生态修复常用水生植物汇总

发布时间:2018-08-09 17:52



水生植物是一个生态学范畴上的类群,是不同分类群植物通过长期适应水环境而形成的趋同性适应类型。


水生植物分类

根据水生植物的生活方式,一般将其分为以下几大类:挺水植物、浮叶植物、沉水植物和漂浮植物。

生活性生长特点代表种类
挺水植物根茎生于底泥中,植物体上部挺在水面芦苇、香蒲
漂浮植物植物体完全漂浮于水面,具有特化的适合漂浮生活的组织结构凤眼莲、浮萍
浮叶植物根茎生于底泥,叶漂浮于水面睡莲、荇菜
沉水植物植物体完全沉于水面下,根扎于底泥或漂浮水中狐尾藻、苦草



 香蒲                                    凤眼莲
 睡莲                                   苦草

环境中的重金属和一些有机物并非是植物生长所需要的,并且达到一定程度后具有毒害作用。对于此类化合物,一些植物也演化出了特定的生理机制使其脱毒。植物通常是通过螯合和区室化等作用,来耐受并吸收富集环境中的重金属,这种机制也存在于许多水生植物中。

水生植物的根系常形成一个网络状的结构,并在植物根系附近形成好氧、缺氧和厌氧的不同环境,为各种不同微生物的吸附和代谢提供了良好的生存环境,也为人工湿地污水处理系统提供了足够的分解者。

植物的根系还可分泌一些有机物从而促进微生物的代谢,这样就为好氧微生物群落提供了一个适宜的生长环境,而根区以外则适于厌氧微生物群落的生存。


重金属修复植物


通过生态方式修复河水、净化水质,实现污染水体净化与修复的手段越来越受到普遍关注。因此,寻找高效净化水体的水生植物是生态修复的关键。

       水生植物净化水体一方面是能够吸收氮磷供自身生长和代谢使用,另外多种水生植物还有很强的富集重金属的能力。


植物对重金属耐受上限

由于不同的植物对不同的重金属有其不同的耐受限度,故有必要知道其对重金属离子的耐受临界值。


表1 部分水生植物对重金属的耐受上限值(mg/L)

     

重金属富集植物

不同植物对同种重金属的富集能力有所不同,而同种植物对不同重金属的富集能力也不尽相同。


表2 重金属富集植物及去除效果汇总

       由表2,对Cd、Pb具有较强富集能力的水生植物主要有:旱伞草、鸢尾、灯芯草、菖蒲、美人蕉、梭鱼草。芦苇、茭白、水鳖对Zn、Cu、Pb具有明显的吸收富集作用。在Cu9.00mg/L,Pb1.01mg/L,Zn6.00mg/L的水体环境下,上述三种植物均可以正常生长。狐尾藻和小眼子菜对As、Zn、Cu、Cd和Pb均具有较强的吸收富集能力。对As和Pb的吸收效果尤其明显,在初始浓度为(As:0.175mg/L、Pb:0.06mg/L)的污水中,狐尾藻和小眼子菜对As和Pb的富集系数分别为(342,124)和(524,93)。另外多种植物对不同重金属具有富集能力,均可以作为水生态修复的潜在物种。


水生耐污植物

      

水生植物体内氮磷含量

       

 通过水生植物对氮磷的吸收,治理受污染水体效果明显。根据不同植物体内氮磷含量高低,可以优选出高效净化水体的水生植物。


表3 不同水生植物体内氮磷含量


由上表:浮水植物体内氮磷含量最大,其次是沉水植物,最后是挺水植物。


水生植物对氮磷的净化效果

        

通过水生植物对氮磷的吸收,治理受污染水体效果明显。根据不同植物体内氮磷含量高低,可以优选出高效净化水体的水生植物。


表4 几种水生植物对氮磷的净化效果

       由表4,以上植物对氮磷均具有较好的去除效果。其中凤眼莲、水浮莲、旱伞草、香蒲对各种程度的污染均具有很强的去除能力,去除率在70%以上。除凤眼莲与睡莲外,其他水生植物对高浓度的污染水体中的总磷去除效果较差,均未达到70%。表中水生植物中,黄菖蒲和鸢尾对氮磷的去除效果最差。


表5 伞草等水生植物对有机污染物的净化效果

      

        表5表明伞草等水生植物对有机污染物的净化效果明显。其中,旱伞草在各种污染浓度下CODcr去除率均能达到90%,其他植物在前两种污染水平也都保持90%以上去除率。在污染程度最重(CODcr350-400mg/L、总P9.78mg/L、总N54.78mg/L)的情况下,伞草等植物的去除率也能保持在较高的水平,为75.87%-88.14%。

        此外:茭白、慈姑对城市污水BOD5去除率可达80%以上。芦苇、香蒲、眼子菜和凤眼莲等去除石油废水的有机污染物达95%以上。水葱可使食品厂废水中COD降低70%-80%,使BOD5降低60%-90%。盐生灯芯草、灯芯草和水葱等对酚的净化能力都很强,100g植物在100h之内对酚的吸收分别达到204mg/L,230 mg/L和202 mg/L。



表6 水生植物对DDT的去除效果

       由表6,眼子菜和蓼属植物对农药DDT净化能力很强。当水中DDT浓度为0.445µg/L时,眼子菜体内浓度达到1.0mg/L,富集系数为2220,水中DDT浓度为2.1µg /L时,富集系数为3500。水中DDT浓度为0.30µg /L,蓼属植物体内浓度可达30.3mg/L,富集系数为10万。水葱对乐果的去除效果较强,去除率高达78.6%。

       另外,水葱和菖蒲对多效唑(杀虫剂)的积累和降解能力较强,可明显缩短多效唑的半衰期,在高浓度多效唑(200mg/L)水体中仍能正常生长。

      水生鸢尾、菖蒲和千屈菜对加速降解阿特拉津(除草剂)过程中享有较大贡献,利用他们进行水体中阿特拉津的污染修复具有较大可行性。

综上,常用的生态修复水生植物如下表所示:


表7 常见生态修复水生植物

       

当前存在问题

利用植物进行土壤污染修复的研究较多,但对水体中植物污染修复尤其是重金属修复的应用还不是很多,植物对水体中污染物的吸收与累积、对不同浓度污染物的耐受性研究以及耐受性强水生植物的筛选等也有待于进一步推进。另外,由于地域及市场因素,水生植物市场量与需求量信息不对称,一旦水生生态修复规模化后,极有可能产生供需难以平衡的潜在问题。因此,在植物生态修复领域还需开展多方面的工作:

      (1)多数水生植物在冬天枯萎休眠,需进一步筛选、培育耐寒能力强、环境适应性强的水生植物;

      (2)研究多种类型植物的组合修复污染水体效果,系统地对水生植物污染物质的吸收能力和耐受性进行研究。

      (3)研究水生植物在多种污染物复合污染条件下的修复能力,并解决水生植物因复合污染、种群竞争、微生物侵袭等可能导致的修复能力下降问题。

      (4)大致了解目前市场上水生植物种类与数量,根据项目水处理的规模与水污染程度,估算水生态修复所需水生植物种类与数量,以便有针对性的进行种苗的储备与调整,确保项目顺利实施并最终达到良好的处理效果。





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