湿地水生植物的水质净化与处置利用

1 引言

湿地生态系统是介于水生态系统和陆地生态系统之间的生态单元。湿地中丰富的植物群落能够吸收大量的二氧化碳气体，释放氧气。湿地中的一些植物可以通过自身的生命活动，从水体中吸收和富集各种营养元素、有机质、重金属等。同时，它还能通过光合作用向水体释放氧气，形成典型的活跃的生物生态环境，促进根区微生物的分解代谢[1]。

植物在水污染控制中的作用已在许多水体恢复试验中得到验证，但水生植物在水污染控制中的作用在国内外仍有争议。绝大多数的室内和野外试验都表明水生植物的作用是有效的或有效的。湿地水生植物在湿地系统的净化机制中起着重要的作用。湿地植物的生物量直接影响到水体的净化效果。通过人工收获水生植物来去除氮、磷、重金属等元素。然而，水生植物生长旺盛，形成的生物量很大。如果收获后的水生植物不能及时处理，就会产生二次污染。处理和利用的方式有很多，如肥料的制备、饲料的生产、能源原料的利用等。

2。湿地水生植物净化水质研究

湿地水生植物能有效地吸收水中的有毒物质，净化水质。例如，氮、磷、钾和其他有机物通过复杂的物理和化学变化储存在植物体内，或通过生物转移(如收获植物、捕鱼等)与湿地永久分离。参与更广泛的周期。由于水生植物的水净化作用，湿地的污染物清除效果与水生植物的生物量直接相关。水生植物发达的根系为微生物的附着和栖息提供了场所。同时形成密滤层，不溶解的胶体、重金属和悬浮颗粒被底泥吸附沉降。

2.1去除悬浮泥沙

湿地覆盖的水生植物降低了土壤或水体表面的风速，有利于悬浮物质在水体中的沉积，降低了水体再悬浮的风险。它不仅可以增加水体与植物的接触时间，而且可以提高沉积物的稳定性，降低水体的浊度。根表皮细胞死后在微生物的作用下，由于代谢作用，分解为腐殖质等物质。这些物质和植物生长过程中分泌的物质含有一系列特殊的官能团。它们对含不同基团的化合物有很强的吸附能力。当水流过时，不溶性胶体会被根部附着或吸附，起过滤作用，从而沉降水中的悬浮物和有机废弃物。对不同水生植物去除悬浮泥沙能力的研究表明，高等植物能有效去除悬浮泥沙，提高透明度。水力停留时间对植物去除悬浮泥沙的效果有很大的影响，水力停留时间较长，即使输入的悬浮泥沙浓度很高，单位时间内的去除率和净去除率也会较高。淡水植物对进水高浓度悬移质的有效过滤作用，减缓了悬移质对深水沉水植物的应力压力。沉水植物可以进一步去除悬浮泥沙，抑制再悬浮，这对水生生态系统的稳定起着非常重要的作用[2]。

2.2 对营养物的去除

较高的水生植物在生长过程中需要吸收大量的营养物质，如氮，磷，二氧化碳和有机物质。它们不仅可以通过根部吸收沉积物中的营养物质，还可以通过茎叶吸收水中的养分。这对于调节水的pH，溶解氧气甚至水温以及稳定水质都很重要。对于高等植物，营养素是其重要的生长基础，通过吸收将其转化为其自身成分。许多水生植物生长非常快，可以吸收大量的营养物质，如氮，磷和钾。例如，每只带眼的水葫芦每年可吸收1989千克氮，322千克磷和3188千克钾。香蒲每年每公顷可吸收2630千克氮。 403kg，钾4570kg。水生植物的使用也可以防止花朵的出现，并且可以在富营养化的治疗中达到某些效果。

2.3 对重金属的去除

水生植物去除重金属取决于物理和化学因素，如轻、温度、pH、重金属浓度及其化学形式、是否存在其他离子和螯合剂以及水的硬度。水生植物根系分泌的特殊有机物能交换和吸附周围环境中的重金属。一小部分被吸附的重金属离子通过外生体或症状通路进入根细胞，大部分金属离子通过特定或常见的离子载体或通道蛋白进入根细胞。根系吸收的重金属主要分布在外血浆中，或形成磷酸盐或碳酸盐沉淀，或与细胞壁结合。高等植物主要吸收重金属，如铅、镉、砷、汞、铬等，这些重金属可被植物吸收，然后以金属螯合物的形式聚集在植物的某些部位。如水葫芦、蒲公英、芦苇等广泛用于污水处理，用于吸收镉、铜、锌等重金属。

2. 4 对有机物的去除

污水中的有机物为水生植物的生长提供了重要的碳源。从水生植物中去除有机物主要是通过富集和降解。对不同水生植物而言，不同污染物的富集机制也不同。水生植物对有机污染物的净化包括附著、吸收、累积和降解。水生植物能在其巨大的身体表面吸附大量有机物，相对降低水中有机物的浓度。虽然这并不能完全消除有机物的存在，但它可能随时被释放到水中，但在相对的一段时间内仍然可以起到净化的作用。

水生植物对有机污染物的净化效果明显。调查结果表明，白僵菌和糙皮侧耳对BOD的去除率可达80%以上。芦苇、香蒲、豆瓣和风信子可去除石油废水中95%以上的有机污染物。大葱对食品工业废水的COD去除率为70%~80%，BOD去除率为60%~90%。100g植物对苯酚的净化能力分别为204 mg/L、230 mg/L和193 mg/L/g/L，对盐生植物、大黄和大葱的净化能力很强，100h内100g植物对苯酚的吸收量分别为204 mg/L、230 mg/L和230 mg/L。一些水生植物对有机农药也有很强的净化能力。当滴滴涕在水中的浓度为0.445 g/L，浓度为1 mg/L，在水中的浓度为2 2 2 0时，滴滴涕在水中的浓度为2 1 mg/L时，富集系数可达3 5 0 0。

在美国佛罗里达州，有人进行了以下实验，将废水排入河流，然后让它流经柏树沼泽(湿地之一)。结果表明，约98%的氮和97%的磷被净化和去除。这在湿地清除污染物的惊人能力中是显而易见的。同时，在印度的卡尔库塔市，有一座污水处理厂，所有的生活污水都排入了人工湿地的东郊，其污水处理成本相当低，已成为全世界的典范[4]。

湿地水生植物的处理与利用

3.1需要处置和利用水生植物的理由

水生植物在湿地中具有很好的净水效果，但如果在生长结束后不及时采收，将会影响周围的水质。水面上密集的水生植物使得阳光很难传到湖泊的深层，而深水水体的光合作用削弱了溶解氧的来源。同时，死后水生植物的分解加快了水中溶解氧的消耗速率，水中氧的缺乏成为必然。水体中生物物种的数量波动剧烈，导致水生生物的稳定性和多样性下降，破坏了水体的生态平衡。富营养化水体中过多的藻类在水温较高时会剧烈生长，分解，释放出大量的有机物和营养物质，污染水环境。水生植物虽然具有较强的吸收氮、磷的能力，但由于水生植物过度腐烂而造成的二次污染加剧了水体富营养化的程度。

3.2水生植物的处置和利用方法

3.2.1制备肥料

水生植物富含氮、磷、钾等矿质元素，有机质和水分含量高，是一种高产绿肥，因此可直接施用于田间或打浆制成液体肥料。也可用来堆放有机肥、有机无机复混肥或作土壤改良剂。黄东风等人采用“微生物好氧发酵堆肥技术”生产水葫芦产品，其中水葫芦有机肥有机质含量高达49.88%，氮、磷、钾养分总量为11.42%。它是一种优质作物有机肥[3]。

3.2.2生产饲料

水生植物富含各种蛋白质，氨基酸等。它们可以直接喂养牲畜或放入鱼塘养鱼。例如，眼睛蔬菜通常用作猪饲料;浮萍可以用作鱼饵; Manjianghong是草鱼的饲料，可以喂猪和鸭。还有一些水生植物可以通过深加工制成浓缩物。

3.2.3食用或药用

湿地常见的水生蔬菜有莲花、箭头、菱形、芹菜、卷心菜、香蒲等。一些水生植物可作为中药，如大麦、龙舌兰、莲子、泽泻、菖蒲、木贼、蒲黄等。有的既有食用价值，又有药用滋补作用，如灵芝可治疗胃癌、乳腺癌、宫颈癌等;芦苇具有药用、利尿、解毒、清凉、止吐、抗脑炎等功效。

3.2.4能源燃料

部分水生植物如水葫芦、水花生等繁殖速度快，生物量大、组织新鲜、碳、氮比例适中，可被沼气细菌分解利用，适合沼气发酵原料产生能量。利用厌氧发酵技术将水生植物转化为高产、高附加值的沼气具有巨大的发展潜力和意义。发酵过程除生产沼气外，还可获得沼液和沼泽残渣作为饲料或肥料，提高经济效益。

3.2.5其他用途

一些富含纤维的植物干燥后可用作造纸原料，如水葫芦、芦苇、皇家竹草等。水葫芦等植物富含纤维素、蛋白质、脂肪和灰分，可作为草菇栽培的原料。水葫芦在体内对水中重金属有很强的去除作用，可加工成重金属或染料吸附剂。

4 结束语

在各种污水处理方法中，利用水生植物处理污染水具有水质净化效果好、能耗低、经济效益高、操作简单、生态友好等优点，得到了广泛的应用。采用植物净化污水更符合我国的国情。它不仅具有投资少、运行成本低的优点，而且具有以下优点：1。污水中营养盐(N，P)及其他污染物的处理方法简单，操作方便。2。植物资源可循环利用，取得一定的经济效益;减少对环境的干扰;社会很容易接受美化环境的价值[5]。

当然，它也有它的缺点：1。植物系统易受害虫侵害，应注意防治虫害; 2.植物死枝和叶片容易引起养分释放，应及时清理，植物死后应及时重新种植; 3.冬季大部分地上部分死亡，净化效果降低。 4.植物净化系统通常具有大的占地面积。

如果我们充分发挥其优势，弥补或避免其缺点，合理利用，植物净化技术在发展乃至发达国家的应用都将有广阔的前景。

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