沉水植物在水生態(tài)修復(fù)中的工程實(shí)踐及思考
石上1 （1.徐州工程學(xué)院環(huán)境工程學(xué)院 摘 要：隨著城市化和工業(yè)化的快速發(fā)展 關(guān)鍵詞：沉水植物 1 引言 由于人類生活生產(chǎn)與城市化進(jìn)程的加快，城市河湖水環(huán)境受到嚴(yán)重的污染和破壞，出現(xiàn)了底泥淤積、水質(zhì)下降、水體富營養(yǎng)化，甚至黑臭現(xiàn)象等。其中，許多氮磷含量超標(biāo)的污水排入生態(tài)水體，導(dǎo)致營養(yǎng)負(fù)荷過高，超出了河湖水體的自凈能力，形成富營養(yǎng)化水體 沉水植物作為水生植物的一種 近些年來，隨著國家生態(tài)文明建設(shè)，特別是水生態(tài)文明建設(shè)工作的開展，生態(tài)水體綜合治理取得了顯著成就。其中由于城市水體所處位置的特殊性，功能需求的多樣性，城市水體水生態(tài)環(huán)境仍然存在著一些普遍問題，其中富營養(yǎng)化水平依舊突出，多數(shù)城市水體處于“藻型濁水態(tài)”，水體濁度高 本文歸納了不同沉水植物的生長特性和自身優(yōu)勢，分析了目前沉水植物在水生態(tài)修復(fù)工程中的實(shí)際應(yīng)用及仍存在的問題，期為富營養(yǎng)化生態(tài)水體中沉水植物的恢復(fù)和保護(hù)提供理論基礎(chǔ)。 2 沉水植物的特性 2.1沉水植物種類 沉水植物是植物體全部位于水層下面營固著生存，只有花期會將小部分莖和葉抬升到水面以上的大型水生植物。作為初級生產(chǎn)者，在水生態(tài)系統(tǒng)中起著重要作用，維持著生態(tài)系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)。不同沉水植物對TN、TP的去除方式有所不同，大致可以分為三種：（1）通過同化作用將根、葉吸收的磷酸鹽去除；（2）通過由莖、葉吸附水體中的懸浮物去除；（3）通過改變底泥氧化還原狀態(tài)抑制去除。典型的沉水植物包括馬來眼子菜、狐尾藻、金魚藻、苦草、菹草等，其科屬分布、生長習(xí)性、工程應(yīng)用等特性如表1所示。 2.2沉水植物凈化水質(zhì)機(jī)理 沉水植物的根莖葉都能很好地吸收水體中的養(yǎng)分，因沉水植物本身特性，其根功能退化，吸收作用反而較低，但在水體貧營養(yǎng)情況下，根系能從營養(yǎng)物質(zhì)相對豐富的沉積物中吸收養(yǎng)分，起著泵的作用；莖含大量的薄壁細(xì)胞，間隙較大，因此有發(fā)達(dá)的通氣組織以便進(jìn)行氣體交換 氮磷是沉水植物的基本組分元素 沉水植物生長茂盛的水域水體透明度高，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定 3 沉水植物工程應(yīng)用的局限性 3.1種植問題 扦插法 3.2存活問題 大多數(shù)常用沉水植物的抗環(huán)境沖擊力較弱 根據(jù)現(xiàn)有研究表明 （1）光照強(qiáng)度 光照是植物光合作用的能量來源 （2）水體質(zhì)量（營養(yǎng)鹽濃度、底質(zhì)成分 營養(yǎng)鹽是沉水植物生長必要的營養(yǎng)物質(zhì)，濃度過高過低都不利于其生長發(fā)育 底質(zhì)是水體的重要組成部分，據(jù)現(xiàn)有研究表明，大多數(shù)沉水植物會根據(jù)水中養(yǎng)分濃度確定生態(tài)位寬度，它們利用根系吸收底質(zhì)中的養(yǎng)分，滿足對營養(yǎng)的需求，因此，底質(zhì)中的養(yǎng)分組成在一定程度上會影響大多數(shù)沉水植物的生物量積累、營養(yǎng)分配和根系分布。而懸浮物的存在降低了水體清澈度，一定程度上減弱光照強(qiáng)度，影響沉水植物進(jìn)行光合作用，同時(shí)，懸浮物黏附在沉水植物表面會影響其與營養(yǎng)鹽的交換。 研究發(fā)現(xiàn) （3）客觀環(huán)境 水流流速對沉水植物的生長起著重要作用 溫度對沉水植物生長的影響是綜合的，它既可以通過影響光合、呼吸、蒸騰等代謝過程，也可以通過影響有機(jī)物的合成和運(yùn)輸?shù)却x過程來影響植物的生長，還可以直接影響水溫、氣溫，通過影響水肥的吸收和輸導(dǎo)來影響沉水植物的生長，溫度對沉水植物的生理生態(tài)學(xué)特 征也會產(chǎn)生一定的影響，例如沉水植物光補(bǔ)償點(diǎn)會隨著溫度升高而增加。 除了光照強(qiáng)度、水體質(zhì)量和客觀環(huán)境，生態(tài)水體的水深、透明度等也會影響沉水植物的生長，但究其本質(zhì)，大多數(shù)影響因素都能最終歸結(jié)到光照強(qiáng)度和營養(yǎng)成分。然而，沉水植物在水體中不僅僅受到單一環(huán)境因素的影響，現(xiàn)有研究表示多種環(huán)境因素共同作用可能與單一因素影響結(jié)果截然不同，影響因子的影響程度不一定等價(jià)，其閾值可能受因子之間的交互作用而發(fā)生與單一因素不同的變化。 3.3維護(hù)管理問題 沉水植物種植后，作用不會立即凸顯，對其進(jìn)行有計(jì)劃的維護(hù)管理不可缺少。若有植物死亡上浮，需要及時(shí)打撈；若水體透明度較低，需要適量投加絮凝劑，改善水質(zhì)；若適當(dāng)時(shí)間后沉水植物密度未達(dá)標(biāo)或超標(biāo) 4 工程實(shí)踐應(yīng)用 在實(shí)際工程應(yīng)用中，基于沉水植物在水體生態(tài)修復(fù)中展現(xiàn)的強(qiáng)大效果，其技術(shù)改善及群落部署不斷演化（表2）。2021年，在上?div id="d48novz" class="flower left"> 然而，沉水植物聯(lián)合水生動物構(gòu)建群落的方案 此外，針對特殊河湖治理的過程中，許多新型裝置得到開發(fā)及實(shí)際應(yīng)用。例如 常規(guī)普通水域中 5 結(jié)語 沉水植物相比其它生物法處理水體污染能更有效地深入解決生態(tài)水體富營養(yǎng)化 參考文獻(xiàn) [1]楊鳳娟,蔣任飛,饒偉民,代曉炫,肖許沐,謝海旗.沉水植物在富營養(yǎng)化淺水湖泊修復(fù)中的生態(tài)機(jī)理[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2016,44(26):58-61.DOI:10.13989/j.cnki.0517-6611.2016.26.022. [2]崔慶飛. 沉水植物及組合對緩滯水體水質(zhì)凈化研究[D].河北建筑工程學(xué)院,2020.DOI:10.27870/d.cnki.ghbjz.2020.000097. [3]歐克芳,林鴻,陳桂橋,夏文勝.沉水植物的特點(diǎn)及其應(yīng)用[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2008(17):7210-7211+7221. [4]白靜.沉水植物群落在上?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">；ú﹫@水系生態(tài)修復(fù)中的應(yīng)用研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理,2021,46(11):147-151. [5]劉寒. 沉水植物適應(yīng)富營養(yǎng)化湖泊弱光環(huán)境的生理生態(tài)學(xué)機(jī)制[D].中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院武漢植物園),2021.DOI:10.27603/d.cnki.gkhzs.2021.000007. [6]李鶴男,孫永利,李鵬峰,黃鵬,馮玉杰.沉水植物水體底質(zhì)生態(tài)修復(fù)研究進(jìn)展[J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè),2021(11):37-41. [7]李傳步,王元,趙姝,范培莉,凌海,李新蒼,周俊芳,房文紅.模擬生態(tài)系統(tǒng)中恩諾沙星在沉水植物體內(nèi)蓄積、代謝和消除規(guī)律[J].海洋漁業(yè),2022,44(04):491-500.DOI:10.13233/j.cnki.mar.fish.2022.04.004. [8]趙星雨,王軻,孫響鈴,潘紅忠.沉水植物在水生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)中的作用及局限性[J].江西水產(chǎn)科技,2021(05):46-47+50 基金項(xiàng)目：江蘇省水利科技項(xiàng)目（2021077）