水生植物生态修复技术在景观规划中的应用.docVIP

水生植物生态修复技术在景观规划中的应用 一、植物修复技术 植物修复技术是生物修复技术的一个分支。植物修复是利用特定的植物对某种环境污染物的吸收、超量积累、降解、固定、转移、挥发及促进根际微生物共存体系等特性，降低或清除环境污染物，使污染环境得以恢复的科学与技术。20世纪70年代，利用水生植物清除水环境中的污染物开始受到人们的关注。大型水生植物介于水—泥、水—气及水—陆界面，对生态系统循环起着重要的调节作用，且有良好的净化效果与独特的经济效益，是建立良好湖泊生态的基础。 二、大型水生植物 大型水生植物主要包括水生维管束植物和高等藻类，包括四种生态类型：挺水植物、浮水植物、飘浮植物和沉水植物。挺水植物的根扎入泥中、茎叶挺出水面、植株高大，常见的有芦苇、香蒲、荷花、千屈菜、水葱；浮水植物的根生于泥中、叶片漂浮水面或略高于水面上，常见种类有王莲、睡莲、萍蓬草、芡实；漂浮植物的根漂浮于水中、叶完全浮于水面，整株植物可随水漂泊，如凤眼莲、浮萍；沉水植物的根扎于泥中、茎叶沉入水中，有金鱼藻、苦草、菹草、眼子菜等。 三、水生植物生态修复技术的理论基础 植物修复是利用特定植物对某种污染物进行吸收、超量积累、降解、转移、吸附和沉降、抑制浮游植物生长等，从而净化污水。 （一）吸收水体中的污染物 1.吸收水体中的氮、磷等无机营养物质水生植物对富营养化水体具有良好的修复效果。 当大量的 N、P 等进入水体时，就会引起水体富营养化，而这些营养元素是大型水生植物生长的营养来源。水生植物能直接吸收利用污水中的氮、磷等营养物质，供生长发育需要。水体中的无机氮可被植物直接摄取合成蛋白质与有机氮，之后随着收割，植物被转移出，所吸收的营养物质也随之移出水体，从而达到净化的目的。水中的无机磷同样是植物必需的营养元素，污染水体中的无机磷被植物吸收和同化后转化成植物的ATP、DNA、RNA等有机成分，然后通过植物的收割而移去。大型水生植物具有过量吸收氮、磷等营养元素的能力。研究表明，水生植物的氮、磷含量都达到或超过生长所需最低的N和P阈值，代表性浮叶植物和沉水植物的N、P含量随着湖泊营养水平提高呈现规律性变化。在太湖典型富营养化水域所进行的种植美人蕉辅以空心菜和旱伞草的试验表明，通过植物去除的氮和磷总量远远超过其基础总量，磷的最高去除量高出近40倍，水质均由原来的劣V类上升到Ⅲ类，透明度从原来的45cm增加到180cm以上。 2.吸收与分解水体中的有机污染物 大型水生植物可以因其高大的植株体吸附大量有机物，相对减少水中有机物的浓度，以达到较好的净化效果。大型水生植物也可通过酶的作用和生化作用进行转化和分解，如酚类进入植物体后参与糖代谢，或者和糖结合生成酚糖苷，或者被多酚氧化酶和过氧化物酶氧化而解除毒性，达到更彻底的净化。浮萍则把90％的酚代谢为毒性更小的产物。试验证明，凤眼莲可大幅度加速水溶液中甲基对硫磷的消解，能有效地将之去除。最近研究发现，狐尾藻等具有直接吸收降解三硝基甲苯（TNT）的能力。大型水生植物还可通过根系分泌有机酸类等物质，刺激根系微生物活性，促进微生物降解有机物。 3.吸收水体中的重金属 重金属污染的修复只能从一种形态转化为另一种形态，或通过扩散迁移等作用，使污染物浓度逐步降低。植物通常是通过螯合和区室化等作用，耐受并吸收富集环境中的重金属，再将植物处理，或者依靠植物将金属固定在一定环境空间以阻止其进一步的扩散。水生植物对重金属Zn、Cr、Pb、Cd、Co、Ni、Cu等有很强的吸收积累能力。沉水植物和浮水植物能够吸收很多重金属。Burken通过研究观察到，将印第安芥根部浸入6mg/L Cu溶液中24小时后，根部的Cu回收率可达到97.15％，生物积累系数达到498。水生植物对重金属吸收的累积能力依次为沉水植物漂浮和浮叶植物挺水植物，根系发达的水生植物大于根系不发达的水生植物。 （二）微生物的降解作用 微生物对水体中各种污染物的降解起着很重要的作用，它们把有机质作为丰富的能源，将其转化为营养物质和能量。研究证明，污水中的含氮有机物分解所产生的氨态氮，虽然通过植物吸收去除了一部分，大部分则是通过硝化作用和反硝化作用的连续反应而去除的。水中污染物所需要的O2主要来自大气中O2和植物输O2，而水生植物的输O2速率远比依靠空气扩散的速率大。O2输送到植株体各处，一部分的O2通过根系向根区释放，扩散到周围缺氧区域中，为微生物提供了一个有氧环境，促进了根区微生物的生长和繁殖，促进了好氧微生物对有机物的降解；根区以外的厌氧环境则适于厌氧微生物群落的生存，进行有机物的厌氧降解。据研究，很多湿地的大型挺水植物在水中部分能附生大量的藻类，这也为微生物提供了更大的接触表面积。 （三）吸附、沉降作用 大型水生植物使近土壤或水体表面的风速降低，为悬浮固体的