上等陰離子聚丙烯酰胺HPAM廠(chǎng)家​濕生植物對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體修復(fù)研究

　　上等陰離子聚丙烯酰胺HPAM生產(chǎn)廠(chǎng)家​濕生植物對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體修復(fù)研究。目前解決富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題的相關(guān)技術(shù)大致分為三類(lèi)：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(chēng)植物修復(fù)，其以浮床、浮島、濕地等主要形式配合水生動(dòng)物、微生物凈化水體。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。本文將從濕地植物修復(fù)水體能力、濕地植物在水體修復(fù)中的應(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。

　　植物修復(fù)的基礎(chǔ)

　　☆ 篩選吸收氮磷能力強(qiáng)且適應(yīng)性好的濕生植物

　　關(guān)于濕生植物的界定不同人有不同理解，Best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等人認(rèn)為濕生植物有漂浮、沼生植物和假水生植物等。趙家榮等人則按照形態(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(lèi)。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(jiàn)植物，不僅在處理污水方面具有顯著的作用，還為鳥(niǎo)類(lèi)、昆蟲(chóng)、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。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、1996年Gawel等的研究。鳳眼蓮的研究主要從去除重金屬、吸收氮磷、抑藻作用展開(kāi)。吳振斌等在武漢東湖富營(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。

　　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。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(kāi)。Ling等人對(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。

　　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(yú)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(yú)藻。

　　☆ 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，劉足根等人通過(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等人采用3種常見(jiàn)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)。Fra-ser等人在構(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。

　　“

　　植物修復(fù)技術(shù)

　　🔷 濕地構(gòu)建

　　不同類(lèi)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(lèi)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%。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，Barco等人構(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等人利用水生植被對(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)。混雜濕地水平流和垂直流濕地具有更好的凈化效果，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(lèi)型的濕地是目前研究的新突破點(diǎn)。

　　🔷 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(chēng)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。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，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等人發(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(lèi)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。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)。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)。植物浮床除了可以?xún)艋�湖泊河道的污染水體以外，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。

　　🔷 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(yú)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?xún)艉脱�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，修復(fù)重建水生植被( 特別是沉水植被)是改善湖泊水質(zhì)和湖泊生態(tài)恢復(fù)的重要手段。

　　愛(ài)爾斯龍形水系水下森林

　　早在1992-1993年，李文朝在富營(yíng)養(yǎng)湖泊五里湖面積為2000m2的半封閉式圍隔試驗(yàn)區(qū)中開(kāi)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(lèi)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(kāi)。

　　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。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(lèi)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(lèi)效果顯著，可能是沉水植物與藻類(lèi)的化感作用。

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