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摘要:随着时代的不断发展和进步,人们生活水平提高,我国水系遭受到严重污染,以营养物质污染最为突出,故改善水质、优化环境是现阶段的研究重点。文章从富营养化水体机理角度出发,总结了不同水生植物在生态修复中的应用情况,并指出了相对明确的水生植物的选择依据,进而为未来的良好应用提供帮助。
关键词:水生植物;组合构建;富营养化水体;生态
引言
近年来,随着工业化的加快,城市化进程的不断深入推进,工业污水与城市生活污水的排放量越来越高,人的正常用水量越来越少。21世纪世界水资源委员会统计发现全球的水域污染已经超过一半以上,我国的水域生态体系破坏也不能幸免,其中42个大中城市的44条河流领域93%都被排放污染,另外湖泊和水库有75%以上存在富营养化,富营养化主要是总氮、总磷、氨氮、高锰酸盐指数、化学耗氧量、溶解氧等物质超标,过多的富营养化使藻类异常繁殖,造成水体透明度与溶解氧含量下降,水体生态系统与水功能被破坏和阻碍,使得水资源短缺问题不断扩大,富营养化已经成为全世界普遍存在的环境问题之一。因此我们将探讨采用水生植物组合构建方式对富营养化水体进行生态修复处理。
1修复技术现状
生态修复是相对于生态破坏而言的,生态破坏是生态系统结构功能和关系的破坏,而生态修复就是恢复生态系统合理的结构、高效的功能和协调的关系,是重建受损生态系统的功能以及相关的物理、化学和生物特性,其本质是恢复系统的必要功能并使系统达到长期自我维持的状态。针对富营养化状况,国内外学者对湖泊的富营养化进行了大量的研究,并在生态修复技术方面取得了一些成果。
2不同水生植物在水体生态中的作用
2.1各类水生植物对富营养化水体含总氮量的影响
通过试验发现,各类水生植物在不同阶段对富营养化水体中的总氮吸收速度不同,最初5天,对总氮吸收量最强的水生植物是荷花,水体中还有29.51mg/L,吸收量占到26.55%,对总氮吸收量最差的是睡莲,水体中还有34.91mg/L,吸收量占到13.12%。随着时间的推移,到第10天后,各类水生植物吸收总氮的能力有了新的变化。吸收容器中总氮量最强的水生植物变成了凤眼莲,水体中剩下20.21mg/L,吸收量占49.71%。吸收量稍次的是睡莲,水体中剩下25.52mg/L,吸收量占36.51%。花叶水葱、千屈菜和凤眼莲在此阶段对总氮的吸收不明显。各类水生植物对总氮吸收的衰退期出现在第25天,氮吸收量基本稳定状态。这5类水生植物中凤眼莲吸收总氮最差,每天的吸收量维持在1.39mg/L,通过后期观察发现,出现这样的状况是由于植株小,随着植株的生长,后期的吸收总氮量有所增加,但是也不很明显。到第30天时间时,凤眼莲、睡莲、花叶水葱、荷花、千屈菜的占比分别是87.91%,87.87%,85.73%,83.26%,78.95%
2.2漂浮植物
目前,和漂浮植物化感作用相关的报道相对较多,且诸多研究证实,水浮莲、浮萍、水花生等植物对雷氏衣藻均有着显著性的抑制作用,其中凤眼莲植物抑制效果最强。虽漂浮类植物易打捞,但繁殖效果相对显著。凤眼莲植物能在最短时间占据相对较多的水域,将其他类型的植物挤掉,从某种程度上降低水生植物种类,并阻隔水体和外界空气、阳光的交换,减少氧气的溶解含量,不利于水体生态系统发展。若借助漂浮类植物修复水体生态,需加大繁殖的控制力度。
2.3固定化藻类
藻类植物繁殖速度快,生产力强,能吸收大量的营养物质,因此藻类植物在富营养化水体生态修复中被广泛应用。有学者利用相应的载体借助化学、物理等方法固定藻类细胞,并通过人工方法来满足生长需求,以形成相对固定的系统,增强水体生态的净化效果。但从现阶段的固定化藻类植物研究上来看,仅用于相对小型的试验中,室外水域中的应用有待进展。
2.4动物修复
动物修复在土壤修复中的运用较为广泛,在水体中的修复较少。动物修复主要的修复技术是生物操纵技术,分为非经典生物操纵和经典生物操纵。经典的生物操纵技术是利用浮游动物滤食水体中的藻类,浮游动物主要包括:原生动物、轮虫、枝角类、河桡足类四类。在湿地环境中,主要是浮游动物修复水体污染,但是它对水体中的大型藻类的利用率不高。所以针对这个问题,就提出了非经典的生物操纵方式,主要是利用滤食类的鱼类来控制水体中藻类。在富营养化湖泊中建立围隔实验,探究不同种常见鱼类对于湖泊的影响,结果发现养殖鲢鱼的围隔内的藻类密度有所下降,水体透明度明显升高,而鲤鱼和鲫鱼围隔内蓝藻密度增加,且水体中总磷、总氮和叶绿素的含量也上升;陶雪梅[87]的实验中发现,放养一定量的鱼类对于水质的改善有一定的积极作用。但是单纯放养鱼类来降低水体中藻类也有一定的局限性,就如王娣娟实验中,鲤鱼和鲫鱼实验效果与期望值相反;也有学者发现,鲢鳙等的鱼类对于藻类的利用率较低,粪便中还含有未消化的藻类细胞,当其重新进入水体中时还会继续繁殖,反而会为藻类提供营养物质,对水体造成二次污染,有潜在的加速水体富营养化的趋势。所以运用鱼类这种非经典的生物操作方式在环境中单独实施时,对环境的压力较大,可操作性不强。这就要求我们在进行水体修复时,需考虑将此项技术与其他修复方式相结合,以达到最佳修复效果,减少对环境的副影响。水体中时还会继续繁殖,反而会为藻类提供营养物质,对水体造成二次污染,有潜在的加速水体富营养化的趋势。所以运用鱼类这种非经典的生物操作方式在环境中单独实施时,对环境的压力较大,可操作性不强。这就要求我们在进行水体修复时,需考虑将此项技术与其他修复方式相结合,以达到最佳修复效果,减少对环境的副影响。
结语
随着水生植物的不断生长、发育,会和富营养化水体进行十分复杂的物质与能量代谢过程,一方面水生植物的根系会从周围环境中吸收大量的氮、磷等营养元素,另一方面为适应自身的需要,会改变附着在水生植物表面的微生物群落,分泌一种增进嗜磷、氮微生物生长的物质,同时还会吸附一些矿质离子。通过水生植物和微生物间的联合作用和微生物间的复杂关联,一起实现了对水体的净化。在富营养化水体的净化过程中,我们发现,吸收总氮最强的是凤眼莲,最差的是千屈菜。吸收总磷最强的是千屈菜,最差的是荷花。若富营养化水体中含有氮、磷、重金属铬等物质,如果利用单一水生植物进行富营养化水体净化,效果会很差。而通过采取组合构建水生植物的方式则可以达到更好的去除富营养化的效果。如水体中富含氮、磷和重金属铬等物质,我们可以组合栽种以凤眼莲和千屈菜为主、兼种睡莲、花叶水葱、荷花为辅的组合观赏植物群,在有效净化水体的基础上,还可以达到观赏的效果。需要注意的是要加强水生植物的日常管理,凤眼莲虽然对总氮、重金属等多种有毒物有超强的吸收能力,但是管理不当,会反受其害。该物种繁殖、蔓延都很快,如植株老化沉入水底,腐烂后会导致水体富营养化,造成二次污染。因此要加强管理,及时割除与清理老化植株。
参考文献:
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