王樸 梁玉婷 康凱麗

摘要 從濕地植物修復(fù)水體能力，濕地植物在水體修復(fù)中應(yīng)用形式以及影響植物修復(fù)效果等方面對(duì)植物修復(fù)富營(yíng)養(yǎng)水體的研究進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)植物修復(fù)工作進(jìn)行了展望。植物材料對(duì)氮磷吸收能力不同，篩選凈化能力好的植物是植物修復(fù)工作的基礎(chǔ)。植物修復(fù)富營(yíng)養(yǎng)化的形式主要是浮床、浮島、濕地等，在此基礎(chǔ)上配合水生動(dòng)物、微生物凈化水體的案例越來(lái)越多?；谥参飳?duì)富營(yíng)養(yǎng)化修復(fù)的研究現(xiàn)狀，建議今后篩選氮磷去除能力強(qiáng)的濕生植物，首先要考慮本地區(qū)存在的優(yōu)勢(shì)物種，具有抗寒抗凍且不易感染病蟲害的植物;根據(jù)不同水體環(huán)境和類型構(gòu)建多種形態(tài)組合的濕地或浮床，在濕地和浮床構(gòu)建中引入新技術(shù)也是一種趨勢(shì);另外開展模型預(yù)測(cè)等多學(xué)科研究有待加強(qiáng)。

關(guān)鍵詞 植物;修復(fù);富營(yíng)養(yǎng)化;水體

中圖分類號(hào) X-52? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2021）12-0008-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.12.003

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Application of Wetland Plants in Eutrophic Water Phytoremediation

WANG Pu，LIANG Yu ting，KANG Kai li （Wuhan Institute of Landscape Architecture，Wuhan，Hubei 430081）

Abstract This paper summarized the research work of phytoremediation of eutrophic water bodies from the aspects of the phytoremediation capability，form of wetland plants application in water body remediation and the influence of phytoremediation effect，and put forward to the prospect of phytoremediation.Plant materials have different ability to absorb nitrogen and phosphorus，it is the basis of phytoremediation.Floating beds，floating islands，wetlands are the main forms of phytoremediation in eutrophication water.There are more and more cases of hygrophyte with aquatic animals and microorganisms purify water.Based on the current status of plant research on eutrophication，it is suggested to select hygrophyte with strong nitrogen and phosphorus removal ability in the future.The dominant species existing in the region should be considered first，which are cold resistant and frost resistant and are not easy to be infected with diseases and insect pests.It is also a trend to introduce new technology into the construction of wetland and floating bed，which is composed of multiple forms according to different water environment and types.In addition，the development of model prediction and other multidisciplinary research needs to be strengthened.

Key words Plant;Phytoremediation;Eutrophic;Water

富營(yíng)養(yǎng)化通常指營(yíng)養(yǎng)鹽輸入使水體的生產(chǎn)力增加的一個(gè)自然過(guò)程。營(yíng)養(yǎng)鹽的輸入是一個(gè)自然過(guò)程，但近幾十年來(lái)各種人類活動(dòng)增加，導(dǎo)致過(guò)量的營(yíng)養(yǎng)鹽向水體輸入，水體中藻類加速累積，由此產(chǎn)生一系列后果，包括有害和有毒藻華、溶解氧耗盡和水下植被及底棲動(dòng)物損失。這些因素是互相關(guān)聯(lián)的，通常認(rèn)為水體富營(yíng)養(yǎng)化對(duì)水質(zhì)、生態(tài)系統(tǒng)健康和人類具有負(fù)面影響[1-6]。富營(yíng)養(yǎng)化是當(dāng)今人類快速發(fā)展所面臨的重大環(huán)境問(wèn)題。隨著工業(yè)的快速發(fā)展，水體富營(yíng)養(yǎng)化已成為全球性的水域環(huán)境污染問(wèn)題。為解決富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題，涌現(xiàn)出很多處理水體富營(yíng)養(yǎng)化的技術(shù)，其中有碳納米管、電處理、光催化器等物理技術(shù);向水體添加化學(xué)藥品等化學(xué)手段;微生物處理、生物膜技術(shù)、構(gòu)建濕地、植物浮床技術(shù)、重建水下森林等生物手段。其中構(gòu)建濕地、植物浮床技術(shù)、重建水下森林通稱植物修復(fù)，植物修復(fù)在水體富營(yíng)養(yǎng)化修復(fù)中較其他技術(shù)便捷、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保，在實(shí)際中應(yīng)用更廣。

1 植物修復(fù)的基礎(chǔ)

1.1 篩選吸收氮磷能力強(qiáng)且適應(yīng)性好的濕生植物 Best[7]認(rèn)為濕生植物是生長(zhǎng)在沼澤地或沿岸帶的大型草本植物， Hartog等[8]認(rèn)為濕生植物有漂浮、沼生植物和假水生植物等。趙家榮等[9]則按照形態(tài)特征和生活方式，將濕地植物分為挺水植物、浮葉植物、漂浮植物和沉水植物四大類。濕地植物大都具有發(fā)達(dá)的根系，能極大限度擴(kuò)展人工濕地污水凈化空間，提高吸收能力。大型植物作為濕地常見植物，在處理污水方面具有顯著的作用，為鳥類、昆蟲、水生動(dòng)物提供棲息環(huán)境，同時(shí)美化景觀，使人心情愉悅等[10] 。因此，篩選生長(zhǎng)量大、適應(yīng)能力強(qiáng)、凈化效果好又兼具景觀效果的濕生植物是植物修復(fù)工作的一個(gè)重要方面。

鳳眼蓮是最早用于凈化水質(zhì)的植物之一，國(guó)外利用鳳眼蓮凈化水質(zhì)的歷史，可以追溯到1948年Dymond[11]、1996年Gawel等[12]的研究。鳳眼蓮的研究主要從去除重金屬、吸收氮磷、抑藻作用展開[13]。吳振斌等[14]在武漢東湖富營(yíng)養(yǎng)淺水湖泊中建立大型試驗(yàn)圍隔系統(tǒng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)重建沉水植物是修復(fù)重建富營(yíng)養(yǎng)湖泊生態(tài)系統(tǒng)的重要措施。以沉水植物為主的水生植被恢復(fù)后，可以有效地降低營(yíng)養(yǎng)循環(huán)速度，控制浮游植物過(guò)度增長(zhǎng)，而且沉水植物可以對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化和重金屬污染的水體和底泥起到凈化作用[15]。

大多數(shù)研究采用水培法比較植物間去除水體氮磷能力以及對(duì)水質(zhì)物理指標(biāo)的評(píng)定。植物對(duì)氮磷去除能力不同，有的植物對(duì)氮素去除較好，有的植物對(duì)磷素去除較好，有的兼具2種去除能力[16]。隨著植物修復(fù)模式的改進(jìn)，觀賞效果好、適應(yīng)能力強(qiáng)、適應(yīng)不同形態(tài)濕地環(huán)境、不同富營(yíng)養(yǎng)化水質(zhì)的水生植物篩選工作大量展開。Ling等[17]對(duì)5種景觀植物對(duì)垂直流河流景觀水體的凈化效果進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)5種植物的生活力有顯著差別，鳳眼蓮長(zhǎng)勢(shì)最好，表現(xiàn)為鳳眼藍(lán)> 綠蘿>雞冠花>金盞花>一串紅 。植物應(yīng)用在水體和濕地中，濕生植物的適應(yīng)性好于陸生植物。當(dāng)利用濕生植物處理不同形態(tài)的富營(yíng)養(yǎng)水體時(shí)，發(fā)現(xiàn)濕生植物之間的凈化效果具有差異性，但植物組處理富營(yíng)養(yǎng)化水體優(yōu)于無(wú)植物組[18]。

目前國(guó)內(nèi)篩選凈化能力好的濕生植物研究較多，已用于或可用于浮床種植來(lái)凈化水體的挺水植物主要有美人蕉、蘆葦、荻、多花黑麥草、稗草、水稻、香根草、牛筋草、香蒲、菖蒲、石菖蒲、海芋、鳳眼蓮、水芹菜、水蕹菜、芝麻花、旱傘草、燈心草。去除TN和TP凈化能力較好的濕地植物有黃菖蒲、蘆葦、美人蕉、香蒲、水蔥，去除TN能力較好的濕地植物有水蕹菜、黃蝴蝶花、西伯利亞蝴蝶花、互花附子、水生美人蕉和芒金魚藻、狐尾藻、鳳眼藍(lán)、菖蒲;去除TP能力較好的濕地植物有慈姑、窄葉澤瀉、花葉菖蒲、美人蕉、千屈菜、伊樂(lè)藻、菹草、苦草、金魚藻。

1.2 植物組合在濕地構(gòu)建和浮床中的應(yīng)用

多數(shù)試驗(yàn)結(jié)果認(rèn)為不同生活型的水生植物物種的合理鑲嵌組合形成的水生植物群落，比單一生活型水生植物氮磷去除率更高，且凈化效果更為穩(wěn)定，劉足根等[19]通過(guò)試驗(yàn)確定了鄉(xiāng)土種穗花狐尾藻+狹葉香蒲的鑲嵌組合為不同生活型水生植物組合凈化氮磷效果最優(yōu)模式。Coleman等[20]采用3種常見的阿巴拉契亞山脈植物對(duì)水體凈化效果比較，發(fā)現(xiàn)水深度對(duì)濕地處理沒(méi)有影響但對(duì)植物生長(zhǎng)形式有影響，碎石有凈化效果，植物有更好的凈化效果，香蒲長(zhǎng)勢(shì)和凈化效果顯著好于燈心草和水蔥，混合效果好于單一物種，香蒲在混合中是優(yōu)勢(shì)種，當(dāng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)受限時(shí)，水體中會(huì)產(chǎn)生毒性物質(zhì)，影響其生長(zhǎng)。Fraser等[21]在構(gòu)建的濕地中利用4種濕生植物去除土壤滲出液2種水平的氮（N）和磷（P），植物在降低土壤滲濾液中總氮和總磷濃度時(shí)，比未種植的更有效;降低氮和磷的潛力方面存在不同的物種效應(yīng);但不能確定植物混合組合在降低氮和磷方面比單一品種更有效，植物對(duì)氮磷具有一定的去除效果，總體來(lái)講植物群落效果好于單一物種，栽植的無(wú)氮磷基質(zhì)有去除氮磷效果。

2 植物修復(fù)技術(shù)

2.1 濕地構(gòu)建

不同類型人工濕地對(duì)生活污水的處理效果，受到許多因素的影響，其中不同濕地類型，會(huì)造成人工濕地對(duì)主要污染物COD、TN和TP的凈化效果的差異，在水平潛流、垂直上行流和下行流人工濕地中對(duì)人工合成的生活污水的處理效果和主要污染物（COD、TN 和TP） 去除率隨季節(jié)變化，在垂直上行流和垂直下行流去除效果不同，香蒲在垂直下行流濕地去除有機(jī)污染物效果最好，去除率可達(dá)85.55%;水蔥在垂直上行流濕地去除TN效果最好，去除率可達(dá)57.52%，香蒲在垂直上行流濕地去除TP效果最好，去除率可達(dá)84.28%[22]。HFCW水平流和VFCW垂直流人工濕地對(duì)不同污染物均有明顯的去除效果，VFCW不僅在COD和BOD去除方面比HFCW更有效，且由于潮汐垂直流的存在，可以滲透更多的氧氣，而且體積小，滯留時(shí)間長(zhǎng)。VFCW具有粒徑小、出水水質(zhì)高、硝化效果好等優(yōu)點(diǎn)，比HFCW具有更好的污水處理效果[23]，Barco等[24]構(gòu)建了水平次面流（HSSF）床、沉降池和FTW層組成的混合人工濕地（H-CW）處理城市廢水的凈化性能，該結(jié)構(gòu)由一組HSSF層和FTW層組成，其顯著降低氮的總量。除了解決靜態(tài)污水處理，濕地也用來(lái)處理動(dòng)態(tài)污水，Moore等[25]利用水生植被對(duì)模擬徑流中的硝態(tài)氮、銨態(tài)氮和可溶性活性磷進(jìn)行修復(fù)，這項(xiàng)新研究的結(jié)果突出了物種內(nèi)部和物種之間在養(yǎng)分特定吸收方面的內(nèi)在變異，以及物種在養(yǎng)分保留方面的時(shí)間變異。通過(guò)這種自然變化，學(xué)者可以設(shè)計(jì)對(duì)改善農(nóng)業(yè)徑流水質(zhì)有更大影響的植物修復(fù)?；祀s濕地水平流和垂直流濕地具有更好的凈化效果[26]，今后對(duì)不同形態(tài)水體、不同污染程度水體進(jìn)行植物篩選仍是工作重點(diǎn)。因此構(gòu)建不同類型的濕地是目前研究的新突破點(diǎn)。

2.2 植物浮床

解決富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題需要大量人力、物力、財(cái)力，植物浮床作為經(jīng)濟(jì)便捷的手段應(yīng)運(yùn)而生。植物浮床也稱植物浮島、生態(tài)浮島或人工浮島，主要采用無(wú)土栽培技術(shù)將植物種植在聚乙烯泡沫板或者高分子材料，然后懸垂于水中。植物浮床修復(fù)污水是生物、物理和化學(xué)綜合的過(guò)程，利用水生植物和根基微生物吸收氮、磷，降低有機(jī)物含量。影響污染物去除率的因素有植物、溫度、季節(jié)、處理時(shí)間、覆蓋度、初始濃度等。從植物及其組合、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變和水生資源的利用等方面展望了生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展方向，探討了生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)和管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了景觀效益和生態(tài)功能的雙贏[27]。利用浮床種植植物治理富營(yíng)養(yǎng)化湖泊，能改善水質(zhì)、增加透明度、藍(lán)藻消失、增加生物多樣等。植物浮床技術(shù)應(yīng)用從單一植物逐漸過(guò)度到多種植物[28-31]，F(xiàn)TW比表面流濕地提供了一種更便捷的處理氮磷濕地方式，由于不占有額外的陸地。Keizer vlek等[32]發(fā)現(xiàn)種植鳶尾的FTWs可以應(yīng)用于溫帶氣候，以克服地表水藻類過(guò)度生長(zhǎng)的問(wèn)題。面對(duì)復(fù)雜的富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題，尋求新的浮床技術(shù)非常必要，其中清除湖泊沉積物是減少湖泊內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)的一種有效方法。有學(xué)者把生態(tài)污泥與菖蒲浮床聯(lián)合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水體的凈化效果，種植的生態(tài)浮床對(duì)氮、磷和Chl-a有良好的去除效果，是一種生態(tài)友好的回收疏浚污泥的新方法[33]。研究人工浮動(dòng)島嶼（AFIs）時(shí)發(fā)現(xiàn)，AFIs伴隨曝氣也是移除污染物的一個(gè)好方法，AFIs可以納入濕地，減少水污染的影響，有助于加強(qiáng)濕地恢復(fù)[34]。水生大型植物和人工浮島去除污染物的潛力，揭示了AFIs可以融入濕地，減少水污染的影響，促進(jìn)濕地恢復(fù)。植物浮床除可以凈化湖泊河道的污染水體，還可以用來(lái)凈化養(yǎng)殖場(chǎng)、市政污水。為了獲得更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，在污水中種植蔬菜是另一個(gè)大膽嘗試，采用浮床法在水面種植水菜處理沼液，取得了很好的去污效果[35]。

2.3 構(gòu)建水下森林——恢復(fù)沉水植物植被

“水下森林”是指通過(guò)種植沉水植物，吸收水中和底泥的污染物，創(chuàng)造魚蝦等動(dòng)物棲息的生態(tài)系統(tǒng)，從而能夠有效促進(jìn)水體的自凈和循環(huán)。水體富營(yíng)養(yǎng)化及水生植被衰退引起水生態(tài)系統(tǒng)崩潰和水質(zhì)惡化，進(jìn)行水生植被（特別是沉水植被）的修復(fù)重建是改善湖泊水質(zhì)和湖泊生態(tài)恢復(fù)的重要手段。

早在1992—1993年，李文朝[36]在富營(yíng)養(yǎng)湖泊五里湖面積為 2 000 m2 的半封閉式圍隔試驗(yàn)區(qū)中開展了常綠型人工水生植被組建試驗(yàn)，選用耐寒植物伊樂(lè)藻和喜溫植物菱及鳳眼蓮 ，組建成常綠型人工水生植被，但未能解決耐寒型沉水植物伊樂(lè)藻與喜溫型沉水植物種類間的銜接過(guò)度，直至各種耐性沉水植物篩選出來(lái)后，沉水植物在水體中應(yīng)用工作迅速展開。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外有關(guān)引種大型沉水植物進(jìn)行湖泊生態(tài)修復(fù)的應(yīng)用更加廣泛，通過(guò)種植水生植物降低湖泊中營(yíng)養(yǎng)鹽濃度、凈化水體的方法在我國(guó)巢湖、東湖等地也取得了良好的效果[37-38]。在嚴(yán)重富營(yíng)養(yǎng)化的東湖水果湖邊建立的圍隔中，采用多種措施對(duì)圍隔的底質(zhì)和水質(zhì)進(jìn)行適當(dāng)改善，依據(jù)自然湖泊中水生植被分布和植物種類組成的特點(diǎn)種植植物，發(fā)現(xiàn)植被重建后圍隔內(nèi)的水質(zhì)得到顯著改善，尤其是水的色度、透明度和葉綠素含量改善最為明顯，實(shí)現(xiàn)從“濁水態(tài)”向“清水態(tài)”的快速轉(zhuǎn)換。在較大的湖泊、江河中對(duì)水體采用“ 化整為零”的策略逐步恢復(fù)水生植被是一個(gè)可行方案。沉水植物構(gòu)成的人工濕地去除富營(yíng)養(yǎng)化和藻類效果顯著，可能是沉水植物與藻類的化感作用[39]。

2.4 生物操控

生物控制生態(tài)系統(tǒng)的功能，物種豐度的變化，特別是那些影響水中養(yǎng)分動(dòng)態(tài)、營(yíng)養(yǎng)相互作用或干擾機(jī)制的變化會(huì)影響生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。功能相似物種間環(huán)境敏感性的差異使生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程具有穩(wěn)定性，而功能不同物種間環(huán)境敏感性的差異使生態(tài)系統(tǒng)更容易受到變化的影響。因此，當(dāng)前影響物種組成和多樣性的全球環(huán)境變化正在深刻地改變其功能[40-41]。

結(jié)合植物和動(dòng)物對(duì)水體修復(fù)，不僅要考慮植物的適應(yīng)能力，也要考慮動(dòng)物的適應(yīng)力和食物來(lái)源等問(wèn)題，選用沉水植物金魚藻、苦草，挺水植物花葉蘆竹、香蒲、環(huán)棱螺構(gòu)建模擬生態(tài)系統(tǒng)的長(zhǎng)期試驗(yàn)，追蹤調(diào)查麗娃河生態(tài)恢復(fù)的效果，發(fā)現(xiàn)水植物金魚藻、苦草，挺水植物花葉蘆竹、香蒲，環(huán)棱螺對(duì)不同程度富營(yíng)養(yǎng)化水體適應(yīng)性不同，但這一生態(tài)系統(tǒng)對(duì)水質(zhì)有明顯改善作用[42]。從構(gòu)建植物和動(dòng)物群落、植物和微生物群落或者植物、動(dòng)物和微生物一個(gè)完整生態(tài)系統(tǒng)都是更接近真實(shí)生態(tài)系統(tǒng)的策略。

2.5 植物修復(fù)技術(shù)改進(jìn)

城市雨水的處理由于間歇性水文和污染物輸入的高度可變性，對(duì)處理技術(shù)提出了挑戰(zhàn)，改良版的浮床技術(shù)很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。浮動(dòng)水生植物處理濕地（FTWs）是一種雜交濕地，提供對(duì)高度變化的流動(dòng)的處理。FTWs利用扎根的、涌現(xiàn)的生長(zhǎng)在漂浮在植物表面的墊子或筏子上的大型植物，能夠忍受典型的暴雨引起水深的波動(dòng)，沒(méi)有植物被淹死的危險(xiǎn)，而且根垂在浮墊下，形成大面積的生物膜[43]。人工濕地（CWs）能有效地從廢水中去除過(guò)多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。同時(shí)，會(huì)導(dǎo)致重要的溫室氣體（GHG）的流動(dòng)，如一氧化二氮（N2O）、二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4），這些氣體會(huì)減輕CWS的環(huán)境效益。用大型植物構(gòu)建人工濕地的同時(shí)進(jìn)行曝氣，不僅可以減少溫室氣體流量，促進(jìn)污水中氮素釋放，提高植物對(duì)氮素吸收[44]。

2.6 構(gòu)建生物模型

計(jì)算機(jī)技術(shù)與生物學(xué)、環(huán)境工程學(xué)交叉后，促進(jìn)了理論與實(shí)踐的結(jié)合，構(gòu)建生物模型是對(duì)未知的一種預(yù)測(cè)，避免浪費(fèi)與失敗。污水中去除有機(jī)物和養(yǎng)分的混合人工濕地，過(guò)程性能和多動(dòng)力學(xué)模型[45] ，通過(guò)構(gòu)建垂直流和水平流串聯(lián)的中試規(guī)模混合人工濕地，建立實(shí)用的預(yù)測(cè)模型，推導(dǎo)污水處理中有機(jī)物和養(yǎng)分的去除率常數(shù)，對(duì)實(shí)際研究有事倍功半的效果[46]。

3 影響植物修復(fù)效果的因素

3.1 植物收割

構(gòu)建濕地后植物收割與否對(duì)水體氮磷去除以及濕地和植物本身的影響一直是爭(zhēng)論的熱點(diǎn)。研究認(rèn)為收割對(duì)水體氮磷去除有顯著的作用，Zheng等[47]在2年的運(yùn)行期內(nèi)，采用2種中試規(guī)模的地面水流浮床處理被城市和工業(yè)廢水污染的城市河流。第一年采收的蘆葦植物和第二個(gè)在生長(zhǎng)季節(jié)結(jié)束時(shí)收獲的蘆葦濕地。收割組濕地比未收割組有更高的密度（175芽/m2）和生物量（1.4 kg/m2）。收割組氮磷去除效果略好于未收割組。水體中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度是否是植物浮床最適濃度;植物生長(zhǎng)周期中哪個(gè)時(shí)期收割比較合適。

安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)2021年

3.2 污染物滯留時(shí)間

污染物在水體中滯留時(shí)間會(huì)影響植物的吸收效果，隨著污染物滯留時(shí)間的延長(zhǎng)，微生物降解廢水的時(shí)間也隨之延長(zhǎng)。Holcov等[48]研究人工濕地在（生長(zhǎng)期）營(yíng)養(yǎng)期和非營(yíng)養(yǎng)期處理水平地下水流條件下的保留時(shí)間，冬季示蹤劑的試驗(yàn)組保留時(shí)間和對(duì)照組保留時(shí)間幾乎相等，而夏季試驗(yàn)組比對(duì)照組高2倍，普通蘆葦可以通過(guò)蒸散（ET）將大量的水從液體轉(zhuǎn)化為氣體，從而延長(zhǎng)水在系統(tǒng)中的滯留時(shí)間。濕地處理池塘廢水的效率更高，可能是根面積形成的廣泛區(qū)域，有利于廢棄物的滯留和吸附以及養(yǎng)分的吸收[49]。因此，在處理富營(yíng)養(yǎng)化水體時(shí)，要考慮污染物在水體中的滯留時(shí)間。

3.3 影響植物生長(zhǎng)的因素

人工濕地氮磷去除途徑包括植物吸收、水體微生物降解、根際微生物降解和介質(zhì)吸附。植物生長(zhǎng)受溫度、季節(jié)影響很大，在春、夏季溫度較高時(shí)，生物量大，去除能力好，在冬季，生長(zhǎng)受影響，去除營(yíng)養(yǎng)鹽的能力差;植物的種植密度對(duì)水體氮磷去除有顯著的影響，在一定范圍內(nèi)種植密度越高去除率越高;植物耐受性，體現(xiàn)了植物對(duì)水體的適應(yīng)能力，水體中營(yíng)養(yǎng)鹽濃度以及水體其他條件對(duì)植物去除能力有顯著影響，生長(zhǎng)和養(yǎng)分去除潛力受到許多因素的影響，如溫度、水鹽度和植物的生理限制[16]。植物去除氮磷與季節(jié)有關(guān)，夏季凈化效果好于秋季。10月降低氮和磷濃度的效果比8月差很多，但不能確定植物混合組合在降低氮和磷方面比單一品種更有效[22]。Sun等[50]發(fā)現(xiàn)鹽度的增加改變了植物吸收、溶液中微生物降解和根際微生物降解的不同途徑的去除貢獻(xiàn)。不同植物構(gòu)成的人工濕地在富營(yíng)養(yǎng)化水體中遭受脅迫時(shí)，對(duì)主要污染物均有去除效果，但植物之間去除效果是有差別的，植物可以通過(guò)脅迫鍛煉適應(yīng)脅迫環(huán)境，相比沒(méi)有受到脅迫的植物，其對(duì)水體凈化能力要強(qiáng)。但當(dāng)富營(yíng)養(yǎng)化廢水含量較高時(shí)表層流系統(tǒng)中藻類和浮游生物的旺盛生長(zhǎng)，會(huì)有降低處理性能[50-51]。

生物浮床植物在水體的覆蓋度或者種植密度是值得關(guān)注的研究點(diǎn)。Iamchaturapatr等[52]認(rèn)為在水生植物處理系統(tǒng)的有效設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮種植面積和植物的幾何形狀（如根和芽）。因?yàn)榛诿娣e計(jì)算和基于生物量計(jì)算的氮磷去除率是不同的。結(jié)果表明，浮生植物的養(yǎng)分去除率均以植株重量計(jì)算為最高，而大多數(shù)挺水植物的養(yǎng)分去除率均以種植面積計(jì)算為最高。其原因是突生植物根質(zhì)量的權(quán)重大于其枝重，導(dǎo)致其總重量的低去除效率。 這一點(diǎn)在比較植物的凈化能力中尤為重要，可見篩選條件和篩選標(biāo)準(zhǔn)是需要界定的一項(xiàng)重要工作。

最佳覆蓋度和種植密度關(guān)系到后續(xù)水質(zhì)情況，選擇沉水植物金魚藻和最佳覆蓋度，Dai等[53] 以0、20%、33%、50%的覆蓋度進(jìn)行評(píng)估。結(jié)果顯示，濁度、TPNH4+-N，? Chla 這些指標(biāo)與覆蓋度呈負(fù)相關(guān)。無(wú)顯著差異不同覆蓋度，基于全面考慮，20%是最佳覆蓋度。該覆蓋度是否與其他植物通用值得進(jìn)一步研究。

如何在種植密度與污水中氮磷濃度進(jìn)行匹配仍是一個(gè)疑問(wèn)，水體中氮磷濃度會(huì)影響凈化效果，種植密度會(huì)影響凈化效果，在穗花狐尾藻和金魚藻能有效控制浮游植物的生物量并改善水體 SD（透明度） 的研究中，密度為 10 株/m2 穗花狐尾藻和密度為 20 株/m2 金魚藻的圍隔水體中ρ（TN） 和ρ（TP） 均明顯下降，SD 增加，浮游植物多樣性明顯增加，水體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)（TSIM） 明顯下降;但高密度沉水植物可能造成水體ρ（Chla） 和營(yíng)養(yǎng)鹽含量的反彈[54]。前人模擬浮萍對(duì)2種水平的氮和磷單一居民生活污水的營(yíng)養(yǎng)物處理，氮含量越高，溶解氨含量越高，去除率越高[55]，氮在厭氧中的主要形式為溶解銨，這是浮萍的首選氮源，但隨著氮含量升高，pH增高，最終會(huì)抑制其生長(zhǎng)。沉水植物種植密度越合理，越有利于改善水質(zhì)。濕生植物與其他處理技術(shù)相結(jié)合可能是一種去除有機(jī)物和養(yǎng)分的可行方案。

基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)如氮、磷和鉀的相對(duì)可利用性與濕地植被物種組成有關(guān)，與濕地植被物種組成的變化有關(guān)機(jī)制仍不清晰，與氮磷比和養(yǎng)分供應(yīng)水平下混合生長(zhǎng)的植物種類組成，濕地植物吸收能力不同，這一機(jī)制也不清楚。植物之間根重比、地上總生物量的相對(duì)貢獻(xiàn)差異與種間生物量氮和磷濃度的差異無(wú)關(guān)，植物之間氮和磷吸收速率有差異，這可能是由于根系生物量分配的差異造成的。氮磷供應(yīng)比的影響應(yīng)始終在總養(yǎng)分供應(yīng)的不同水平上進(jìn)行研究，因?yàn)檫@2個(gè)因素是相互作用的[56]。植物作為生態(tài)系統(tǒng)的一部分，其進(jìn)行有機(jī)質(zhì)生產(chǎn)和根區(qū)氧釋放是影響?zhàn)B分轉(zhuǎn)化和固存的關(guān)鍵因素[57]。

4 展望

4.1 鄉(xiāng)土濕地植物的應(yīng)用

面對(duì)外來(lái)植物處理富營(yíng)養(yǎng)水體帶來(lái)的一系列影響，研究本地種和外來(lái)種的研究具有重要意義?？紤]到不同植物凈化效果的差異性，在排除外來(lái)入侵物種的前提下，找到我國(guó)富營(yíng)養(yǎng)化水體凈化的最優(yōu)鄉(xiāng)土植物具有重要現(xiàn)實(shí)意義和工程價(jià)值。

4.2 多種濕地形式結(jié)合 我國(guó)濕地湖泊眾多，濕地的立地條件各不相同，水質(zhì)污染情況各不相同，在富營(yíng)養(yǎng)化的基礎(chǔ)上疊加了其他影響因素，因此，構(gòu)建濕地以及植物浮島等植物修復(fù)工程要多方面考慮，以達(dá)到最優(yōu)的效果。

4.3 構(gòu)建穩(wěn)健生態(tài)系統(tǒng)的時(shí)機(jī)

修復(fù)水體最終的目的是恢復(fù)穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，因此在水質(zhì)達(dá)到修復(fù)目標(biāo)后，合適開展構(gòu)建穩(wěn)定生態(tài)群落，進(jìn)而形成穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，是值得研究的問(wèn)題。

4.4 人工維護(hù)和監(jiān)督

植物修復(fù)在前期或者在任何一個(gè)發(fā)展階段需要什么樣的維護(hù)措施，需要在法律層面進(jìn)行界定，否則一邊修復(fù)一邊退化，水質(zhì)改善成為惡性循環(huán)，造成更大的浪費(fèi)。

4.5 吸收機(jī)理研究

植物對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體修復(fù)主要是植物生長(zhǎng)需要大量的氮磷等元素，從而移去水生生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，降低水體中的氮、磷含量，減輕水體富營(yíng)養(yǎng)化程度。植物吸收的氮、磷過(guò)程中是否需要其他條件，微生物是如何具體參與氮磷吸收過(guò)程的這類研究較少。

5 小結(jié)

濕地植物的篩選，首先要考慮本地區(qū)存在的優(yōu)勢(shì)物種，具有抗寒抗凍且不易感染病蟲害的物種，其次是吸收氮磷能力強(qiáng)的物種。根據(jù)不同水體類型構(gòu)建合適的濕地或浮床，開展模型預(yù)測(cè)等多學(xué)科研究。

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