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河道水体修复中水生植物的净化作用


河道水体修复中水生植物的净化作用

摘要:本文阐释了水生植物的概念,简要分析了水生植物的净化作用及机理,提出了相应的治理对策,并指出了目前水生植物应用中存在的一些问题。

关键词:水生植物;净化作用;存在问题

1 水生植物的概念

水生植物的定义有多释,本文中的水生植物是指凡生长在水中或湿地土壤中的植物,以大型的草本植物为主,包括水生、湿生和沼泽植物”[1]。

2 水生植物的净化作用

2.1 研究背景

随着城市化的程度不断加大,城市人口的急剧增加,引起了一系列的城市问题。城市环境中,水体的环境容量和生态载力不堪重负,生态系统遭到极大破坏。公园、居住区等的水体都遭到不同程度的污染。据统计,我国90%以上公园的水体,其化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、总氮(TN)、总磷(TP)和非离子氨等指标,大多超过国家地面水环境质量四
类标准。而在上海等某些居住小区的水体缺乏循环,成为一潭死水,富营养化程度非常严重。水体的结构和功能被破坏,导致生物多样性丧失,景观水体的美学价值遭到严重损害。为此,在当今水资源紧张的背景下,许多专家都纷纷开展相关研究,以求找到合理的治理对策。

2.2 治理方法

2.2.1 营养盐控制
控制水体营养盐浓度是传统的富营养化防治措施,它基于限制因子原理,以实验室藻类生长瓶法测定结果为依据,对于外源性污染采取截污、污水改道、污水除磷,对于内源性污
染采取了清淤挖泥、营养盐钝化、底层暴气、稀释冲刷、调节湖水氮磷比、覆盖底部沉积物及絮凝沉降等一系列措施。不少通过控制氮和磷来防治富营养化的实践并没有取得理想的成功结果[2,3],但是,这只能说明不能仅仅靠控制营养盐来防治湖泊富营养化,也并不意味着不需要控制营养。

2.2.2 直接除藻
用化学药品(如硫酸铜和其他除藻剂)控制藻类可能是*古老原始的方法,化学药品可快速杀死藻类,但死亡藻类所产生二次污染及化学药品的生物富集和生物放大对整个生态系统的负面影响较大,且剂量难以掌握,风险较大,若长期使用低浓度的化学**会使藻类产生抗药性,因此,不适宜在景观水体中广泛使用,只能作为应急措施[4]。

2.2.3 生物调控
作为营养盐控制的一种替代技术,生物调控(Biomanipulation)是通过重建生物群落以得到一个有利的响应,常用于减少藻类生物量,保持水质清澈并提高生物多样性。主要是采用鱼类种群的下行调控。如增加食鱼性(Piscivores)鱼类或减少食浮游动物(Zooplanktivores)或食底栖(Benthivores)鱼类,以保证有充分的浮游动物等来控制藻类;也有直接利用“食藻鱼”控制蓝藻水华。生物调控较典型的是用于小而浅的、相对封闭的湖泊系统,在浅水湖泊由于生物分布垂直空间差异较小,因而在一定时间内对某些浮游植物控制效果较好。生物调控在欧洲得到深入研究和广泛应用,但是由于研究区域、研究对象以及研究范围的不同,往往难得到一致的结论与结果。因此,生物调控作为管理工具的有效性仍存在很大的争议。许多成功的实例往往是短期的[4],也面临着一系列的挑战。

2.2.4 EWT治理模式(Ecological Water Treatment)
生态恢复已成为全球淡水生态系统研究的前瞻性研究领域,而生态工程被认为是生态恢复的*佳工具,业已证明,用生态工程可以改善富营养化湖泊的局部水质、修复局部生态系统[5]。

北京动物园采用水生植物净化水体的生态工程方法进行了研究。研究结果表明[6],利用水生植物不仅能净化北京动物园严重的富营养化的水体,而且还有利于营造水上园林景观和为水禽创造适宜的生存环境。这表明,利用水生植物的生态恢复工程在治理城市景观水体富营养化方面发展前景良好。

2.3 净化机理

通过种植水生植物净化水质,是利用许多水生植物特别是水生维管束植物能够大量吸收营养物质,或降解转化有毒有害物质为无毒物质的性质。在废水或受到污染的天然水体中种植大量耐污染净化能力较强的水生高等植物,使其通过自身的生命活动将水中的污染物质分解转化或富集到体内,然后除去,恢复水域中的养分平衡;同时通过水生植物的光合作用放出氧气,增加水中溶解氧含量,从而改善水质,减轻或消除水污染。

2.4 主要处理方式

水生植物净化作用的处理方式主要有两种,即净化塘和人工湿地系统。净化塘是以某种水生植物占优良优势而组成的特殊水生生态系统,这个系统通过水生植物群落的阻滤、沉降、吸附等物理作用以及植物体的吸收、积累等作用而达到对污水的净化效果。而人工湿地系统是利用水生植物治理污水的又一发展方向,由于建造和运转费用低、维护简单、效果好,且为众多野生动物提供了栖息地。

国外人工湿地已被广泛运用处理于市政、工业、农业和城市暴雨径流废水技术[7]。而国内对此的研究尚处于起步阶段。以成都活水公园和上海梦清园为例[8],前者的湿地系统主要工艺过程为:厌氧沉淀池、人工湿地塘、床系统、养鱼塘系统、戏水池以及连接各个工艺的水流雕塑和自然水沟等五个部分。整个处理过程流程清晰,实质上就是一个体会“死水”变成“活水”的过程[9]。而上海梦清园除构建了一套生态净水的系统外,还增设了国内首座合流制排水系统调蓄池,进一步完善了污水处理系统。二者均为今后开展相关研究提供了实践经验。

3 水生植物的应用现状

通过对相关文献的搜集整理得知,目前所涉及的水生植物主要有以下几类(表1)。


4 存在问题

水生植物能够有效地净化富营养化水体,提高了水体的自净能力,让“死水”变“活水”[10]。而通过不同类型水生植物的合理配置,能丰富水体的景观层次,创造出美的意境[11],应用前景十分广阔。然而,对目前水生植物应用进行综合分析,不难发现,仍然存在以下问题。

4.1 单一性

总的来说,目前应用的水生植物种类比较单一,多样性不足。而乡土水生植物的诸多优势可以作为弥补目前水生植物多样性不足问题的一个方法。

4.2 入侵性

某些水生植物如凤眼莲,千屈菜等具有高入侵性[12],易抢占其他物种的生存空间,严重威胁本地物种的正常存活,极大地破坏了当地水生生态系统平衡的。故有学者对大规模使用水生植物的做法提出了质疑,建议进行有效的管理以控制其入侵作用的危害。

4.3 合理性

目前水生植物配置片面地追求艺术美感效果,往往忽略从植物群落生态学、微观生态学等角度来考虑植物与植物间的搭配是否合理。故水生植物的配置是否具有科学的合理性也是
值得考虑的问题之一。

参考文献:
[1]Wang C, Cai J.:Jiaxin J; et al. The Effect of WaterPurificationEcological Engineering on the Cao Yang RoundCreek[J].Water Scienceand Technology 1991,23(1/3):121-131
[2]顾岗,刘鸿志.琵琶湖和太湖污染治理的比较和对太湖治理的建议[J].世界环境.2001, (3)32-34
[3]王国祥,淮培民.人工复合生态系统对太湖局部水域水质的净化作用[J].中国环境科学,1998, 18(5):410-414
[4]李琪,李德尚,熊邦喜等.放养鳞鱼对水库浮游植物群落的影响[J].生态学报,1993, 13 (1):30-37
[5]孙刚,盛连喜.湖泊富营养化治理的生态工程[J].应用生态学报,2001, 12 (4): 590-592
[6]朱斌.利用水生植物改善北京动物园水环境的研究初探[J].上海环境,2002,21(8):469-472
[7]李伟,钟扬编译. THEORIES AND METHODS OF THE STUDY OFAQUATICVEGETATION(水生植被研究的理论与方法)[M].华中师范大学出版社,1992
[8]胡玎,王越.“活水”景观理念与实施—上海梦清园和成都活水公园[J].园林,2004,(10):18-20
[9]俞孔坚,李迪华,孟亚凡.湿地及其在高科技园区中的营造[J].中国园林,2001(02):26-30
[10]崔心红等.人工湿地与住区水环境建设
[J].建设科技,2004(20):28-29
[11]汪菊渊.植物造景
[12]吴霞 编译.水生植物的治理:入侵物种和化学防除[J] .世界农药,2006,28(02):32-36

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