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1、水生植物处理污染水研究现状及应用前景李俊,李科林(中南林业科技大学资源与环境学院,湖南长沙410007)摘要综述了水生植物处理污水的处理机理和处理效果,介绍了水生植物在污水处理中的应用现状和独特的优点及广阔的应用前景。关键词水污染;污水处理;水生植物我国是一个水资源短缺的国家,全国城市中有一半以上缺水。随着工业化及城市化的进展,工业废水及生活污水的排放不断增加,导致河流与湖泊水质生态恶化,污泥淤积,恶臭产生,从而引发出一系列的环境问题[1]。为解决流域内河流与湖泊的水污染问题,建设工业废水处理厂及城市生活污水处理厂是一种非常有效的措施,但需巨大的投资。另外,从世界各
2、国的经验来看,仅靠此种对策仍很难使已恶化的水环境得以完全修复,尤其是对富营养化的水体。水生植物污水处理技术作为一种与污水处理厂处理污水技术互补的水处理技术,以其投资少、运行维护费用低、没有二次环境污染,且能够改变生态和景观环境质量的优点而日益受人们青睐。1水生植物处理污水研究现状1.1水生植物处理污水的机理水生植物能吸收和富集水体中的有毒有害物质,并且在植物体内的富集含量可达到污染物在水中浓度的几十倍、几百倍甚至几千倍以上,对水体能起到很好的净化作用[2]。1.1.1吸附、过滤、沉淀作用。覆盖于湿地中的水生植物,使风速在近土壤或水体表面降低,从而有利于水体中悬浮物的
3、沉积,降低沉积物质再悬浮的风险,增加水体与植物间的接触时间,同时还可增强底质的稳定和降低水体的浊度[3]。根系表皮细胞由于进行新陈代谢,死亡后在微生物的作用下分解为腐殖质等物质。这些物质和植物生长过程中分泌的物质含有一系列特殊的功能团,它们对含各种基团的化合物都有很强的吸附能力,当水流经时,不溶性胶体会被根系粘附或吸附,起到过滤的作用,从而将水中的悬浮物质和有机碎屑沉降下来[4]。1.1.2吸收作用。高等水生植物在生长过程中需要吸收大量的氮、磷、二氧化碳和有机物等营养物质,它们不仅可以通过根部吸收沉积物中的营养盐,还可通过茎叶吸收水中的营养盐。这对调节水体的pH值、
4、溶解氧乃至水温,稳定水质都有重要意义。水生植物根系分泌的特殊有机物能从周围环境中交换吸附重金属。被吸附的重金属离子小部分通过质外体或共质体途径进入根细胞,大部分金属离子通过专一或通用的离子载体或通道蛋白进入根细胞。吸收在根系内的作者简介李俊(1983-),男,湖南衡阳人,研究员,从事水污染处理研究。收稿日期2007-07-07重金属主要分布在质外体或形成磷酸盐、碳酸盐沉淀,或与细胞壁结合[5]。1.1.3微生物的辅助作用。微生物对各种污染物的降解在污水处理系统中起着非常重要的作用,如在氮的去除过程中,尽管有植物的吸收作用,但硝化和反硝化仍然是主要的去除机制[6]。在
5、水生植物的系统中,水生植物的根系区域为微生物的代谢提供了必要的环境。水生植物通过植株枝条和根系的气体传输和释放作用,能将光合作用产生的氧气或大气中的氧气输送至根系,部分供植物呼吸,部分通过根系向根区释放,扩散到周围缺氧的环境中,在还原性的底泥中形成了氧化态的微环境,加强了根区微生物的生长和繁殖,促进了好氧生物对有机物的分解,并有助于硝化菌和反硝化菌的生长[7]。大量的反硝化菌,能利用丰富的氮源和碳源,进行强烈的反硝化反应,最终部分氨氮以氮气的形式去除[8]。而根区以外的区域则主要是适于生长厌氧微生物群落,进行厌氧降解。因此,植物的生长代谢直接关系到污染物的降解。种植
6、水生植物后,水生植物的根系会产生优势菌种,而这些菌种能将有机的、不溶的物质降解为无机的、可溶的物质让植物直接吸收利用。此外,水生植物的根系还可分泌能促进嗜磷、氮细菌生长的物质,进一步促进氮、磷的释放和转化。1.2水生植物污水处理的效果1.2.1去除悬浮泥沙。曹昀等[9]对不同水生植物去除悬浮泥沙能力的研究表明高等植物可有效去除水体中的悬浮泥沙,改善透明度。水力滞留时间对植物去除悬浮泥沙的效果有较大的影响,水力滞留时间长,即使输入悬浮泥沙浓度很高,去除率和单位时间的净去除量也会较高;浅水区的挺水植物对进水高浓度悬浮泥沙的有效过滤作用减缓了悬浮泥沙对深水区沉水植物的胁迫
7、压力;沉水植物能进一步去除悬浮泥沙,抑制再悬浮作用,对水生生态系统的稳定有十分重要的作用。1.2.2去除水中的营养物质。水生植物的存在有利于硝化、反硝化细菌的生存。张鸿等[10]研究表明,在种植水芹、风眼莲的湿地中,硝化和反硝化细菌的数量均高于没有植物的湿地,水芹湿地的细菌数量多于凤眼莲湿地的细菌数量,但前者对氨氮的去除率低于后者,说明人工湿地系统中对N的去除植物的吸收占主导地位。吴振斌等[11]在进行复合人工湿地系统的研究中,发现种植不同植物的湿地对COD、BOD5、安徽农业科学,JournalofAnhuiAgri.Sci.2007,35(34):11159
