水生植物在水环境生态修复中的应用研究

2021-12-01吕义有

皮革制作与环保科技 2021年20期

吕义有

（广东绿日环境科技有限公司，广东广州 510620）

重工业时期形成的工业文明是人类文明史的重要组成部分，在此期间，城市化发展迅速，经济水平迅速提高。然而，这一时期大规模的工业生产给水资源和生态环境带来了严重的问题。普通河网的污染和生态系统的破坏是不平衡的。许多干净的河流和溪流被工业生产排干。残渣污染往往扑朔迷离，旱季往往导致河流干涸，对一般的水生环境构成严重威胁，限制了该地区的社会和经济发展，且无法解决，水环境的恢复和保护迫在眉睫。植物修复技术作为绿色环保新技术之一，对促进经济发展和控制水污染具有非常重要的社会意义[1]。

1 水环境生态修复技术概述

生态修复技术在水生环境管理中的应用具有良好的治理效果。生态修复是最高水平的水处理技术之一。该技术的主要吸引力在于它可以利用生物体的特殊特性来吸收污染物，净化水环境，从而实现生态平衡。生态修复技术可以在对环境无害的基础上改善生态结构，合理恢复受损物种，进一步改善水生生态系统。随着生态修复技术的进步，水体环境中被破坏的生态系统可以完成自我修复，确保水体生态系统更加平衡[2]。

由于生态修复技术投资少、利润高，并且随着时间的推移，该技术的应用领域也在不断扩大。生物处理技术的成本远低于化学和物理处理技术，且更方便、更安全、更实用，在水环境处理中占有非常重要地位。生态修复技术的前提是通过充分整合水环境系统的规律来维持生态平衡。在控制水污染的同时，还要保证不污染环境，并实现自然生态系统的恢复。

2 水环境生态修复存在的主要问题

首先，水环境管理过程中缺乏足够的水生态修复技术的资金投入，无法快速开展管理活动。我国有关部门尚未建立完善的生态恢复体系，缺少专门的财政部门。虽然经济的主要来源是地方政府和公共融资，然而，由于融资过程复杂，生态修复的顺利开展一直存在各种问题。其次，我国的生态系统修复工程主要是针对河流水质没有改善的高污染河流的治理，是对河流生态系统进行修复，因此对水源的处理没有实际效果。最后，由于对水污染的治理工作没有进行严格的控制，对一些水污染严重的河流没有得到有效管理，从而导致污染没有得到有效控制。

3 水生植物在水生环境护理中的作用

3.1 具有吸收水环境污染物的能力

使用水生植物控制水生环境时，可以去除水体中的两种主要污染物。一是适合植物生长的氮、磷等营养元素。二是去除影响水质质量的物质。水域中动植物的正常生长会导致水域中重金属和有机物的消失。在处理过程中，第一批污染物被水生植物直接吸收，并在生长过程中直接转化为植物必需的养分，形成自身的养分[3]。这主要是因为氮和磷主要由蛋白质组成，因此可以被直接吸收和转化。此外，与其他类型的植物相比，水生植物本身的生命周期更长，对氮、磷等物质的吸收和转化效率更高。此外，水生植物能够通过简单的吸收和分解将第二种物质直接储存在体内，并随着它们的生长逐渐消耗掉这些物质。

3.2 具有吸附沉降污染的作用

环境暴露还可以保证水中各种元素的稳定性，提高低质量水的透明度。此外，水生植物的根部在生长过程中会分泌出有机酸和氨基酸，微生物还具有分解存在于水生植物死根表皮中腐烂物的作用。两者都具有吸附沉降的功能，是吸附水生环境中各种污染物和各种带有有机基团化合物的有效官能团。此外，一些与水生植物根系相关的细菌也会随着时间的推移引起聚集，一些群体可能在田间形成后漂浮在水中，在有机物和植物代谢物的运输中发挥重要作用。

3.3 可抑制藻类生长

一是水生植物和藻类植物需要一定的养分来支持它们的生长过程，但水生植物的产地面积不相上下。由于其体积大，可有效降低水草生长的光照强度，以达到抑制藻类生长繁殖的效果。二是当水生植物以一定速度生长时，会在它们周围形成生长区。在该生长区内，藻类的代谢行为显著降低，藻类本身的生长受到明显的损害[4]，水生生物、植物可以达到这种效果的主要原因是在其生长过程中能产生过敏化学物质，从而抑制藻类生长。

4 水环境生态修复主要技术

4.1 水生植物修复技术

利用水生植物改善水生环境是生态修复技术中广泛使用的方法。一些水生植物可以与水生环境中的某些污染物共存，也可以通过“适者生存”的竞争来接管水生环境，从而有效控制污染物。例如，一些水生植物和漂浮的藻类可以通过在同一水生环境中竞争来抑制浮游生物的生长。这些水生植物可以最大限度地吸收养分，并减缓藻类的生长、去除污染物，从而实现有机物的快速分解。

4.2 生物膜处理技术

生物膜处理技术可以利用天然材料的表面来支持微生物的生存并帮助它们分解污染物。该技术可以有效提高污染物的分解效率，且占用的空间和时间更少，因而可进一步降低处理成本。生物膜处理技术还可用于在不影响环境质量的情况下进一步处理污泥[5]。

4.3 水生动物修复技术

水生动物修复技术主要是利用水生环境中的各种水生动物及其所需要的食物作为加工设备。水生动物可以吃水生环境中的有机物和藻类，从而进一步增加水体的透明度。同时，水生动物可以通过扩大食物链来达到适当的净化效果，而不会产生过多的有机物或其他悬浮固体，也无需精确地控制数量。水生动物回收技术可精准地控制水体中有机物的含量，避免水体中的有机物含量超标，从而维护水环境生态平衡，确保水环境的安全[6]。

5 利用水生植物治理水污染的效益分析

5.1 利用水生观赏植物处理城市污水的效益

相关实验研究证实，城市污水中的营养物质含量高于正常的重金属含量，未经有效处理而进入河流和湖泊会增加污染程度。城市污水处理的主要问题是水体中重金属稳定性高、分解难度大，对低浓度重金属污染的处理不充分。国内外科学家对湿地植物的研究通常涉及芦苇、香蒲等多种植物。基于城市化需要，可广泛利用水生观赏植物回收城市污水，不仅能达到理想的污水处理效果，还能产生一定的经济效益。

5.2 利用水生植物进行水环境生态修复的效益

水生植物由于根系强壮发达，种植后与水体接触面积大，可形成许多致密的过滤层。例如，香蒲可以形成根茎相交的根茎网络。当地表水缓慢流动时，重金属和颗粒物被阻塞并留下。当水生植物的根部与水体接触时，不溶性胶体被吸收并沉淀在根部，沉淀为水体中的有机物和新代谢物，能被洗涤并吸收周围的水体。江河湖泊缓冲区两侧农作物的吸收、沉淀、过滤、分解、护坡等，能消耗和分解水体中的苯酚、铪、氰化物、锌等有机物[7]。

在水生生态系统中，水生植物是维持水体生态平衡的主要生态因子。当水生植物与多种植物配合使用时，水体效果较单株施药的效果有显着地提升，这是因为不同的水生植物在净水方面的作用不同，所以在同一植物的生长时期，不同植物的生长速度和代谢功能存在着显著差异。植物群落的生长发育与植物微生物群落直接相关，微生物群落的变化也与水体净化有关。因此，不同类型的植物不仅允许不同的生长期，而且还能保持物种的多样性，并在环境和水生生态系统之间保持恒定的平衡。