一、引言
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，污水的產(chǎn)生量越來越多。無論是各種類型的工業(yè)廢水還是城鎮(zhèn)生活污水，經(jīng)過處理后最終都進(jìn)入了地表水，即使是達(dá)標(biāo)排放的污廢水對(duì)地表水仍然存在污染，因此，對(duì)于污廢水的治理刻不容緩。利用水生植物來凈化污廢水具有經(jīng)濟(jì)、高效，不產(chǎn)生二次污染等特點(diǎn)，得到了越來越多的關(guān)注。本文分析了近10年來，我國科研工作者利用水生植物凈化污廢水的研究現(xiàn)狀，對(duì)水生植物的作用進(jìn)行了總結(jié)與展望，為水生植物的應(yīng)用提供參考。
二、水生植物對(duì)地表水體的凈化作用
目前，利用水生植物凈化修復(fù)富營養(yǎng)化水體的應(yīng)用較多，主要利用水生植物吸收、降解水體中的氮磷營養(yǎng)物質(zhì)以及抑制藻類生長(zhǎng)等。除此之外，藕翔研究了幾種水生植物對(duì)黑臭水體的修復(fù)效果，對(duì)溶解氧含量修復(fù)的效果為：美人蕉>苦草>鳳眼蓮，對(duì)透明度為：鳳眼蓮>美人蕉>苦草，對(duì)水體中COD的去除效果為：美人蕉>苦草>鳳眼蓮。紀(jì)慶亮研究表明，菹草、西伯利亞鳶尾、美人蕉對(duì)氨氮耐受較好，在冬季低溫條件下凈水效果：菹草>美人蕉>西伯利亞鳶尾。孫萍、趙卉琳、劉小川等研究了幾種水生植物對(duì)含鹽量較高的地表水的氮磷去除效果。在鹽脅迫下蘆葦對(duì)氨氮去除率比香蒲平均高2.7%，香蒲凈化總磷效率平均高于蘆葦7.3%，蘆葦、千屈菜和香蒲為最耐鹽植物，水蔥、荇菜、黃花鳶尾和黑三棱次之，梭魚草和睡蓮的耐鹽能力最差。對(duì)于重金屬污染的地表水，郭暉等認(rèn)為花葉蘆竹、石菖蒲、水生鳶尾對(duì)不同濃度鉛污染水體均有一定的適應(yīng)性和凈化效果，表現(xiàn)為石菖蒲的適應(yīng)性較強(qiáng)，花葉蘆竹凈化效果最好。高軍俠等研究發(fā)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)條件下，30d后睡蓮和梭魚草對(duì)Cu全量的去除率分別為89%和58%。
三、水生植物對(duì)生活污水和養(yǎng)殖廢水的凈化作用
生活污水含有較多的有機(jī)物和氨氮等，還含有肥皂和洗滌劑以及病原微生物、寄生蟲卵等，養(yǎng)殖污水中含有大量環(huán)鏈有機(jī)化合物(高濃度COD)、疊氮類無機(jī)化合物(尿酸)和氨氮、懸浮物等，這些污染物在一定的濃度范圍內(nèi)，不會(huì)對(duì)水生植物的生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用，因此可以利用水生植物來凈化生活污水和養(yǎng)殖廢水。對(duì)于生活污水的凈化作用，張倩妮等篩選了29種水生植物，對(duì)模擬農(nóng)村生活污水出水進(jìn)行凈化能力比較，實(shí)驗(yàn)水體TN濃度為31mg/L左右，TP為3.9mg/L左右，發(fā)現(xiàn)鳳眼蓮對(duì)TN、NH3-N、TP的凈化在短期內(nèi)具有明顯效果，蘆葦和香蒲在試驗(yàn)后期對(duì)TP凈化效果較好。郭鑫等研究了幾種挺水植物對(duì)生活污水中氨氮的去除作用，認(rèn)為對(duì)高氨氮(氨氮濃度為20~50mg/L時(shí))去除率最高的是再力花，再力花、東方香蒲和風(fēng)車草可以作為處理農(nóng)村生活污水脫氮型潛流人工濕地的植物。劉少博等研究發(fā)現(xiàn)沉水植物狐尾藻對(duì)N、P具有超高的吸收能力，對(duì)高濃度氨氮耐受能力最強(qiáng)。楊玨研究發(fā)現(xiàn)菖蒲對(duì)生活垃圾滲濾液尾水的除磷能力最強(qiáng)，黃菖蒲對(duì)滲濾液尾水的除氮能力最強(qiáng)，而再力花對(duì)尾水的COD去除能力最強(qiáng)。
關(guān)于養(yǎng)殖廢水，丁飛飛等研究了黃鳶尾在牛場(chǎng)廢水不同稀釋濃度下的耐受性，當(dāng)牛場(chǎng)廢水濃度高于T3水平(15∶1稀釋)時(shí)，表現(xiàn)出生長(zhǎng)受抑制，一周之后，黃鳶尾對(duì)COD、NH+4-N、TN和TP的去除率均可以達(dá)到50%以上。劉作云、彭憶蘭等研究了蘆葦、水葫蘆、蕹菜3種單一水生植物及蘆葦—水葫蘆組合、蘆葦—蕹菜組合對(duì)不同濃度養(yǎng)殖廢水中化學(xué)需氧量和氨氮的去除效果，對(duì)CODcr和氨氮的去除能力為：蘆葦—水葫蘆組合>蘆葦—蕹菜組合>水葫蘆>蕹菜>蘆葦。董文斌和吳曉梅等研究了狐尾藻對(duì)養(yǎng)殖廢水和生豬養(yǎng)殖場(chǎng)沼液的凈化作用，發(fā)現(xiàn)其對(duì)NH+4-N、TN、TP、SS及COD等去除率均可以達(dá)到60%以上。龔龍等研究了伊樂藻和水花生對(duì)螃蟹池塘中總氮、總磷的凈化效果，單位生物量的水花生對(duì)總氮、總磷的平均去除率都略高于單位生物量的伊樂藻。還有研究發(fā)現(xiàn)水葫蘆、水芹、金魚藻和苞葉芋4種水生植物對(duì)模擬漁業(yè)養(yǎng)殖水樣中環(huán)丙沙星、恩諾沙星、呋喃唑酮、氯霉素和孔雀石綠等5種禁用漁藥均有一定的去除作用。
四、水生植物對(duì)工業(yè)廢水的凈化作用
工業(yè)廢水的種類繁多，污染物濃度高，不同污染物性質(zhì)差異大，處理難度大。傳統(tǒng)的工業(yè)廢水處理方法包括物理法、化學(xué)法和生物法，而生物法主要是利用微生物的新陳代謝功能，去除污水中的污染物。近年來研究發(fā)現(xiàn)，水生植物能凈化污水的種類越來越多，應(yīng)用也越來越廣，已經(jīng)由凈化生活污水和地表水發(fā)展到工業(yè)廢水。關(guān)于對(duì)工業(yè)廢水中重金屬的去除作用研究，王穎在錳礦區(qū)發(fā)現(xiàn)的一種爵床科水生植物Hygrophilapolysperma(Roxb.)T.Anderson，在5mg/L錳脅迫時(shí)，該植株經(jīng)14d水培后，培養(yǎng)液中未檢出Mn，在初始濃度為60mg/L時(shí)，對(duì)錳的去除率為40%左右。李瑞玲和何芳芳等研究發(fā)現(xiàn)水蔥、燈芯草、蘆竹、黃菖蒲最適合用于處理含銅廢水，野茭白、菖蒲、香蒲、蘆葦、黃花鳶尾適合用于處理含鋅的廢水，水竹芋對(duì)鉛的去除效果最好，而鳶尾、菖蒲、水葫蘆這3種植物不適合處理高濃度含鉛廢液。石菖蒲和水芹對(duì)Cr、Zn、Mn3種重金屬去除效果也比較好。另外，鳳眼蓮對(duì)電鍍廢水中重金屬的去除率在80%以上。關(guān)于對(duì)有機(jī)物及氮磷的去除作用，栗霞研究發(fā)現(xiàn)，6種水生植物對(duì)焦化廢水中COD的去除能力由大到小依次為：蘆葦>輪藻>豆瓣菜>紅寥>剛毛藻>菹草，對(duì)氨氮的去除能力由大到小依次為：輪藻>蘆葦>豆瓣菜>剛毛藻>紅寥>菹草。董曉麗研究發(fā)現(xiàn)，廢水中苯酚濃度低時(shí)(<6mg/L)，脆弱剛毛藻對(duì)其的去除率可達(dá)到89%，而對(duì)枝輪藻對(duì)苯酚的最大耐受濃度可以達(dá)到300mg/L。程麗芬等研究發(fā)現(xiàn)，水麥冬、三棱水蔥、石菖蒲、香蒲、蘆葦5種水生植物對(duì)礦井廢水中總氮、總磷和化學(xué)需氧量的凈化效果明顯，綜合考慮去除效果和去除速率，香蒲、蘆葦和三棱水蔥好于水麥冬和石菖蒲。
五、總結(jié)與展望
利用水生植物凈化污廢水，成本小、不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染，這些顯著的優(yōu)越性使水生植物在治理受污染水體方面有廣闊的應(yīng)用前景。從前文的分析中可以看出，目前應(yīng)用較多的水生植物有美人蕉、蘆葦、香蒲、再力花、鳶尾等挺水植物，狐尾藻、輪藻、菹草等沉水植物，以及睡蓮和水葫蘆等浮葉和浮水植物。這些植物均是常見種類，對(duì)污廢水中的氮磷、有機(jī)物、重金屬等具有一定的凈化效果，應(yīng)用也越來越廣泛。
但目前，植物修復(fù)工業(yè)廢水以及重金屬污染水體尚處于對(duì)超富集植物的篩選和研究階段，用于工程應(yīng)用的并不多見。對(duì)水生植物的應(yīng)用，應(yīng)注意以下3點(diǎn)：
(1)高效種類的篩選，對(duì)于污廢水的凈化，各地區(qū)應(yīng)因地制宜，盡可能多的篩選本土物種，提高植物的成活率和凈化效果。
(2)外界環(huán)境因素的影響，水生植物的生長(zhǎng)除了受水質(zhì)條件的影響，與氣溫、光照等密切相關(guān)，在應(yīng)用的時(shí)候要注意外界環(huán)境因素的影響，在保證植株成活率的基礎(chǔ)上研究其凈化效果。
(3)后續(xù)管理，水生植物的生長(zhǎng)具有一定的周期，如果對(duì)死亡水生植物殘?bào)w不進(jìn)行合理處理，任其留在水體中，易造成二次污染。在今后水生植物的應(yīng)用中，應(yīng)采用多學(xué)科交叉融合、多方位、多層次的科學(xué)研究手段，堅(jiān)持理論與實(shí)踐相結(jié)合，探索水生植物對(duì)污染物的耐受機(jī)理，篩選出更多具有應(yīng)用價(jià)值的植物品種，縮小水生植物在凈化污廢水方面的應(yīng)用限制。((徐州工程學(xué)院 環(huán)境工程學(xué)院)
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