水生植物對污廢水凈化作用研究進(jìn)展

于菁　黃亞惠　萬蕾

摘要：指出了水生植物種類繁多，適應(yīng)性各異，對污廢水具有不同程度的凈化效果。總結(jié)了近年來水生植物凈化污染地表水、生活污水和養(yǎng)殖廢水以及工業(yè)廢水等應(yīng)用現(xiàn)狀，提出了應(yīng)用中需要注意的問題，探討了今后的發(fā)展方向，以期為水生植物的應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：水生植物;污廢水;凈化作用

中圖分類號：X52 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：16749944（ 2020） 2-0077-03

1 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)排放的污廢水對地表水仍然存在污染，因此，對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，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。

2 水生植物對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)以及抑制藻類生長等[1-4]。除此之外，藕翔[5]研究了幾種水生植物對黑臭水體的修復(fù)效果，對溶解氧含量修復(fù)的效果為：美人蕉>苦草>鳳眼蓮，對透明度為：鳳眼蓮>美人蕉>苦草，對水體中COD的去除效果為：美人蕉-苦草>鳳眼蓮。紀(jì)慶亮[6]研究表明，菹草、西伯利亞鳶尾、美人蕉對氨氮耐受較好，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含鹽量較高的地表水的氮磷去除效果。在鹽脅迫下蘆葦對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%[7];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[8，9]。對于重金屬污染的地表水，郭暉等[10]認(rèn)為花葉蘆竹、石菖蒲、水生鳶尾對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，花葉蘆竹凈化效果最好。高軍俠等[11]研究發(fā)現(xiàn)，在實驗條件下，30 d后睡蓮和梭魚草對Cu全量的去除率分別為89%和58%。

3 水生植物對生活污水和養(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)，不會對水生植物的生長產(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。對于生活污水的凈化作用，張倩妮等[12]篩選了29種水生植物，對模擬農(nóng)村生活污水出水進(jìn)行凈化能力比較，實驗水體TN濃度為31 mg/L左右，TP為3.9 mg/L左右，發(fā)現(xiàn)鳳眼蓮對TN、NH3-N、TP的凈化在短期內(nèi)具有明顯效果，蘆葦和香蒲在試驗后期對TP凈化效果較好。郭鑫等[13j研究了幾種挺水植物對生活污水中氨氮的去除作用，認(rèn)為對高氨氮（氨氮濃度為20～50 mg/L時）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[14]研究發(fā)現(xiàn)沉水植物狐尾藻對N、P具有超高的吸收能力，對高濃度氨氮耐受能力最強。楊玨[15]研究發(fā)現(xiàn)菖蒲對生活垃圾滲濾液尾水的除磷能力最強，黃菖蒲對滲濾液尾水的除氮能力最強，而再力花對尾水的COD去除能力最強。

關(guān)于養(yǎng)殖廢水，丁飛飛等[16]研究了黃鳶尾在牛場廢水不同稀釋濃度下的耐受性，當(dāng)牛場廢水濃度高于T3水平（15：1稀釋）時，表現(xiàn)出生長受抑制，一周之后，黃鳶尾對COD、NH4+ -N、TN和TP的去除率均可以達(dá)到50%以上。劉作云、彭憶蘭等[17.18]研究了蘆葦、水葫蘆、蕹菜3種單一水生植物及蘆葦一水葫蘆組合、蘆葦一蕹菜組合對不同濃度養(yǎng)殖廢水中化學(xué)需氧量和氨氮的去除效果，對CODcr和氨氮的去除能力為：蘆葦一水葫蘆組合>蘆葦一蕹菜組合>水葫蘆>蕹菜>蘆葦。董文斌和吳曉梅等19.20]研究了狐尾藻對養(yǎng)殖廢水和生豬養(yǎng)殖場沼液的凈化作用，發(fā)現(xiàn)其對NH4+ -N、TN、TP、SS及COD等去除率均可以達(dá)到60%以上。龔龍等[21]研究了伊樂藻和水花生對螃蟹池塘中總氮、總磷的凈化效果，單位生物量的水花生對總氮、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[22]發(fā)現(xiàn)水葫蘆、水芹、金魚藻和苞葉芋4種水生植物對模擬漁業(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。

4 水生植物對工業(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)于對工業(yè)廢水中重金屬的去除作用研究，王穎[23]在錳礦區(qū)發(fā)現(xiàn)的一種爵床科水生植物Hygrophilapolysperma（ Roxb.） T. Anderson，在5 mg/L錳脅迫時，該植株經(jīng)14 d水培后，培養(yǎng)液中未檢出Mn，在初始濃度為60mg/L時，對錳的去除率為40%左右。李瑞玲[24]和何芳芳等[25]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[26]。石菖蒲和水芹對Cr、Zn、Mn 3種重金屬去除效果也比較好[27]。另外，鳳眼蓮對電鍍廢水中重金屬的去除率在80%以上[28]。關(guān)于對有機(jī)物及氮磷的去除作用，栗霞[29]研究發(fā)現(xiàn)，6種水生植物對焦化廢水中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[30]研究發(fā)現(xiàn)，廢水中苯酚濃度低時（<6 mg/L），脆弱剛毛藻對其的去除率可達(dá)到89%，而對枝輪藻對苯酚的最大耐受濃度可以達(dá)到300 mg/L。程麗芬等[31]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。

5 總結(jié)與展望

利用水生植物凈化污廢水，成本小、不會對環(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，對污廢水中的氮磷、有機(jī)物、重金屬等具有一定的凈化效果[32]，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。對水生植物的應(yīng)用，應(yīng)注意以下3點：

（1）高效種類的篩選，對于污廢水的凈化，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，水生植物的生長具有一定的周期，如果對死亡水生植物殘體不進(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，堅持理論與實踐相結(jié)合，探索水生植物對污染物的耐受機(jī)理，篩選出更多具有應(yīng)用價值的植物品種，縮小水生植物在凈化污廢水方面的應(yīng)用限制。

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作者簡介：于菁（1998-），女，徐州工程學(xué)院環(huán)境工程學(xué)院學(xué)生，從事污染防治方面的研究。

通訊作者：萬蕾（1981-），女，博士，副教授，主要從事水環(huán)境污染防治與生態(tài)修復(fù)方面的研究。