有毒有害物質，操作不當還會進一步加劇水污染，而利用水生植物治理水污染，具有成本低、污染治理效果良好、有利于維護生態環境的優勢，從而得到廣泛運用。為了更好地利用水生植物治理水污染問題，需要對水生植物分類、生態功能、系統運行方式及在不同場所中的具體運用進行深入分析，從而充分發揮水生植物的作用，形成優美、穩定、干凈的水生態系統。

參考文獻

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[3] 常寶亮，吳春滿，陳劍鷹，等.鉛、鎘脅迫下4種沉水植物的生長和生理響應[J].人民長江，2022，53（12）：50-55.

[4] 李曉紅.水生植物在水污染治理中的應用：評《水體凈化與景觀水生植物工程應用》[J].人民黃河，2021，43（9）：178.

[5] 李善升.水體污染治理中水生植物應用探討[J].資源節約與環保，2019（6）：79.

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[7] 王世歡，張生，武蓉，等.寒旱區湖泊浮游植物特征及其對營養狀態的指示作用[J].中國環境科學，2023，43（1）：311-320.

責任編輯：黃艷飛