基于生态下的水生植物水质净化功能探讨

摘要：水是生命之源，人类社会的快速发展引发了一系列生态失衡问题，尤其是水资源污染问题使人类生存与发展面临严峻的挑战。在污水治理过程中，由于波及面积大、污染因素复杂、治理需求不一，导致人为治理方式难以达到预期效果。为此，基于生态模式下的水生植物利用，逐步被赋予了特殊的使命，本文通过对北方常见水生植物的介绍，了解并阐述与水质净化机理，并总结出相应的生态应用建议，为污水治理的生态发展提供支撑。

关键词：水生植物;污水治理;净化机理;生态应用

中图分类号：S682.32

文献标识码：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20200215047

收稿日期：2019-12-18

作者简介：金秋（1980-），男，大专，园林工程师。研究方向：园林绿化景观设计施工。

引言

伴随社会的持续发展，生态环境问题日益受到关注，尤其是近年来的蓝藻污染、工业废水排放、水质富营养化等问题，给人类正常生活及生产带来了严重干扰，并逐步衍生出一系列社会问题。为适应现代水污染治理的需求，水生植物在污水治理层面的价值得到了深入的挖掘，以期利用自然生态循环机理，使污水治理回归到生态环节，在提升治理效率的同时节约人工成本。因此，生态视野下水生植物在污水净化中的应用受到了广泛研究与应用。

1 北方常见的水生植物

1.1 水生植物概述

水生植物（Hydrophyte）属于生态学名词，在1988年出版的《EPA湿地鉴别和描述手册》中，水生植物被定义为生长在以水为主的或者由于水分充足而周期性缺氧的基质上的大型植物，其范围覆盖水生植物及湿地植物。水生植物广泛分布于我国各水域之中，并扮演着至关重要的生态净化角色，为生态环境的平衡提供着基础保障。

1.2 水生植物的分类

根据水生植物的形态、习性及生理变化等特点，可以对水生植物进行适当的划分，以实现对水生植物更系统化的认知，其主要类型如下。

1.2.1 挺水植物

挺水植物是水生植物中的重要组成，其主要的特点是根系生长于水中泥土之下，而叶片及叶柄长出水面。一般而言，挺水植物都拥有较为发达的根系，采取茎与叶呼吸的方式进行养分转化;花色艳丽且体型较大，具备了一定的观赏性，在园林景观塑造中具有极高的应用价值。北方地区常见的挺水植物包括慈菇（Sagittaria trifolia）、荷花（Nelumbo nucifera）、芦苇（Phragmites communis）。

1.2.2 浮叶植物

一般是指根系生长于底泥之中，但由于茎部偏软而无法矗立，叶片或者花瓣处于半挺或漂浮于水面。其生长过程一般为先在水下生长，当叶片长出水面后浮于水面，一般具备发达的气孔，且叶片有较强的呼吸能力，以保障植物获取充足的营养。如芡实（Euryale ferox）、睡莲（Nymphaea albalinna）、荇菜（Nymphoides peltatum）等。

1.2.3 漂浮植物

主要是指根部不接触泥土且漂浮生长于水面的植物种类。由于漂浮植物根系无法固定，会随水流、风向等产生位移，在实践应用中应慎重选择。如茶菱（Trapella sinensis Oliv）、凤眼莲（Eichhornia crassipes）等。

1.2.4 沉水植物

指生长于水下的植物类型，有少量沉水植物能够在花期时伸出水面，这类植物主要以观叶为主。如狐尾藻（Myriophyllum spicatum）、黑藻（Hydrilla verticillata）和金鱼藻（Ceratophyllum demersum）等。

2 水生植物水质净化的机理

2.1 植物根系的吸收

植物根系是植物生长的根本依赖，也是获取营养物质的重要渠道。相对于部分植物的水质净化而言，水生植物可以利用根系的吸收功能，将水中的部分污染物作为营养来吸收利用，以大幅降低水中的污染物含量。利用根系吸收的途径主要分为2种，通过质体流途径，使污染物在植物蒸腾拉力的作用下，使其与水分同时到达植被根部;在溶解扩散作用下，使污染物直接到达植物根部，以达到对水中污染物吸收、转化的目的。

2.2 植物富集作用

根据水生植物的生长特性及水污染治理特点，其存在着显著的差异性。大部分水生植物的水污染净化功能中，都具有一定的富集作用，即将污染物中所含的重金属离子等有机物，利用根系吸收进入植物根茎，并将这些重金属离子富集于体内，以达到一定的水质净化效果。并且，部分水生植物根、茎、叶等部位，会对不同的污染物产生不同功能，如芦苇、香蒲等根部TN含量显著大于茎叶部，而根部的TP含量则小于茎叶部。与此同时，水中的重金属离子在水生植物内经历复杂的转变后，会与植物内生成的植物螯合肽（PC）发生螯合反应，从而为植物的后续生长提供保障。

2.3 微生物作用

微生物是世界上数量最为庞大的生物群落，大量存在于水生植物中，尤其是水生植物的根系部分能为微生物提供充足的养分，以促进其大量的生长并作用于植物内部，从而实现2种生物形态之间的生长平衡。借助植物中强大的微生物降解、代谢系统，可以将水中的有机污染物进行转化，如凤眼莲根系微生物具有降酚作用，并能够提高凤眼莲降酚效率和多酚氧化酶活性，以促进水体中的氮循环过程，有效促进水体中的氨氮平衡，以达到水质改良及净化的效果。

2.4 对藻类的抑制作用

藻类是自然水域中广泛存在的植物，与大部分水生植物一样，其生长营养的获取主要来源于水体，虽然水中的藻类同样具有一定的净化功能，但是一旦水中的藻类达到爆发的临界点，将产生相反的效果并打破水质平衡，造成更为严重的污染，因此水生植物对于藻类的抑制作用尤为重要。相较于藻类而言，水生植物在水质净化中具备一定的优势，可以实现更高效率的污染物转化，与藻类形成竞争关系，特别是对水中氮、磷等元素的吸收更为明显，也在一定程度上限制了藻类营养的获取，在保证水生植物有序生长的同时，抑制藻类的过度爆发，以达到更为显著的水质净化效果。

3 北方常见水生植物水质净化效果实验分析

3.1 實验水体

考验北方水质污染的特点及趋势，主要以生活污水及自然水体污染标本为主，并根据污染水体中的污染物浓度进行标定，实际初始深度值如表1所示。

3.2 实验植物

基于生态下的水生植物污染治理，需要将水质净化与植物景观实现融合，从而扩大水生植物的应用范围，使其成为现代水污染治理中的重要支撑。因此在实践中主要选择适宜北方生长的水生植物作为对象，包括慈菇、香蒲、芦苇、茶菱、凤眼莲等，具体的植物基本特征如表2所示。

3.3 实验结果评价

通过对北方常见水生植物水质净化实验分析，参与测试的慈菇、香蒲、芦苇、茶菱、凤眼莲等5种水生植物，对污染水质中的有机污染物具有显著的净化功能，通过对TN、TP、NH3-N、COD等含量分析可知，由于受不同水生植物所呈现的净化机理影响，经一段时间的净化后，所提供的污染水质中污染物含量低于空白对照污染水质，也同时表明水生植物具备显著清污能力，几种水生植物水质净化均值如表3所示。

综上所述，在水体净化中不同种类的水生植物具有其独特的优势，对不同污染性质的水体具有不同程度的净化作用。多种水生植物的组合有利于植物间的优势互补，对水体的净化作用总体效果更优于单种水生植物，而且净化效果更加稳定。因此，在利用水生植物对水体进行净化时，要在试验的基础上，根据污染物的化学和物理性质采取针对性的水生植物种植，以确保植物对水体的净化效果最大化。

参考文献

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（责任编辑 周康）