水生植物對(duì)水質(zhì)的改善

1、日益嚴(yán)峻的水污染使得水體的使用功效大大降低，不僅影響水體污染當(dāng)?shù)鼐用竦陌踩嬎约吧眢w健康，還使得水資源的緊缺形勢(shì)進(jìn)一步惡化，影響了我國(guó)當(dāng)前正在實(shí)行的可持續(xù)利用資源戰(zhàn)略。當(dāng)然我國(guó)也尋求了一些較為有效的處理污染水資源的技術(shù)，如較為傳統(tǒng)的生化二級(jí)處理，達(dá)到了理想的處理水污染效果，但由于使用成本過(guò)高， 使得可供利用性大大降低。基于此，提出使用生物學(xué)處理法進(jìn)行處理污水，取得了不錯(cuò)的效果。一、以藻類為代表的低等植物在污水處理以及水質(zhì)的改善中的運(yùn)用利用藻類處理水污染和改善水質(zhì)有著較為顯著的功效。使用藻類對(duì)被污染的水源進(jìn)行處理后產(chǎn)生的一些死藻類沉積物在進(jìn)行干燥后還能夠用來(lái)制作魚飼料，是魚飼料的良好的添加劑，

2、還可以作為肥料加以利用。與此同時(shí)，藻類在進(jìn)行污水處理中會(huì)產(chǎn)生大量的氧氣，這些氧氣能夠極大地減輕水體缺氧現(xiàn)象，并減少由于水體缺氧而出現(xiàn)的惡臭氣味，進(jìn)而起到改善水質(zhì)的作用。由此可知藻類在污水處理中具有使用成本降低、凈化效率較高的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛運(yùn)用于處理水污染現(xiàn)象和改善水質(zhì)中，取得了不錯(cuò)的效果。1、常見的運(yùn)用類型(1)固定化藻。固定化藻就是利用人工調(diào)控方式為藻類提供最佳的生長(zhǎng)環(huán)境條件。固 定化藻通過(guò)化學(xué)或者物理方式利用載體固定藻類細(xì)胞，進(jìn)而形成較為固定的藻類高效生物反應(yīng)器系統(tǒng)，使得藻類生長(zhǎng)更加迅速， 具有高濃度的藻細(xì)胞，更加容易收獲，并克服了傳統(tǒng)的藻類處理系統(tǒng)處理效率不高、占地面積較大以及停留時(shí)間過(guò)于

3、長(zhǎng)的缺陷。我國(guó)近年來(lái)研究固定化藻取得了較為顯著的成績(jī)。固定化藻的固定分為包埋法和吸附法，通常使用聚乙烯、多孔硅膠、聚丙烯酰胺、瓊脂、角叉菜聚糖以及褐藻酸鈣等載體。(2)活性藻?；钚栽迨峭ㄟ^(guò)人工手段盡量縮短處理時(shí)間，培育濃度較高的藻類。由于 活性藻良好的沉降性，容易收獲，且出水澄清，在處理水污染現(xiàn)象和改善水質(zhì)中得到了較為 廣泛的運(yùn)用。(3)藻類塘。利用藻菌共生系統(tǒng)研究氧化塘，利用藻類分解營(yíng)養(yǎng)物實(shí)現(xiàn)處理污水的目 的。藻類單元在中等城鎮(zhèn)的污水綜合處理中起到了相當(dāng)重要的作用，綜合生物塘技術(shù)的運(yùn)用使得綜合處理污水成為了可能。2、低等藻類的運(yùn)用范圍以及去除的污染物的種類(1)運(yùn)用范圍。運(yùn)用藻類不僅可以進(jìn)行

4、處理生活類污水，還可以進(jìn)行處理其它類型的污水，運(yùn)用范圍較為廣泛。舉例子來(lái)說(shuō)明，在德蘭士瓦以及納米比亞等多地的多家制革廠都 在采用螺旋藻處理大部分的生產(chǎn)廢水；在南非的開普敦旁邊的一個(gè)處理污水場(chǎng)利用一個(gè)充滿 螺旋藻、面積約為一千平方米的水池在處理著約為一千人產(chǎn)生的生活廢水。(2)去除的污染物的種類。藻類能夠去除污水中含有的營(yíng)養(yǎng)物如氮、磷等，同時(shí)還能夠富集并去除其它的重金屬以及有機(jī)物。藻類能夠去除營(yíng)養(yǎng)物，Wong和Tam將柵藻和小球藻分別于一級(jí)處理出水與二級(jí)處理出水中培育，結(jié)果顯示，柵藻和小球藻的長(zhǎng)勢(shì)在一級(jí)處理出水中較好，在培育約七天之后對(duì)氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物的去除率達(dá)到了70溢右。Covindam在使用

5、藻類進(jìn)行混合污水的處理時(shí)發(fā)現(xiàn)，藻類不僅去除了大量的氮、磷營(yíng)養(yǎng)物，同時(shí)還去除了約為90說(shuō)右的化學(xué)需氧量(COD以及生物需氧量(BOD ;藻類能夠去除有機(jī)物。Hosetti認(rèn)為原生動(dòng)物以及單種細(xì)菌對(duì)BOD勺去除效果不及單種藻類的去除效果高，當(dāng)中一些比較普通的小球藻能夠達(dá)到 83說(shuō)右的BOD去除率。從 Maguuire研究有機(jī)物的凈化實(shí)驗(yàn)中可以明 白，纖維藻能夠于25ug/mL的三丁錫中生長(zhǎng)，同時(shí)能夠?qū)θ″a進(jìn)行降解作用，能夠降解為無(wú)機(jī)錫、單丁錫以及二丁錫。林毅雄利用普通小球藻、策哈衣藻以及斜生柵藻對(duì)丙體-666有機(jī)農(nóng)藥的去除進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，當(dāng)污水中含有濃度為1mg/L的丙體-666時(shí)，藻

6、類的處理時(shí)間為小時(shí)至 96小時(shí)，處理后丙體-666的殘留量大概為至 mL而藻類體內(nèi)的富 集量大約為至 mL劉厚田等人的實(shí)驗(yàn)也都表明，藻類在藻菌共生系統(tǒng)中能夠單獨(dú)對(duì)偶氮染 料進(jìn)行降解。從鄧星明等采用藻菌類生物膜對(duì)煉油廢水進(jìn)行凈化實(shí)驗(yàn)表明，坑行席藻對(duì)正十四烷有著較為明顯的去除效果；藻類能夠去除重金屬。 王煥校和楊紅玉認(rèn)為， 綠藻能夠在濃度不高于L的鎘溶液中有效吸收鎘，這個(gè)時(shí)候的富集系數(shù)達(dá)到最大。Soeder認(rèn)為空星藻在溫度為30攝氏度左右時(shí)，僅僅需要小時(shí)就可以從溶液中吸取約為90%勺鉛，但吸收的鎘量較少，效率較低，在24小時(shí)于40mg/L的鎘溶液中才能吸收僅僅約為60%勺鎘。在溫度為23攝氏度時(shí)，

7、經(jīng)過(guò) 20個(gè)小時(shí)后能夠從含鉛為 1mg/L的溶液中吸取100%勺鉛。二、以水生維管束植物為主的高等植物在污水處理以及水質(zhì)的改善中的運(yùn)用1、常見的應(yīng)用方式(1)濕地系統(tǒng)。大型水生植物在濕地系統(tǒng)中起著相當(dāng)重要的作用，降低污染負(fù)荷，吸 取部分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；改善生物地化循環(huán)系統(tǒng)；形成一定的隔離層， 防止冬季雪霜直接凍結(jié)濕地的地面；使得濕地床表面更加牢固等。(2)綜合生物塘系統(tǒng)。將多種水生植物進(jìn)行有機(jī)組合，在污水穩(wěn)定塘的基礎(chǔ)上形成綜 合生物塘。大型水生植物在這個(gè)系統(tǒng)里面仍舊占據(jù)著相當(dāng)重要的地位。2、運(yùn)用范圍這些高等植物不僅可以處理生活廢水，還可以處理工業(yè)、生產(chǎn)廢水。吳振斌使用香蒲床和蘆葦在草毒素水體的處理中

8、取得了良好的效果；胡煥斌選用蘆葦床對(duì)鐵礦炸藥污水進(jìn)行了處理，取得了不錯(cuò)的效果；曾健等使用浮萍、水葫蘆以及水浮蓮對(duì)高能液體廢水進(jìn)行了凈化 處理，取得了很好的凈化效果。3、在改善水質(zhì)中的應(yīng)用高等植物的生長(zhǎng)需要氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，這些藻類對(duì)污水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的去除與藻類細(xì)胞內(nèi)部的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度、 營(yíng)養(yǎng)物的利用度、污水中氮磷的比例以及營(yíng)養(yǎng)物的濃度有著直接性 的影響作用。藻類長(zhǎng)勢(shì)較好，對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的去除效果也就較好。高等植物同樣也能夠去除污水中的有機(jī)物以及重金屬。 有機(jī)物能夠?yàn)樵孱愄峁┥L(zhǎng)所需要的重要的碳源，藻類通過(guò)富集和降解進(jìn)行去除有機(jī)物。去除重金屬則分為吸附與轉(zhuǎn)移兩個(gè)階段。結(jié)語(yǔ)：利用水生植物進(jìn)行污水處理以及

9、水質(zhì)改善不僅符合我國(guó)的基本國(guó)情，同時(shí)還具有綠色、環(huán)保、投資較少、成效較高的優(yōu)勢(shì)。水生植物在處理污水中的一些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以及其它污染物 質(zhì)時(shí)操作方法較為簡(jiǎn)便， 對(duì)環(huán)境等的破壞較少， 具有較高的美化環(huán)境的價(jià)值， 能夠回收再利 用植物資源，有較高的環(huán)境效益、 生態(tài)效益以及經(jīng)濟(jì)效益， 在社會(huì)中正在被越來(lái)越多的人認(rèn) 可和接受，使用范圍越來(lái)越廣泛，使用可靠性較高。水生植物對(duì)水質(zhì)的改善水生植物指生理上依附于水環(huán)境、至少部分生殖周期發(fā)生在水中或水表面的植物類群。水生植物大致可區(qū)分為四類：挺水植物、沉水植物、浮葉植物與漂浮植物湖泊富營(yíng)養(yǎng)化已成為一個(gè)世界性的環(huán)境問(wèn)題。利用水生大型植物富集氮磷是治理、調(diào)節(jié)和抑制湖泊富營(yíng)

10、養(yǎng)化的有效途徑之一。湖泊水環(huán)境包括水體和底質(zhì)兩部分，水體中的氮磷可由生物殘?bào)w沉降、底泥吸附、沉積等遷移到底質(zhì)中。對(duì)過(guò)去的營(yíng)養(yǎng)狀況的追蹤表明，水生植 物可調(diào)節(jié)溫度適中的淺水湖中水體的營(yíng)養(yǎng)濃度。而大型沉水植物則通過(guò)根部吸收底質(zhì)中的氮磷，從而具有比浮水植物更強(qiáng)的富集氮磷的能力。沉水植物有著巨大的生物量，與環(huán)境進(jìn)行磷，從而具有比浮水植物更強(qiáng)的富集氮磷的能力。沉水植物有著巨大的生物量，與環(huán)境進(jìn)行著大量的物質(zhì)和能量的交換， 形成了十分龐大的環(huán)境容量和強(qiáng)有力的自凈能力。在沉水植物分布區(qū)內(nèi)，COD（化學(xué)需氧量又稱化學(xué)耗氧量 ）,BOD（生化需氧量或生化耗氧量 ），總磷，鏤 氮 都普遍遠(yuǎn)低于其外無(wú)沉水植物的分布

11、區(qū)。 而漂浮植物的致密生長(zhǎng)使湖水復(fù)氧受阻， 水中 溶解氧大大降低，水體的自凈能力并未提高，且造成二次污染，影響航運(yùn)。 挺水植物則必須在濕地、淺灘，湖岸等處生長(zhǎng)，即合適深度的繁衍場(chǎng)所，具有很大的局限性。不同的沉水植物對(duì)水體中的總氮總磷均有顯著的去除作用。在關(guān)于常見沉水植物對(duì)滇池草海水體（含底泥）總氮去除速率的研究中發(fā)現(xiàn)：物種去除能力的大小順序依次為伊樂(lè)藻苦草狐尾藻篦齒眼子菜金魚藻范草輪藻。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，水體中總氮濃度呈負(fù)指數(shù)形式衰退，且在實(shí)驗(yàn)的總氮濃度范圍內(nèi)（ mg/L）每種沉水植物的去除速率隨總氮 濃度的增加而增加。此外，黑藻對(duì)磷的需求較低。磷吸收是主動(dòng)過(guò)程。 在亞熱帶濕地中，磷主要是在植物

12、內(nèi)流動(dòng)， 而氮主要是通過(guò)沉積作 用和反硝化作用進(jìn)行流動(dòng)。對(duì)于夏季浮游植物（主要是外來(lái)藍(lán)藻），磷是限制因子。據(jù)推測(cè)：磷循環(huán)強(qiáng)烈依賴于大型植物的調(diào)節(jié)；底泥中磷的衰竭影響植物香蒲的減少，而隨后磷的有效性的增加又使其重現(xiàn)。 沉水植物均能促進(jìn)流水生境中碳的吸收、遷移和釋放。淡水沉水植物系統(tǒng)對(duì)營(yíng)養(yǎng)物的去除有很好的作用：對(duì)氮主要是通過(guò)反硝化作用，對(duì)磷則是生物吸收和隨后的植株收獲。 水生植物與其他生物的協(xié)同作用對(duì)污染物的清除根系微生物與鳳眼蓮等植物有明顯的協(xié)同凈化作用。一些水生植物還可以通過(guò)通氣組織 把氧氣自葉輸送到根部，然后擴(kuò)散到周圍水中， 供水中微生物，尤其是根際微生物呼吸和分解污染物之用。在鳳眼蓮、水浮

13、蓮等植物根部，吸附有大量的微生物和浮游生物，大大增加了生物的多樣性，使不同種類污染物逐次得以凈化。利用固定化氮循環(huán)細(xì)菌技術(shù)I Immobilized Nitrogen CyclingBacteria, INCB）,可使氮循環(huán)細(xì)菌從載體中不斷向水體釋放，并在水域中擴(kuò)散，影響了水生高等植物根部的菌數(shù)，從而通過(guò)硝化-反硝化作用，進(jìn)一步加強(qiáng)自然水體除氮能力和強(qiáng)化整個(gè)水生生態(tài)系統(tǒng)自凈能力。這對(duì)進(jìn)一步研究健康水生生態(tài)系統(tǒng)退化的機(jī)理及其修復(fù)均具有重要意義。水生大型植物能抑制浮游植物的生長(zhǎng)，從而降低藻類的現(xiàn)存量。在水生態(tài)環(huán)境中，水生 高等植物對(duì)藻類的抑制作用較為明顯。主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是藻類數(shù)量急劇下降；

14、二是 藻類群落結(jié)構(gòu)改變。 水生植物與藻類在營(yíng)養(yǎng)、 光照、生存空間等方面存在競(jìng)爭(zhēng)。除人工控制和低溫等條件下，一般是水生植物生長(zhǎng)占優(yōu)勢(shì)。水生植物與藻類之間的相生相克（異株克生現(xiàn)象）作用在污水凈化和水體生態(tài)優(yōu)化方面有重要應(yīng)用潛力。顧林娣等發(fā)現(xiàn)苦草能分泌生化抑制物質(zhì)，且抑制作用的大小和種植水濃度呈正相關(guān)。在淺水湖泊中種植苦草等高等植物，放養(yǎng)適量的魚類，這樣就既可以保護(hù)水質(zhì)，又可以發(fā)展?jié)O業(yè)生產(chǎn)，增加經(jīng)濟(jì)效益。不僅如此，野外實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室研究還表明，鳳眼蓮等水生植物還通過(guò)根系向水中分泌一系列有機(jī)化學(xué)物質(zhì)。這些物質(zhì)在水中含量極微的情況下即可影響藻類的形態(tài)、生理生化過(guò)程和生長(zhǎng)繁殖， 使藻類數(shù)量明顯減少。 有害植

15、物（Typha spp.） 常覆蓋濕地和其他淡水環(huán)境，造成物種單一。這種香蒲侵入的一個(gè)重要機(jī)制就是向周圍環(huán)境 中釋放相生相克物質(zhì)一一植物毒素。利用植物分泌物和植物周圍的微生物與藻類間的相生相克關(guān)系，來(lái)去除藻類。這對(duì)于富營(yíng)養(yǎng)化水體污染的防治和治理，水生態(tài)系的恢復(fù)和重建很有意義33。水生植物的其他凈水（改善水質(zhì)）功能水生植物在不同的營(yíng)養(yǎng)級(jí)水平上存在維持水體清潔和自身優(yōu)勢(shì)穩(wěn)定狀態(tài)的機(jī)制：水生植物有過(guò)量吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的特性，可降低水體營(yíng)養(yǎng)水平； 減少因?yàn)閿z食底棲生物的魚類所引起沉積物重懸浮，降低濁度。水生植物的改善水質(zhì)的功能，如穩(wěn)定底泥、抑藻抑菌等，也具有重要的實(shí)踐意義。氧氣是一種非常重要的物質(zhì)。水體富營(yíng)養(yǎng)化引起的藻類水華造成水體透明度降低，飲用水質(zhì)量下降。組織缺氧使大型植物退化，減少了水生植物多樣性。海洋底層大陸架的缺氧，使海底生物大量死亡，給當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和人類生存帶來(lái)了嚴(yán)重的威脅。沉水植物與沉積物、水體流動(dòng)間有緊密聯(lián)系。在生態(tài)系統(tǒng)中，它能起到提高水質(zhì)，穩(wěn)定底泥，減小渾濁的作用水質(zhì)凈化水質(zhì)凈化技術(shù)已成為養(yǎng)魚工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸與籌碼。20世紀(jì)80年代以來(lái)，已有利用浮游植物凈化養(yǎng)殖污水的研究報(bào)道。但因藻水分離困難，使這種微藻凈水模式在循環(huán)水養(yǎng)魚系統(tǒng)中的應(yīng)用受到限制。而大型植物則具有凈化水質(zhì)、節(jié)省能源和收獲餌料的綜合