贵州喀斯特地区农村水污染问题及水体的植物净化

田 丹，李干蓉，方小宁

（铜仁职业技术学院，贵州 铜仁 554300）

贵州喀斯特地区农村水污染问题及水体的植物净化

田 丹，李干蓉，方小宁

（铜仁职业技术学院，贵州 铜仁 554300）

随着农村经济的发展，污染物排放量不断增加，农村水生态系统受到不同程度的污染。水生植物净化法是生态工程中应用效果好且费用较低的一种方案。该方法运用水生植物的自我净化功能来达到净化水质的目的，不仅可以实现污水的良性循环，还能产生一定的经济价值。本文主要介绍了贵州喀斯特地区农村水污染问题产生的原因以及水生植物净化法的实施路径，旨在将其更好地运用在农村水污染治理中，使农村水环境得到改善。

贵州喀斯特地区；农村；水污染；植物净化

党的十八大明确提出建设美丽中国的宏伟目标，其内涵在于时代之美、社会之美、生活之美、百姓之美、环境之美的生态和谐之美，而美丽乡村则是美丽中国的奋斗目标在农村实施的体现[1]。我国历来都是农业大国，农村生态系统在我国整个生态系统中占有十分重要的地位，加强农村生态文明建设是防止各个生态系统恶化的关键。贵州是经济欠发达地区，加快发展、摆脱贫困在很长一段时间仍然是贵州的首要任务，但是加快发展并不是盲目追求利益，而是在经济建设的同时，注重环境效益，也就是习近平总书记对贵州发展提出的“守住发展和生态 ‘两条底线’”。目前，农村生态环境的恶化已经成为制约农村经济社会发展的瓶颈，其中农村水污染问题制约着农村和农业的可持续发展。因此，分析贵州喀斯特地区农村水污染的主要污染物，根据前人的水污染治理实践经验，选取有效的治理措施，对农村水环境持续恶化现状的缓解具有现实意义。

1 贵州喀斯特地区农村水污染现状及原因

贵州喀斯特地区长期以来经济发展缓慢，偏远农村地区更是落后于其他省市。贵州农村人口较多，农民素质普遍偏低，加之基础设施薄弱，农村环境污染在很长一段时间都没有得到改善，尤其是农村水污染问题呈现越来越严重的趋势。导致贵州喀斯特地区农村水污染的主要原因有：

1.1 大量施用农药、化肥造成的农业面源污染

农业污染的主要来源就是农药和化肥。据统计，我国化肥的使用量是全世界平均用量的2倍[2]，但研究表明，我国化肥和农药被农作物吸收利用的只占到35%和25%左右[3]，其余都遗留在土壤中，导致土壤板结、酸化，造成耕地质量下降，N、P等营养物质大量流失。残留成分经由雨水或灌溉水冲击渗透至地下或流入地表水体中，导致水中的总矿化度、亚硝酸盐、重金属含量和N、P营养元素不断增加。我国中东部地区普遍存在化肥、农药过量施用造成的水体富营养化现象。

1.2 畜禽养殖业污染。

随着生活水平的提高，人们对肉、蛋、奶等畜禽类产品需求不断增加，这在一定程度上促进了农村畜禽业养殖量的提高，但也带来了畜禽粪便污水和废弃物的排放处理问题。我国农村地区养殖业快速发展，养殖场逐渐增多，但大多分散无序。据统计，我国有八成的养殖场缺少必要的污染防治措施，畜禽养殖粪便及污水中含有大量氮、磷等物质，排入水体后，使水生生物过度繁殖、溶解氧含量急剧下降，细菌总量超标，导致水质恶化，直接威胁水环境质量和生态安全。我国南方地区普遍存在畜禽和水产养殖过程中的排泄物对土壤和水体环境造成污染的现象。

1.3 生活污水及废弃物造成的污染

近几年，农村的环境保护力度略有加强，但困于农村居住地分散、难以集中处理生活污水，再加上农村经济、技术相对薄弱，缺少统一规划和处理，因此农村生活污水的处理依旧是个大难题。研究表明，绝大部分的生活污水被直接或间接排入水体中，农村生活污水及地面径流中的氮、磷对水体污染的贡献率分别达29%和34%[4]，生活污水已成为农村水环境污染的主要污染源。同时，生活垃圾的不当处理对水环境也有严重的破坏。生活垃圾中的塑料制品在使用之后难以降解，主要用填埋方式处理。而在农村，这些废弃物或被焚烧、或弃于河边、或聚集成小型垃圾堆，经长时间堆放的垃圾会产生大量酸性或碱性有机污染物，同时垃圾中的重金属也被溶解出来，形成垃圾渗滤液，在雨水的辅助作用下，这些污染物渗入地下水或流入周围河流，给水体带来严重污染。此外，水土流失、民众环保意识淡薄等原因也间接加剧了农村水污染问题的恶化。

2 不同污染水体常用的水生植物类型

目前，农村水污染治理技术大多是借鉴城市水污染治理技术的方法，但是农村不同于城市，农村的水污染治理面临着农村环保资金投入不足、污染治理设备欠缺、环境治理及管理专业人才匮乏等困难。因此，在农村水污染治理和水资源保护方面，要尽量做到成本低廉、节能环保、运行维护简单和处理效率高。为了达到这样的要求，对于环境承载量适宜的农村地区，可以利用天然水体或土壤自净能力处理废水，水污染治理的生态工程就是一项操作性较强的方法。生态工程是运用生态学、系统学和可持续发展原理，从工程实践出发，做到满足人们对利益的不断追求与对大自然的尊重，保护生态环境不受到破坏，是一种花费代价最小、对环境损害最小的技术。

经过走访调查，贵州喀斯特地区农村水污染的主要问题是水体富营养化，其次是重金属污染和有机污染。对于水体污染治理，采用植物净化污水的方法具有成本低、易管理、效率高、不造成二次污染等特点[5-6]。种植水生植物是利用水生植物吸收大量营养物质，或降解、转化有毒有害物质为无毒物质，在污水中种植大量耐污染及净化能力较强的水生高等植物，使其通过自身的生命活动将水中的污染物质分解转化或富集到体内，然后去除，恢复水中的养分平衡，同时通过水生植物的光合作用释放氧气，增加水中的含氧量，为根区微生物的生长、繁殖和污染物的降解创造条件，使水生系统形成良性循环，从而达到改善水质的目的。控制和修复水质的生态工程有很多，如人工湿地、植物缓冲带、生态浮（床）岛等[7-9]，而水生植物在生态工程中的作用是不可或缺的。不同水生植物由于其生长特性和对污染物的吸收效率不同，使得其净化水的作用有所差异。根据不同的污染水体，可以将常用的水生植物概括为三种类型。

2.1 对于氮、磷污染水体

当水中氮磷类营养物质增多到一定程度，超过水体的自净能力时，就会破坏水生生态系统的平衡，最终导致水体恶化。在N、P等污染较为严重的水域中，能够生长良好的水生植物有千屈菜、水生美人蕉、铜钱草、狐尾藻、凤眼莲、长鬃蓼、短叶茳芏、鸭趾草、空心莲子草和风车草等植物，这些都是较为常见的水生植物，都可以广泛运用于氮、磷污水的处理，可以达到防治水体富营养化的目的。其中，具有较好处理能力的有美人蕉、千屈菜、凤眼莲和铜钱草等。凤眼莲对于NH3-N的去除效率最佳，可达到98.97%。美人蕉对于TN和TP的去除率最佳，分别达到75.35%和83.48%[10]。

2.2 对于重金属污染水体

水体重金属污染主要有Cu、Pb、Cd、Zn、As、Hg等元素，它们主要来自农药、污泥和大气沉降等。研究发现，千屈菜、凤眼莲、香蒲和芦苇对Cu、Pb和Zn等重金属污染较为严重的水体的功效较为明显。茭白对Cu、Zn和Mn的富集量均达到60%以上，还有浮萍、水葱和凤眼莲等水生植物对重金属富集的功效是普通水生植物的2～3倍[10]。

2.3 对于综合污染水体

综合几种植物的吸收特性来看，适合处理氮磷及重金属综合污染水体的水生植物有：大薸、荻、菖蒲、芦苇、水生鸢尾、千屈菜、浮叶眼子菜、萍蓬草、香菇草和芦竹等植物[11-13]。综合能力较强的有千屈菜和芦竹等，其中千屈菜对于磷的去除率高达98%[14]。

3 水生植物选择过程中应注意的问题

近几十年来，采用水生植物来对污染水体进行净化和修复的案例在国内外都有出现，其在理论研究和实践应用方面也取得了丰硕的研究成果，但是在生产应用上以及规模化治理上还存在诸多问题。如何将水生植物净化方法推广到全国各地的受污染水生生态系统中还需进一步实践和探索，选用净化水生植物时需要注意以下问题。

3.1 应考虑后期的经济价值

在选择水生植物时，人们都希望在较短的时间内获得显著的效果，因而大多数都会选择生长速度较快的水生植物进行培养，但是如果没有充分考虑后期植物的利用，任其生长，则有可能引起植被过度增长，占领水域面积，最终使水体缺氧造成二次污染。所以，使用生长周期短、生长速度快的净水植物时，一定要考虑该植物的后期经济价值。由文辉等人在富营养化水体环境中轮种水雄菜和水芹，可从水体中去除掉TN 204.809/mZ·a和TP 24.629/mZ·a，同时又能够收获50 kg/m2的蔬菜，获得显著的经济效益和环境效益[15]。

3.2 注意外来物种对本地物种的影响

目前，我国研究者对本地水生植物的生长习性和净水能力以及修复效果等方面的研究尚不完善，缺乏相关实验数据。如果贸然采用外来水生植物净水，可能会产生外来物种入侵的不良效应。现研究的大多数外来水生植物具有生长快速并且净化效果好的特点，但是它的应用存在很大风险，如果处理不当，就有可能引起外来物种入侵。云南滇池水葫芦事件就是一个典型案例，这对本地水生植物的生存造成严重威胁，严重地可能会破坏本地的水生生态系统平衡，甚至可能危害到人类健康，所以原则上优先考虑使用本地水生植物。

3.3 要考虑水生植物的越冬问题

贵州地区冬夏两季温差较大，水生植物的生长状况会受温度的变化而变化，通常水生植物在寒冷条件下生长极为缓慢，一些浮水、挺水和浮叶不耐寒植物甚至出现死亡，其死亡的残体也很容易引起二次污染。因此在实践应用中，可以采取一些简便的防寒技术手段，来维持水生植物的生长或者选用耐寒能力强、净化效果好的水生植物。周金波等人研究发现，在冬季低温条件下，大聚藻、香菇草、鸢尾、黄菖蒲对水质净化具有良好的效果[16]。

3.4 采用多种水生植物组合来提高净化效果

通常情况下，一种植物一般只能够吸收、降解一种或者有限的几种环境污染物，而对于其他一些浓度高的污染物则可能会引起植物中毒，从而影响到植物的修复净化能力，这使得该技术的推广具有局限性[14]。目前的研究大多数是研究每种水生植物各自的净水能力，实际应用过程中，单一地使用某一种水生植物净化污水的效果不佳，因此对净水植物的选取进行组合搭配，选取最佳净水方案，是接下来需要进一步研究的内容之一。例如，陈欢等人研究了美人蕉、菖蒲、香蒲、水葱、梭鱼草、香姑草、凤眼莲、水鳖、狐尾藻等9种观赏价值高、适应能力强的水生植物，将他们配置成5种不同的植物组合类型。研究发现，“香菇草+美人蕉+香蒲”和“水鳖+香蒲+梭鱼草”观赏价值高，对水体中营养物质去除快，净化效果稳定[17]。

4 结语

综上所述，对于贵州喀斯特地区农村水污染治理的方案，原则上是以生态工程为依托，结合本地水质的具体情况，重点考虑水生植物净化法。在选取净化植物时，注重植物对区域生态系统的影响，总结前人的宝贵经验，因地制宜，探索出成本低、易管理、效率高、不造成二次污染的可持续发展方案。

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Rural Water Pollution in Guizhou Karst Area and Plant Purification of Water

Tian Dan, Li Ganrong, Fang Xiaoning
(Tongren Polytechnic College, Tongren 554300, China)

With the development of rural economy, the pollutant discharge is increasing, and the rural water ecosystem is polluted to some degree. The purification method of aquatic plants is a kind of project with good effect and low cost. The method uses the self purification function of aquatic plants to achieve the purpose of purifying water quality, not only can realize the benign circulation of sewage, but also can produce certain economic value. This paper mainly introduces the causes of the problem of water pollution in Guizhou rural areas of Karst and the aquatic plant purification method to the implementation of the path, it will be better to use in rural water pollution control, to improve rural water environment.

Guizhou Karst area; rural; water pollution;plant purification

TU724

A

1008-9500(2017)06-0032-04

2017-03-25

田丹（1986-），女，土家族，贵州铜仁人，硕士研究生，讲师，研究方向：环境生态。