水生植物对污废水净化作用研究进展

于菁　黄亚惠　万蕾

摘要：指出了水生植物种类繁多，适应性各异，对污废水具有不同程度的净化效果。总结了近年来水生植物净化污染地表水、生活污水和养殖废水以及工业废水等应用现状，提出了应用中需要注意的问题，探讨了今后的发展方向，以期为水生植物的应用提供参考。

关键词：水生植物;污废水;净化作用

中图分类号：X52 文献标识码：A 文章编号：16749944（ 2020） 2-0077-03

1 引言

随着经济的快速发展，污水的产生量越来越多。无论是各种类型的工业废水还是城镇生活污水，经过处理后最终都进入了地表水，即使是达标排放的污废水对地表水仍然存在污染，因此，对于污废水的治理刻不容缓。利用水生植物来净化污废水具有经济、高效，不产生二次污染等特点，得到了越来越多的关注。本文分析了近10年来，我国科研工作者利用水生植物净化污废水的研究现状，对水生植物的作用进行了总结与展望，为水生植物的应用提供参考。

2 水生植物对地表水体的净化作用

目前，利用水生植物净化修复富营养化水体的应用较多，主要利用水生植物吸收、降解水体中的氮磷营养物质以及抑制藻类生长等[1-4]。除此之外，藕翔[5]研究了几种水生植物对黑臭水体的修复效果，对溶解氧含量修复的效果为：美人蕉>苦草>凤眼莲，对透明度为：凤眼莲>美人蕉>苦草，对水体中COD的去除效果为：美人蕉-苦草>凤眼莲。纪庆亮[6]研究表明，菹草、西伯利亚鸢尾、美人蕉对氨氮耐受较好，在冬季低温条件下净水效果：菹草>美人蕉>西伯利亚鸢尾。孙萍、赵卉琳、刘小川等研究了几种水生植物对含盐量较高的地表水的氮磷去除效果。在盐胁迫下芦苇对氨氮去除率比香蒲平均高2. 7%，香蒲净化总磷效率平均高于芦苇7.3%[7];芦苇、千屈菜和香蒲为最耐盐植物，水葱、荇菜、黄花鸢尾和黑三棱次之，梭鱼草和睡莲的耐盐能力最差[8，9]。对于重金属污染的地表水，郭晖等[10]认为花叶芦竹、石菖蒲、水生鸢尾对不同浓度铅污染水体均有一定的适应性和净化效果，表现为石菖蒲的适应性较强，花叶芦竹净化效果最好。高军侠等[11]研究发现，在实验条件下，30 d后睡莲和梭鱼草对Cu全量的去除率分别为89%和58%。

3 水生植物对生活污水和养殖废水的净化作用

生活污水含有較多的有机物和氨氮等，还含有肥皂和洗涤剂以及病原微生物、寄生虫卵等;养殖污水中含有大量环链有机化合物（高浓度COD）、叠氮类无机化合物（尿酸）和氨氮、悬浮物等，这些污染物在一定的浓度范围内，不会对水生植物的生长产生抑制作用，因此可以利用水生植物来净化生活污水和养殖废水。对于生活污水的净化作用，张倩妮等[12]筛选了29种水生植物，对模拟农村生活污水出水进行净化能力比较，实验水体TN浓度为31 mg/L左右，TP为3.9 mg/L左右，发现凤眼莲对TN、NH3-N、TP的净化在短期内具有明显效果，芦苇和香蒲在试验后期对TP净化效果较好。郭鑫等[13j研究了几种挺水植物对生活污水中氨氮的去除作用，认为对高氨氮（氨氮浓度为20～50 mg/L时）去除率最高的是再力花，再力花、东方香蒲和风车草可以作为处理农村生活污水脱氮型潜流人工湿地的植物。刘少博等[14]研究发现沉水植物狐尾藻对N、P具有超高的吸收能力，对高浓度氨氮耐受能力最强。杨珏[15]研究发现菖蒲对生活垃圾渗滤液尾水的除磷能力最强，黄菖蒲对渗滤液尾水的除氮能力最强，而再力花对尾水的COD去除能力最强。

关于养殖废水，丁飞飞等[16]研究了黄鸢尾在牛场废水不同稀释浓度下的耐受性，当牛场废水浓度高于T3水平（15：1稀释）时，表现出生长受抑制，一周之后，黄鸢尾对COD、NH4+ -N、TN和TP的去除率均可以达到50%以上。刘作云、彭忆兰等[17.18]研究了芦苇、水葫芦、蕹菜3种单一水生植物及芦苇一水葫芦组合、芦苇一蕹菜组合对不同浓度养殖废水中化学需氧量和氨氮的去除效果，对CODcr和氨氮的去除能力为：芦苇一水葫芦组合>芦苇一蕹菜组合>水葫芦>蕹菜>芦苇。董文斌和吴晓梅等19.20]研究了狐尾藻对养殖废水和生猪养殖场沼液的净化作用，发现其对NH4+ -N、TN、TP、SS及COD等去除率均可以达到60%以上。龚龙等[21]研究了伊乐藻和水花生对螃蟹池塘中总氮、总磷的净化效果，单位生物量的水花生对总氮、总磷的平均去除率都略高于单位生物量的伊乐藻。还有研究[22]发现水葫芦、水芹、金鱼藻和苞叶芋4种水生植物对模拟渔业养殖水样中环丙沙星、恩诺沙星、呋喃唑酮、氯霉素和孔雀石绿等5种禁用渔药均有一定的去除作用。

4 水生植物对工业废水的净化作用

工业废水的种类繁多，污染物浓度高，不同污染物性质差异大，处理难度大。传统的工业废水处理方法包括物理法、化学法和生物法，而生物法主要是利用微生物的新陈代谢功能，去除污水中的污染物。近年来研究发现，水生植物能净化污水的种类越来越多，应用也越来越广，已经由净化生活污水和地表水发展到工业废水。关于对工业废水中重金属的去除作用研究，王颖[23]在锰矿区发现的一种爵床科水生植物Hygrophilapolysperma（ Roxb.） T. Anderson，在5 mg/L锰胁迫时，该植株经14 d水培后，培养液中未检出Mn，在初始浓度为60mg/L时，对锰的去除率为40%左右。李瑞玲[24]和何芳芳等[25]研究发现水葱、灯芯草、芦竹、黄菖蒲最适合用于处理含铜废水;野茭白、菖蒲、香蒲、芦苇、黄花鸢尾适合用于处理含锌的废水;水竹芋对铅的去除效果最好，而鸢尾、菖蒲、水葫芦这3种植物不适合处理高浓度含铅废液[26]。石菖蒲和水芹对Cr、Zn、Mn 3种重金属去除效果也比较好[27]。另外，凤眼莲对电镀废水中重金属的去除率在80%以上[28]。关于对有机物及氮磷的去除作用，栗霞[29]研究发现，6种水生植物对焦化废水中COD的去除能力由大到小依次为：芦苇>轮藻>豆瓣菜>红寥>刚毛藻>菹草，对氨氮的去除能力由大到小依次为：轮藻>芦苇>豆瓣菜>刚毛藻>红寥>菹草。董晓丽[30]研究发现，废水中苯酚浓度低时（<6 mg/L），脆弱刚毛藻对其的去除率可达到89%，而对枝轮藻对苯酚的最大耐受浓度可以达到300 mg/L。程丽芬等[31]研究发现，水麦冬、三棱水葱、石菖蒲、香蒲、芦苇5种水生植物对矿井废水中总氮、总磷和化学需氧量的净化效果明显，综合考虑去除效果和去除速率，香蒲、芦苇和三棱水葱好于水麦冬和石菖蒲。

5 总结与展望

利用水生植物净化污废水，成本小、不会对环境产生二次污染，这些显著的优越性使水生植物在治理受污染水体方面有广阔的应用前景。从前文的分析中可以看出，目前应用较多的水生植物有美人蕉、芦苇、香蒲、再力花、鸢尾等挺水植物，狐尾藻、轮藻、菹草等沉水植物，以及睡莲和水葫芦等浮叶和浮水植物。这些植物均是常见种类，对污废水中的氮磷、有机物、重金属等具有一定的净化效果[32]，应用也越来越广泛。

但目前，植物修复工业废水以及重金属污染水体尚处于对超富集植物的筛选和研究阶段，用于工程应用的并不多见。对水生植物的应用，应注意以下3点：

（1）高效种类的筛选，对于污废水的净化，各地区应因地制宜，尽可能多的筛选本土物种，提高植物的成活率和净化效果。

（2）外界环境因素的影响，水生植物的生长除了受水质条件的影响，与气温、光照等密切相关，在应用的时候要注意外界环境因素的影响，在保证植株成活率的基础上研究其净化效果。

（3）后续管理，水生植物的生长具有一定的周期，如果对死亡水生植物残体不进行合理处理，任其留在水体中，易造成二次污染。在今后水生植物的应用中，应采用多学科交叉融合、多方位、多层次的科学研究手段，坚持理论与实践相结合，探索水生植物对污染物的耐受机理，筛选出更多具有应用价值的植物品种，缩小水生植物在净化污废水方面的应用限制。

参考文献：

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作者简介：于菁（1998-），女，徐州工程学院环境工程学院学生，从事污染防治方面的研究。

通讯作者：万蕾（1981-），女，博士，副教授，主要从事水环境污染防治与生态修复方面的研究。