水體富營養(yǎng)化已經(jīng)成為一個(gè)日趨嚴(yán)重的全球性環(huán)境問題。富營養(yǎng)化是水體生長、發(fā)育、老化、消亡整個(gè)生命史中必經(jīng)的天然過程,其過程漫長,常常需要以地質(zhì)年代或世紀(jì)來描述其進(jìn)程。而因人為排放含營養(yǎng)物質(zhì)的工業(yè)廢水和生活污水所引起的水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象，演變的速度非�？欤�可在短期內(nèi)使水體由貧營養(yǎng)狀態(tài)變?yōu)楦粻I養(yǎng)狀態(tài)。就目前而言，富營養(yǎng)化主要是指由于人類活動(dòng)的影響下，為生物所需的氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)的富集,引起藻類及其它浮游生物迅速繁殖、水體溶解氧量下降、魚類及其它生物大量死亡、水質(zhì)惡化的現(xiàn)象。水體富營養(yǎng)化不僅對(duì)水體水質(zhì)有嚴(yán)重影響，而且還會(huì)影響到周邊水環(huán)境和人為景觀，甚至通過給水系統(tǒng)危害到公眾的健康。

長期以來，生態(tài)學(xué)家和環(huán)境學(xué)家不斷探討治理水體富營養(yǎng)化的途徑。但從技術(shù)原理上看， 可以將這些技術(shù)分為物理方法、生物方法和生態(tài)方法等。水生植物修復(fù)是生物方法和生態(tài)方法中通用技術(shù)。它是一種耗能低、效果好的新技術(shù)，具有生態(tài)環(huán)保特性。水生植物在水體生態(tài)系統(tǒng)中占有重要的生態(tài)位，它不僅能起到凈化水體的作用，還能改善水體生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)退化水體生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)。不同生活型、不同種類植物在水體生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)不同的生態(tài)位， 在水體生態(tài)修復(fù)工程中具有不同作用。

1 水生植物修復(fù)富營養(yǎng)水體的機(jī)制

水生植物的存在可以提高水體凈化的效率。植物可以直接從水層和底泥中吸收氮、磷,并同化為自身的結(jié)構(gòu)組成物質(zhì)，從而加快了水體中氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)的去除，但這種同化作用并非植物去除水體中氮、磷的全部途徑。植物促進(jìn)富營養(yǎng)化水體的凈化的作用機(jī)制還表現(xiàn)在化感作用、與微生物協(xié)同作用等幾個(gè)方面。

1.1 吸收富集作用

富營養(yǎng)水體中的無機(jī)氮(氨氮)作為植物生長過程中不可缺少的物質(zhì)被植物直接攝取，合成蛋白質(zhì)與有機(jī)氮；磷作為植物必需的營養(yǎng)元素，水體中的無機(jī)磷在植物吸收及同化作用下可轉(zhuǎn)化成植物的ATP、DNA、RNA等有機(jī)成分。王超等利用黃花水龍修復(fù)太湖水體，室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果顯示,夏季黃花水龍對(duì)總氮去除率約為60%，對(duì)總磷去除率約為25%，冬季黃花水龍對(duì)總氮和總磷去除率分別約為23%和20%；夏季和冬季黃花水龍對(duì)氨氮和硝氮亦有良好的凈化效果。宜興林莊港現(xiàn)場觀測顯示,7～10月引種黃花水龍的河段水體中總氮和總磷的去除率為10.2%～19.6%和23.4%～41.6%。肖興富等利用金魚藻、黑藻和馬來眼子菜等沉水植物修復(fù)洋河水庫。結(jié)果表明，沉水植物對(duì)磷的吸收能夠有效地保持底泥中磷的含量，經(jīng)50天后,水體中TN、NH+4-Ｎ、TP、PO3-4-Ｐ和CODＭｎ平均去除率分別為36.3%、70.5%、54.6%、65.4%和43.1%。植物體內(nèi)氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)的含量升高使水體中營養(yǎng)物質(zhì)減少，間接影響了水體中浮游藻類的生長。

1.2 化感作用

化感作用是一種植物通過向環(huán)境釋放化學(xué)物質(zhì)而對(duì)另一種植物(包括微生物)所產(chǎn)生的有害或有益的作用。研究表明，作為一種競爭陽光、營養(yǎng)物質(zhì)和生存空間的有效手段，水生植物會(huì)向水體中釋放化感物質(zhì)以抑制浮游藻類的生長。清華大學(xué)在國際上首次從大型挺水植物蘆葦中分離并鑒定出的化感物質(zhì)2-甲基乙酰乙酸乙酯(EMA)對(duì)藻類的抑制作用具有高效性和選擇性，對(duì)銅綠微囊藻和蛋白質(zhì)小球藻有很強(qiáng)的化感抑制作用。湯仲恩等研究狐尾藻、馬來眼子菜、苦草3種沉水植物對(duì)5種富營養(yǎng)化淡水藻類：衣藻、銅綠微囊藻、纖細(xì)席藻、四尾柵藻、小球藻的化感抑制作用。研究表明，這3種沉水植物對(duì)這5種富營養(yǎng)化淡水藻類均有不同程度的抑制作用，特別是馬來眼子菜對(duì)銅綠微囊藻、四尾柵藻和小球藻有明顯的抑制作用。

1.3 其它生態(tài)功能

水生植物群落的存在，為水生物多樣性、優(yōu)勢(shì)種群的變化提供了條件。首先，水生植物為微生物和微型動(dòng)物提供了附著基質(zhì)和棲息場所，一些微型動(dòng)物，大量捕食浮游藻類，有效控制藻類的群體數(shù)量。研究表明，有植物的水體中，細(xì)菌數(shù)量顯著高于無植物系統(tǒng)，植物的根系分泌物還可以促進(jìn)某些嗜磷、氮細(xì)菌的生長，促進(jìn)氮、磷的釋放和轉(zhuǎn)化，從而間接提高凈化率。其次，水生植物為水體中微生物降解污染物質(zhì)提供所需的氧。有研究表明,水生植物的輸氧速率遠(yuǎn)比依靠空氣向液面擴(kuò)散速率大,植物的建筑新聞?shì)斞豕δ軐?duì)降解污染物好氧的補(bǔ)充量遠(yuǎn)大于由空氣擴(kuò)散所得氧量。最后，水生植物的存在減小了水中的風(fēng)浪擾動(dòng)，這為懸浮固體的沉淀去除創(chuàng)造了更好的條件，并減小了固體重新懸浮的可能性。在以水生植物為挺水植物的莖和葉以及浮水植物的根還可以減緩水流速度和消除湍流，以達(dá)到過濾和沉淀泥沙顆粒、有機(jī)微粒的作用。如在種有蘆葦?shù)乃�池�?其水中懸浮物減少30%，氯化物減少90%，有機(jī)氮減少60%，磷酸鹽減少20%，氨氮減少66%。

2 影響修復(fù)效果的因素

2.1 植物物種的差異

不同的植物，生長速率不同，對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的需求和吸收能力不同，對(duì)微生物生長的促進(jìn)作用不同，因而凈化水體的能力也各不相同。林連升等研究了輪葉黑藻、伊樂藻和金魚藻三種沉水植物對(duì)富營養(yǎng)化池塘養(yǎng)殖水的修復(fù)作用。試驗(yàn)研究表明，這三種藻類對(duì)水體中的氮磷均有良好的凈化效果。對(duì)氮磷的去除能力為：輪葉黑藻﹥伊樂藻﹥金魚藻。丁惠君等研究了菖蒲、鳶尾、美人蕉等三種濕生植物對(duì)微囊藻的化感作用。試驗(yàn)結(jié)果表明，菖蒲的抑制作用最強(qiáng)，鳶尾次之，美人蕉最弱[12]。

2.2 水體富營養(yǎng)化的差異

在富營養(yǎng)化程度不同的水體中,植物修復(fù)的能力也有差異。在一定的濃度范圍內(nèi),水生植物的凈化率隨水體中N、P等物質(zhì)的含量增加而加大[13]。隨著氮、磷初始濃度的降低,降解速率常數(shù)相應(yīng)增加,但兩者的變化趨勢(shì)不同。水體中磷的去除速率取決于植物生長速率和植物組織中的磷濃度,植物體中磷的濃度越高,植物去除水體中磷的能力越強(qiáng)[14]。

于曦等研究了槐葉萍對(duì)不同富營養(yǎng)化水體的修復(fù)作用。研究結(jié)果表明，盡管槐葉萍在不同富營養(yǎng)程度的水體中都生長良好，但是，對(duì)輕度富營養(yǎng)化水體的凈化效果遠(yuǎn)高于對(duì)重度富營養(yǎng)化水體的凈化效果，在輕度富營養(yǎng)化水體中生長最好[15]。宋關(guān)玲等對(duì)適用于青萍的富營養(yǎng)水體進(jìn)行研究，研究表明，青萍在不同程度的富營養(yǎng)水體中均能生長，但其適合生長于磷質(zhì)量濃度在0.2-5mg/L(尤其是0.5mg/L左右)的水體環(huán)境中，適合應(yīng)用于富營養(yǎng)化水平較高的水體環(huán)境中[16]。

2.3 植物種植方式對(duì)修復(fù)效果的影響

利用不同植物的生長特性進(jìn)行適當(dāng)配合種植有可能提高水體的總體凈化效率。在一些藻型富營養(yǎng)化水體中，恢復(fù)原有水生植被，特別是沉水植被恢復(fù)受到極大限制。利用飄浮植物、挺水植物作為先鋒物種，抑制藻類生長，吸收營養(yǎng)物質(zhì)，凈化水體，可以為沉水植物引植創(chuàng)造條件。由于不同的水生植物對(duì)不同污染物的凈化率不同,多種植物組合比單種植物能更好地對(duì)水體凈化，不同水生植物不同時(shí)期的生長速率及代謝功能不同，凈化水體的效果較好。植物的組合具有合理的物種多樣性，從而更容易保持長期的穩(wěn)定性，而且也會(huì)減少病蟲害。黃蕾等研究水芹菜和微齒眼子菜可作為構(gòu)成雙層次群落結(jié)構(gòu)的優(yōu)選植物種類，用于修復(fù)太湖地區(qū)富營養(yǎng)化水體。

2.4 其它因素

除了上述因素，還有一些因素會(huì)影響水生植物修復(fù)富營養(yǎng)水體，如，溫度，透明度和微生物等。水生植物對(duì)污染物的吸收受溫度的制約,當(dāng)溫度處于植物適應(yīng)的范圍內(nèi)時(shí),隨著溫度的升高植物的生長速度加快,其對(duì)水體中氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)的去除效果也隨之增強(qiáng)。夏、秋季節(jié),許多喜溫水生植物處于生長旺盛期,同時(shí)也表現(xiàn)出較高的凈化效率,這是由于水生植物的凈化能力與其自身的生長狀況及新陳代謝有關(guān)。但對(duì)于耐寒植物來說,情況卻相反,在寒冷季節(jié)對(duì)水體中污染物有較高的凈化率,如水芹、聚草等。

水體透明度表示光線在水體中的透射深度,其大小隨水體和其中懸浮物、浮游藻類對(duì)入射光的吸收和散射的差異而變化水體透明度會(huì)影響其中水生植物的生長狀況,大量的研究結(jié)果表明,在水體的一定深度存在光補(bǔ)償點(diǎn)和補(bǔ)償深度,只有在光補(bǔ)償(點(diǎn))深度以上,沉水植物才能進(jìn)行正常的光合作用和呼吸作用,植物才能生長。

3 結(jié)語

采用水生植物凈化富營養(yǎng)化水體,具有投資少、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低、節(jié)省能源、基本無二次污染等特點(diǎn)。但和所有處理技術(shù)一樣，利用水生植物修復(fù)富營養(yǎng)化水體也存在其自身局限性。如處理時(shí)間長、占地面積大及受氣候影響嚴(yán)重等。今后對(duì)水生植物水體修復(fù)的研究應(yīng)該著重加強(qiáng)以下幾方面：（1）不同生境條件下水生植物的生理生態(tài)研究；（2）不同條件下水生植物的最優(yōu)選型和最優(yōu)群落配置的研究；（3）低透明度污染水體和行洪河道水生植物生存的研究；（4）不同水生植物對(duì)于不同污染因子的生存閾值問題。（文章來源于：）