通过水生植物净化富营养化水体的原理以及可行...（一）
通过水生植物净化富营养化水体的原理以及可行性等因素概述
水体富营养化已经成为一个日趋严重的全球性环境问题。富营养化是水体生长、发育、老化、消亡整个生命史中必经的天然过程,其过程漫长,常常需要以地质年代或世纪来描述其进程。而因人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化现象，演变的速度非常快，可在短期内使水体由贫营养状态变为富营养状态。就目前而言，富营养化主要是指由于人类活动的影响下，为生物所需的氮、磷营养物质的富集,引起藻类及其它浮游生物迅速繁殖、水体溶解氧量下降、鱼类及其它生物大量死亡、水质恶化的现象。水体富营养化不仅对水体水质有严重影响，而且还会影响到周边水环境和人为景观，甚至通过给水系统危害到公众的健康。
长期以来，生态学家和环境学家不断探讨治理水体富营养化的途径。但从技术原理上看， 可以将这些技术分为物理方法、生物方法和生态方法等。水生植物修复是生物方法和生态方法中通用技术。它是一种耗能低、效果好的新技术，具有生态环保特性。水生植物在水体生态系统中占有重要的生态位，它不仅能起到净化水体的作用，还能改善水体生态环境，促进退化水体生态系统的恢复。不同生活型、不同种类植物在水体生态系统中占据不同的生态位， 在水体生态修复工程中具有不同作用。
1 水生植物修复富营养水体的机制
水生植物的存在可以提高水体净化的效率。植物可以直接从水层和底泥中吸收氮、磷,并同化为自身的结构组成物质，从而加快了水体中氮、磷营养物质的去除，但这种同化作用并非植物去除水体中氮、磷的全部途径。植物促进富营养化水体的净化的作用机制还表现在化感作用、与微生物协同作用等几个方面。
1.1 吸收富集作用
富营养水体中的无机氮(氨氮)作为植物生长过程中不可缺少的物质被植物直接摄取，合成蛋白质与有机氮；磷作为植物必需的营养元素，水体中的无机磷在植物吸收及同化作用下可转化成植物的ATP、DNA、RNA等有机成分。王超等利用黄花水龙修复太湖水体，室内试验结果显示,夏季黄花水龙对总氮去除率约为60%，对总磷去除率约为25%，冬季黄花水龙对总氮和总磷去除率分别约为23%和20%；夏季和冬季黄花水龙对氨氮和硝氮亦有良好的净化效果。宜兴林庄港现场观测显示,7～10月引种黄花水龙的河段水体中总氮和总磷的去除率为10.2%～19.6%和23.4%～41.6%。肖兴富等利用金鱼藻、黑藻和马来眼子菜等沉水植物修复洋河水库。结果表明，沉水植物对磷的吸收能够有效地保持底泥中磷的含量，经50天后,水体中TN、NH+4-Ｎ、TP、PO3-4-Ｐ和CODＭｎ平均去除率分别为36.3%、70.5%、54.6%、65.4%和43.1%。植物体内氮磷等营养物质的含量升高使水体中营养物质减少，间接影响了水体中浮游藻类的生长。
1.2 化感作用
化感作用是一种植物通过向环境释放化学物质而对另一种植物(包括微生物)所产生的有害或有益的作用。研究表明，作为一种竞争阳光、营养物质和生存空间的有效手段，水生植物会向水体中释放化感物质以抑制浮游藻类的生长。清华大学在国际上首次从大型挺水植物芦苇中分离并鉴定出的化感物质2-甲基乙酰乙酸乙酯(EMA)对藻类的抑制作用具有高效性和选择性，对铜绿微囊藻和蛋白质小球藻有很强的化感抑制作用。汤仲恩等研究狐尾藻、马来眼子菜、苦草3种沉水植物对5种富营养化淡水藻类：衣藻、铜绿微囊藻、纤细席藻、四尾栅藻、小球藻的化感抑制作用。研究表明，这3种沉水植物对这5种富营养化淡水藻类均有不同程度的抑制作用，特别是马来眼子菜对铜绿微囊藻、四尾栅藻和小球藻有明显的抑制作用。
1.3 其它生态功能
水生植物群落的存在，为水生物多样性、优势种群的变化提供了条件。首先，水生植物为微生物和微型动物提供了附着基质和栖息场所，一些微型动物，大量捕食浮游藻类，有效控制藻类的群体数量。研究表明，有植物的水体中，细菌数量显著高于无植物系统，植物的根系分泌物还可以促进某些嗜磷、氮细菌的生长，促进氮、磷的释放和转化，从而间接提高净化率。其次，水生植物为水体中微生物降解污染物质提供所需的氧。有研究表明,水生植物的输氧速率远比依靠空气向液面扩散速率大,植物的建筑新闻输氧功能对降解污染物好氧的补充量远大于由空气扩散所得氧量。最后，水生植物的存在减小了水中的风浪扰动，这为悬浮固体的沉淀去除创造了更好的条件，并减小了固体重新悬浮的可能性。在以水生植物为挺水植物的茎和叶以及浮水植物的根还可以减缓水流速度和消除湍流，以达到过滤和沉淀泥沙颗粒、有机微粒的作用。如在种有芦苇的水池中,其水中悬浮物减少30%，氯化物减少90%，有机氮减少60%，磷酸盐减少20%，氨氮减少66%。
