水体磷胁迫对湿地植物大薸修复技术的影响研究

梁小喧 段旭

摘要：水体磷污染是世界所面临的重要环境问题之一，如何防治水体磷污染已经成为我国水环境保护的重要课题。而植物修复技术是利用特定的植物对某种环境污染物的吸收、超量积累、降解、固定、转移、挥发及促进根际微生物共存体系等特性，降低或清除环境污染物，使污染环境得以恢复的科学与技术，具有成本低廉、操作简单、对环境友好等优势给水体磷污染提供了最佳的选择，其修复机理包括吸收作用、富集作用、沉降、吸附和过滤作用、生化作用，对此，寻找理想的磷富集型濕地植物是磷污染水体植物修复技术应用的基础和关键。。

关键词：磷污染;植物修复

自然界中湖泊、河流、海洋等水体受污染范围广、污染物多而复杂，因流动性难于控制，水生植物修复富营养化水体既能利用水体自身资源，还能增加水体多样性，并结合水中动植物、微生物加强水体自净能力。氮、磷元素的增加时引起水体富营养化的主要因素，贫营养水体的P/N含量为8/312mg/m3，中营养水体P/N为20/500mg/m3，富营养水体P/N为80/1000mg/m3，可知磷元素是控制水体富营养化的主要因子;对我国富营养化水体的调查显示，80%水体受磷元素控制。

水体富营养化已成为世界性的环境问题，近年来利用水生物修复技术[1] ，在治理营养化水域方面取得一定的效果。大薸[2] （学名：Pistia stratiotes）又名水浮莲、水芙蓉、肥猪草，隶属天南星科大薸属植物大薸（Pistiastratiotes L.），多年生漂浮性的水生草本植物，植株根系发达，生长、繁殖迅速，易于管理，可以吸收水体中大量营养物质，对营养化水体和污水处理具有重要作用。人工湿地[2] 是模拟自然湿地的生态系统，基本原理是在人工湿地填料上种植特定的湿地植物，建起一个人工湿地生态系统，利用湿地系统过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解等作用，将富营养化湖泊和水体中的污染物物质和营养物质吸收分解，从而使水质中总氮、氨氮、硝态氮、总磷、磷酸根、COD（化学需氧量、Chemical Oxygen Demand）六大指标得到去除。总之，水生植物处理富营养化水体不仅投资少，运行费用低，还有处理污水中营养物质（N、P）及其他污染物等方法简单，易操作;植物资源可回收利用，并获得-定经济效益;环境扰动少;有较高美化环境价值易为社会接受等优点。另外，它同样有不足之处：（1）植物系统易遭虫害，应注意防虫;（2）植物的枯枝败叶易造成营养释放，应注意及时清理，另外植物死亡后应该及时收集和栽种;（3）在冬季多数植物地上部分枯死，净化效果有所降低;（4）植物净化系统一般占地面积较大。如果能发挥其优点克服其应用中的不足，将分子生物学的方法应用于植物修复的研究，提高修复效率是目前亟待解决的问题。

1.国内外研究现状和及未来发展趋势

1.1国内发展趋势

我国利用水生植物净化水质的研究始于20世纪70年代中期;研究的重点为静态条件下单一物种及多种植物配植、动态条件下水生植物对污染物浓度较高的污水的净化作用。ZHou[3] 等利用水生植物系统处理北京动物园的废水，改善废水水质，TN和TP分别减少58%和38%;沈耀良[4] 等对金鱼藻、伊乐藻、苦草3种沉水植物净化污染水体效果进行试验研究，结果表明，可使NH4-N和TN分别由1.10-1.30、3.70-4.60mg/L降至0.10-0.15、0.71-1.02mg/L，PO43-和TP分别由0.06-0.08、0.45-0.47mg/L降至0.014-0.018、0.03-0.071mg/L。1998年，王国祥[5] 等采用漂浮、浮叶及沉水植物塘相间连接，实现了对太湖局部水域水质较理想改善。

1.2国外研究进展

近些年来发展起来的以水生植物为核心的生态浮岛和人工湿地为利用植物修复技术处理污水提供了多种可行的方案。人工浮岛是1979年由德国HOEGER提出并成功建造，20世纪90年代中期得到日本科学家广泛认同并被应用于湖泊治理。20世纪80年代，美国根据相同原理开始利用鱼类养殖废水水培生产生菜、西红柿，草莓和黄瓜等蔬菜及风信子等花卉。NATHALIE等用水培系统飘浮栽培毛曼佗罗净化修复生活污水，取得了较好的效果。

1.3未来发展趋势

水生植物在处理富营养化水体中的研究已经很成熟，在很多研究中作者对水生植物大藻吸收氮、磷的处理利用效率的基础上选择大藻为研究对象。通过适当的人为调控环境因子使用于净化水体的人工湿地植物适应能力、去污能力达到比较理想的状态。

对湿地植物湿地植物的要求是耐淹、生长期长、根系发达、良好的富集作用及景观。总之，利用水生植物修复污染水体为我国及世界其他地区日益恶化的水环境提供了一个切实可行的解决办法，具有良好的研究和应用前景。

对于我国的水环境污染问题，只有从生态的角度修复和重建生态系统，恢复河流的自然属性。参考自然界水体中水生植物群落，建立小型综合人造谁大亨植物群落，研究利用多种水生高等植物搭配和水生植物组建人工湿地复合生态系统来治理水体富营养化，弥补单一物种季节性枯萎，净化目标单一等不足。

参考文献：

[1] 孙向辉.水体富营养化及其植物修复技术研究进展[J].安徽农业科学，v.42;No.451（18）：5902-5905.

[2] 张德喜.不同人工湿地植物对生活污水净化效果研究[J].基因组学与应用生物学，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;张维佳;费忠民;罗麟;黄勇;;沉水植物修复受污水体净化效能的研究[J];苏州科技学院学报（工程技术版）;2005，04，1-4.

[5] 王国祥;濮培民;张圣照;李万春;胡维平;人工复合生态系统对太湖局部水域水质的净化作用[J]， 中国环境科学，1998，10：14-19.

基金项目：

云南省大学生创新创业训练计划项目（S201710677023）

（作者单位：西南林业大学林学院）