水生植物在湖泊富營養(yǎng)化生態(tài)修復(fù)中的應(yīng)用

田 煒，沈曉強(qiáng)，林瑞峰，郭珊珊，沙洪利

(北京市北運(yùn)河管理處，北京 101100)

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代城市逐漸加快了發(fā)展步伐，加深了城市居民對美好生活的向往，生態(tài)環(huán)境優(yōu)化逐漸進(jìn)入人們的視野。湖泊水體作為美麗城市的重要組成部分，還可調(diào)節(jié)區(qū)域氣候，因此優(yōu)化城市湖泊水環(huán)境是城市環(huán)境管理的重要內(nèi)容。湖泊與人們的生活息息相關(guān)，具有維護(hù)城市多樣性、減少噪音、補(bǔ)充地下水等作用，水生植物是湖泊水體生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，具有良好的觀賞價(jià)值[1]。但由于地域氣候的差異性及不同水生植物自身生長特性與修復(fù)能力，不同水生植物在湖泊富營養(yǎng)化生態(tài)修復(fù)中的凈化能力存在差異性。因此需合理選擇水生植物，維持湖泊生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性至關(guān)重要。

1 水生植物概述

水生植物是指生長在淡水中的植物，具有食用、藥用、觀賞、飼用、加工、綠肥等作用。主要可以分為水生維管束植物、水生藻類以及高等藻類三種[2]。目前富營養(yǎng)化生態(tài)修復(fù)中主要應(yīng)用水生維管束植物，根據(jù)其生活習(xí)性可分為以下四個(gè)種類：

1.1 沉水植物

完全在水面下生長，植根于底泥或在水中漂浮，如金魚藻、狐尾藻等；

1.2 漂浮植物

漂浮在水面上，具有特殊的生物結(jié)構(gòu)，如浮萍、鳳眼蓮等；

1.3 浮葉植物

根、根莖在水體底泥中生長，植物葉片浮于水面，如睡蓮、荇菜等；

1.4 挺水植物

根、根莖在水體底泥中生長，莖、葉在挺出水面以上，常見的有蘆葦、慈姑等。我國水生植物種植歷史已經(jīng)超過數(shù)千年，古人對于水生植物最早的認(rèn)識是作為食材，隨著后期生態(tài)治理觀念的提出，水生植物在富營養(yǎng)化湖泊水體的生態(tài)修復(fù)中逐漸起到了重要的作用[3]。

2 水生植物的作用

2.1 優(yōu)化水體環(huán)境

水生植物在湖泊中能夠起到維持生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定的作用。一個(gè)環(huán)境良好的湖泊水體，具有生態(tài)多樣性穩(wěn)定的特點(diǎn)，因此能夠維持正常的生態(tài)平衡。種植水生植物可減小風(fēng)速對水面波動的影響，從而降低水流速度，為水生動物提供良好的活動空間，降低水體擾動；同時(shí)可避免懸浮物沉積，預(yù)防底層沉積物重新懸浮[4]。底層生長密集的根系可預(yù)防沖蝕縫隙的出現(xiàn)，并提高沉積物微團(tuán)聚體的穩(wěn)定性。此外，水生植物覆蓋在水底表面，可提高底泥的穩(wěn)定性，減少微顆粒懸浮，增強(qiáng)水體的透明性。

2.2 優(yōu)化底泥環(huán)境

水生植物作為生產(chǎn)者，可通過光合作用產(chǎn)生氧氣，一方面將氧氣傳送至植物本身根部，維持自身生命活動，同時(shí)也可以向周圍釋放氧氣，在底泥中形成良好的微環(huán)境，加速局部范圍內(nèi)生物的生長和繁殖，還可加速有機(jī)物的分解，促進(jìn)水生動物生長。水生植物根系的生長可促進(jìn)好氧細(xì)菌的生長繁殖，形成底泥微生物群落，分解水體中污染物質(zhì)[5]。此外，水生植物死亡后根、莖腐爛形成的縫隙與渠道，可提高土壤的水力傳導(dǎo)性。

2.3 優(yōu)化生物環(huán)境

種植水生植物可改善水質(zhì)、提高水體生物多樣性，對于水生態(tài)系統(tǒng)具有重要的影響。一方面，水生植物可為水體中其他生物(水生動物、微生物)提供可附著與棲息的場所；另一方面，水生植物根系分泌物可為微生物生命活動提供重要的物質(zhì)來源。寄居在水生植物體上的藻類、細(xì)菌以及水生動物等，可通過新陳代謝加速有機(jī)物以及懸浮物的降解。此外，水生植物的根系可促進(jìn)微生物的生長與繁殖，加速污染物降解速度，提高水體自凈能力，優(yōu)化生態(tài)結(jié)構(gòu)，加速富營養(yǎng)化狀態(tài)的改善。水生植物還可通過與藻類競爭光照及營養(yǎng)物質(zhì)從而抑制其他有毒藻類生長，水生植物的體態(tài)明顯大于藻類，且生長周期長，吸收能力強(qiáng)，能夠遮

擋光線，從而影響藻類光合作用抑制其生長。此外，水生植物生長過程中產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物或分泌物可在一定程度上抑制藻類生長，如類固醇、萜類化合物等。

2.4 吸收營養(yǎng)物質(zhì)

水生植物的生長速度與營養(yǎng)狀況有密切的相關(guān)性，營養(yǎng)狀況越好的環(huán)境中生長速度越快，且在收割之后可將營養(yǎng)物質(zhì)帶出水生態(tài)環(huán)境。有研究指出，水生植物能夠有效吸收水體中有機(jī)氮、有機(jī)磷等有機(jī)物質(zhì)。因此利用水生植物凈化水體能夠有效降低水體中的氮磷水平，抑制水體富營養(yǎng)化進(jìn)程，如有學(xué)者利用鳳眼蓮凈化生活污水排放引起的富營養(yǎng)化池塘，在1個(gè)月后發(fā)現(xiàn)植物組織的氮磷含量升高，而水體中的氮磷含量下降。此外，水生植物還可去除水體中的重金屬，如浮萍對于金屬鉛有著較高的吸附性。

綜上可知，合理的種植水生植物對控制水體污染，修復(fù)受污染水體具有明顯的積極作用。

3 水生植物在湖泊富營養(yǎng)化生態(tài)修復(fù)中的

應(yīng)用

3.1 控制面源污染

降雨徑流的形成，使污染物在降水的沖刷作用下隨著徑流及泥沙的遷移進(jìn)入水體，形成面源污染。隨著近些年來我國社會對生態(tài)環(huán)境保護(hù)關(guān)注度的提升，生態(tài)環(huán)境治理力度也不斷加強(qiáng)。目前利用水生植物控制水體面源污染的主要措施主要為：

3.1.1 人工濕地

人工濕地技術(shù)是目前解決湖泊富營養(yǎng)化的重要技術(shù)。主要是利用挺水植物來制作人工濕地，此類植物的根系能夠?yàn)閰捬跷⑸锾峁┝己玫纳L環(huán)境，同時(shí)根部能夠提高底泥的水力傳導(dǎo)性，提高水體的凈化能力，并且配合其他水生植物進(jìn)一步優(yōu)化水體生物結(jié)構(gòu)。

3.1.2 湖濱帶凈化系統(tǒng)

湖濱帶是指水域與陸地的過渡地帶，主要通過人工恢復(fù)或建設(shè)自然濕地的方式改善生態(tài)環(huán)境，可在底泥中施加各種酶促填料與吸附填料，從而加速水生植物的生長，形成天然的污水凈化系統(tǒng)，并具有一定的觀賞價(jià)值。

3.2 控制點(diǎn)源污染

目前我國湖泊水體富營養(yǎng)化主要由于生產(chǎn)、生活及工業(yè)廢水的排放，排污口高濃度的污染物質(zhì)導(dǎo)致水體中營養(yǎng)物質(zhì)過剩，從而造成有毒藻類大量繁殖。因此控制水體點(diǎn)源污染是解決湖泊富營養(yǎng)化的重要措施。氧化塘作為普遍應(yīng)用的污水處理技術(shù)，具有操作簡單、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠等優(yōu)點(diǎn)，但由于其占地面積大，且清除效率不理想，故選用生物塘進(jìn)一步提高污染清除率。生物塘是指利用氧化塘與水生植物相結(jié)合的一種技術(shù)，具有更高的凈化效率。有學(xué)者將浮萍塘與氧化塘串聯(lián)，并發(fā)現(xiàn)SS以及BOD清除率明顯提高，從而發(fā)揮較好的清除優(yōu)勢，進(jìn)一步提高凈化效率。

3.3 生物浮島技術(shù)

生物浮島技術(shù)主要利用人工浮體將一些耐污能力強(qiáng)且具有觀賞價(jià)值的水生植物種植在人工浮體上，然后將人工浮體相連接，從種植到收割都具有較高的收割性。生物浮島主要是利用生物治理的原則，將部分陸地種植的花卉移植到富營養(yǎng)化水體表面，通過植物吸收，降低水體中的有機(jī)物，從而凈化水質(zhì)，目前北京、武漢等地方已經(jīng)開始采用該技術(shù)來凈化水體。

4 展望

雖然目前一部分水生植物的生物習(xí)性及作用仍不明確、不同水生植物二次污染機(jī)制及控制方法的研究相對較少、人為操作下水生植物群落變化規(guī)律尚未明確，但利用水生植物凈化湖泊富營養(yǎng)化水體具有成本低、經(jīng)濟(jì)效益高以及可回收利用的優(yōu)勢，具有較好的應(yīng)用前景。因此在利用水生植物修復(fù)富營養(yǎng)化湖泊時(shí)，需要在原水質(zhì)進(jìn)行綜合分析的前提下，選取合適的植物，避免外來植物入侵，同時(shí)確保生物多樣性。

5 結(jié)語

水生植物在湖泊富營養(yǎng)化生態(tài)修復(fù)中具有重要的作用，在明確不同水生植物在生態(tài)修復(fù)中的作用及效果的前提下，選取適宜種植的水生植物，形成水生植物群落，可提高湖泊水體富營養(yǎng)化的凈化效果，合理控制二次污染，避免水體污染加重，確保生態(tài)修復(fù)的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。