哪些水生植物的净化作用强】 净化水质的水生植物

时间：2019-01-15 01:02:14 来源：东东创业网 本文已影响人

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通过分析水生植物对水中氮、磷等营养元素和污染物的吸收及分解作用，可选择不同的水生植物及其组合来适应不同的受污染水体。

1、水生大型植物富集氮磷是治理、调节和抑制湖泊富营养化的有效途径之一，通过根部吸收底质中的氮磷，减少污染。沉水植物对滇池草海水体（含底泥）总氮去除速率：物种去除能力的大小顺序依次为伊乐藻＞苦草＞狐尾藻＞篦齿眼子菜＞金鱼藻＞菹草＞轮藻。

2、藻类、浮萍、石莲花等植物可以大量富集水中的重金属，不过会造成植物死亡，沿食物链沉积。

3、荷花、芦苇、水葱、蒲草等挺水植物也能够起到净化水质的作用，还具有观赏作用。

《水生植物对污染物的清除及其应用》 人类的活动会使大量的工业、农业和生活废弃物排入水中，使水受到污染。水污染可根据污染杂质的不同而主要分为化学性污染、物理性污染和生物性污染三大类，基本上以化学性污染为主。具体污染杂质有无机污染物质、无机有毒物质、有机有毒物质、植物营养物质等。而对于这些污染物的清除中，水生植物起着非常重要的作用。

水生植物指生理上依附于水环境、至少部分生殖周期发生在水中或水表面的植物类群。水生植物大致可区分为四类：挺水植物、沉水植物、浮叶植物与漂浮植物。而大型水生植物是除小型藻类以外所有水生植物类群。水生植物是水生态系统的重要组成部分和主要的初级生产者，对生态系统物质和能量的循环和传递起调控作用。它还可固定水中的悬浮物，并可起到潜在的去毒作用。水生植物在环境化学物质的积累、代谢、归趋中的作用也是不可忽视的。用水生植物来监测水生污染、对污染物进行生态毒理学评价及其进入生物链以后的生物积累、修饰和转运，对植物生态的保护和人畜健康方面有非常重要的意义[1]。

1 水生植物对污染物的清除 1.1 水生植物对氮磷的清除 湖泊富营养化已成为一个世界性的环境问题。利用水生大型植物富集氮磷是治理、调节和抑制湖泊富营养化的有效途径之一。湖泊水环境包括水体和底质两部分，水体中的氮磷可由生物残体沉降、底泥吸附、沉积等迁移到底质中。对过去的营养状况的追踪表明，水生植物可调节温度适中的浅水湖中水体的营养浓度[2]。而大型沉水植物则通过根部吸收底质中的氮磷，从而具有比浮水植物更强的富集氮磷的能力。沉水植物有着巨大的生物量，与环境进行着大量的物质和能量的交换，形成了十分庞大的环境容量和强有力的自净能力。在沉水植物分布区内， COD、BOD，总磷、铵氮的含量都普遍远低于其外无沉水植物的分布区 [3]。而漂浮植物的致密生长使湖水复氧受阻，水中溶解氧大大降低，水体的自净能力并未提高，且造成二次污染，影响航运。挺水植物则必须在湿地、浅滩，湖岸等处生长，即合适深度的繁衍场所，具有很大的局限性。

不同的沉水植物对水体中的总氮总磷均有显著的去除作用。在关于常见沉水植物对滇池草海水体（含底泥）总氮去除速率的研究中发现：物种去除能力的大小顺序依次为伊乐藻＞苦草＞狐尾藻＞篦齿眼子菜＞金鱼藻＞菹草＞轮藻。随着时间的延长，水体中总氮浓度呈负指数形式衰退，且在实验的总氮浓度范围内（2.628～16.667 mg/L）每种沉水植物的去除速率随总氮浓度的增加而增加[4]。此外，黑藻（Hydrilla verticillata (L.f.) Royle）对磷的需求较低，并可利用重碳酸盐作为光合作用的碳源[5]。

磷吸收是主动过程[6]。在亚热带湿地中，磷主要是在植物内流动，而氮主要是通过沉积作用和反硝化作用进行流动。对于夏季浮游植物（主要是外来蓝藻），磷是限制因子。据推测：磷循环强烈依赖于大型植物的调节；底泥中磷的衰竭影响植物香蒲（Typha domingensis）的减少，而随后磷的有效性的增加又使其重现[7]。在对东湖的围隔实验中，结果显示了沉水植物在磷营养滞留物中的关键地位[8]。沉水植物均能从叶、根状茎（主要是叶）来去除水中的标记碳，从而促进了流水生境中碳的吸收、迁移和释放[9]。淡水沉水植物系统对营养物的去除有很好的作用：对氮主要是通过反硝化作用，对磷则是生物吸收和随后的植株收获[10]。

1.2 水生植物对重金属的清除 水生植物对重金属Zn、Cr、Pb、Cd、Co、Ni、Cu等有很强的吸收积累能力。众多的研究表明，环境中的重金属含量与植物组织中的重金属含量成正相关，因此可以通过分析植物体内的重金属来指示环境中的重金属水平。戴全裕在20世纪80年代初从水生植物的角度对太湖进行了监测和评价，认为水生植物对湖泊重金属具有监测能力。水生大型植物以其生长快速、吸收大量营养物的特点为降低水中重金属含量提供了一个经济可行的方法，例如可以通过控制浮萍（Lemna minor）的浓度使有机和金属工业废物的含量降低到最小 [11]。在室内实验中，浮萍（Lemna gibba）可大幅度降低废水中的铁和锌，对锰的去除效率达100%[12]。浮萍对重金属的富集程度超过了藻类和被子植物Azolla filliculoides，尤其是锌的富集系数很高，植株内的浓度比外面培养基内高2700倍[13]。

重金属在植物体内的含量很低，且极不均匀。在同一湖泊中，不同种类的水生植物含量差别很大；同一种类在不同湖泊中，水生植物体内的重金属含量相差也很大。水生植物的富集能力顺序一般是：沉水植物＞浮水植物＞挺水植物。植物对重金属的吸收是有选择性的。当必需元素Zn和Cd与硫蛋白中巯基结合时，Cd可以置换Zn。所以Zn/Cd值是一个反映植物积累能力的很好指标，同时也间接地指示了对植物的破坏程度。实验证明，沉水植物和浮水植物尽管能够吸收很多重金属，特别是Cd的吸收，但是这种吸收不断增加会导致营养元素的丧失，如果程度严重，会导致植物死亡。所以沉水植物和浮水植物适合在低污染区域作为吸收重金属的载体，同时可以监测水体重金属含量[14]。

此外，水生植物会控制重金属在植物体内的分布，使得更多的重金属积累在根部。水生植物根部的重金属含量一般都比茎叶部分高得多。但也有例外的情况，这可能与它们不同的吸收途径有关。对藻类吸收可溶性金属的动力学机制已经研究得比较清楚。藻类对金属的吸收是分两步进行的：第一步是被动的吸附过程（即在细胞表面的物理吸附或离子交换），发生时间极短，不需要任何代谢过程和能量提供；第二步可能是主动的吸收过程，与代谢活动有关，这一吸收过程是缓慢的，是藻细胞吸收重金属离子的主要途径。藻类大量富集重金属，同时沿食物链向更高营养级转移，造成潜在的危险，但另一方面，又可以利用这一特点来消除废水中的污染。重金属以各种途径进入自然水体，其对水体危害是十分严重的，因此利用藻类净化含重金属废水具有重要的意义[15]。

金属不同于有机物，它不能被微生物所降解，只有通过生物的吸收得以从环境中除去。植物具有生物量大且易于后处理的优势，因此利用植物对金属污染位点进行修复是解决环境中重金属污染问题的一个很重要的选择。植物对重金属污染位点的修复有三种方式：植物固定，植物挥发和植物吸收。植物通过这三种方式去除环境中的金属离子。有关水生植物对放射性核素的积累也有报道，如Whicker等发现水生大型植物石莲花（Hydrocotyle spp.）比其他15种水生植物积累137Cs和90Sr的能力强[16]。用拂尾藻（Najas graminea Del.）吸收铜、铅、镉、镍等金属发现，吸收过程在约0.01 min-1 恒定速率下与 Lagergren动力模型相关，同时平衡结果和朗缪尔（Langmuir）吸收等温线相关[17] 。

1.3 水生植物对有毒有机污染物的清除 植物的存在有利于有机污染物质的降解。水生植物可能吸收和富集某些小分子有机污染物，更多的是通过促进物质的沉淀和促进微生物的分解作用来净化水体。农业污染是一种“非点状源”的污染，大多数农业污染物包括来自作物施肥或动物饲养地的氮磷以及农药等。对除草剂莠去津来说，它在环境中大量存在，小溪中一般为1～5 μg/L，含量较高时为20 μg/L，而靠近农田的区域达500 μg/L，甚至1 mg/L[18]。水生大型植物常生长在施用点附近，农药浓度很高，暴露时间很长，所以水生大型植物和浮游植物对于莠去津比无脊椎动物、浮游动物和鱼类更敏感。高等植物虽不能矿化莠去津，但可以用不同的途径来修饰。Zablotowics等[19]在研究藻类对伏草隆的降解中发现，纤维藻和月芽藻能使阿特拉津去烃基。衣、绿藻属也能降解阿特拉津[20]。一种高忍耐性地衣(Parmelia sulcata Taylor)的藻层比率的变化可显示出当地空气污染的变化[21]。毒死蜱(chlorpyrifos)在伊乐藻(Elodea densa)和水体中的分布表明，水生植物可吸收有机成分并有将其从水生环境中去除的能力[22]。金鱼藻(Ceratophyllum demersum)对灭害威的吸着能力的研究中，生长活跃的小枝是老枝吸收的5倍。膜构造及其完整性好象是重要的决定因子[23]。水生植物对RHC,DDT，PCBs残留的吸收和积累中，果实比植株，叶比根贮存更多[24]。

某些植物也可降解TNT。据Best等报道，对受美国依阿华陆军弹药厂爆炸物所污染的地表水进行水生植物和湿地植物修复的筛选与应用研究中发现，狐尾藻属植物（Myriophyllum aquaticum Vell verdc）的效果甚佳。Roxanne等研究了受TNT污染地表水的植物修复技术，在所用浓度为1、5、10 mg/kg的土壤条件下，与对照相比，利用植物的降解，移除量可达100%。William等研究了植物对三氯乙烯（TCE）污染浅层地下水系的气化、代谢效应，结果发现，污染场所中所有采集的植物样品都可检测出TCE的气化挥发以及3种中间产物。Aitchison等发现，水培条件下杂交杨的茎、叶可快速去除污染物1，4-二氧六环化合物，8 d内平均清除量达54%[25]。

多环芳香烃化合物(PAHs)是一大类有机毒性物质。在浮萍，紫萍，水葫芦，水花生，细叶满江红等5种水生植物中，均受到萘的伤害，随萘浓度的增加而伤害程度加深，其中水葫芦受害最轻，所以对萘污染的净化可作为首选对象。而浮萍的敏感性最大，可用作萘对水生植物的毒性检测 [26]。此外水生植物也可有效消除双酚、酞酸酯等环境激素和火箭发动机的燃料庚基的毒性。浮萍(Lemna gibba)在8 d内把90%的酚代谢为毒性更小的产物[27]。COD的去除效率由对照组的52%～60%上升为74%～78%[28]。铬，铜，铝等金属的存在也可不同程度地影响浮萍对COD的去除效率[29]。

1.4 水生植物与其他生物的协同作用对污染物的清除 根系微生物与凤眼莲等植物有明显的协同净化作用。一些水生植物还可以通过通气组织把氧气自叶输送到根部，然后扩散到周围水中，供水中微生物，尤其是根际微生物呼吸和分解污染物之用。在凤眼莲、水浮莲等植物根部，吸附有大量的微生物和浮游生物，大大增加了生物的多样性，使不同种类污染物逐次得以净化。利用固定化氮循环细菌技术（Immobilized Nitrogen CyclingBacteria，INCB），可使氮循环细菌从载体中不断向水体释放，并在水域中扩散，影响了水生高等植物根部的菌数，从而通过硝化-反硝化作用，进一步加强自然水体除氮能力和强化整个水生生态系统自净能力。这对进一步研究健康水生生态系统退化的机理及其修复均具有重要意义[30]。

水生大型植物能抑制浮游植物的生长，从而降低藻类的现存量。在水生态环境中，水生高等植物对藻类的抑制作用较为明显。主要表现在两个方面：一是藻类数量急剧下降；二是藻类群落结构改变。水生植物与藻类在营养、光照、生存空间等方面存在竞争。除人工控制和低温等条件下，一般是水生植物生长占优势。

水生植物与藻类之间的相生相克（异株克生现象）作用在污水净化和水体生态优化方面有重要应用潜力。顾林娣等[31]发现苦草能分泌生化抑制物质，且抑制作用的大小和种植水浓度呈正相关。在浅水湖泊中种植苦草等高等植物，放养适量的鱼类，这样就既可以保护水质，又可以发展渔业生产，增加经济效益。不仅如此，野外实验和实验室研究还表明，凤眼莲等水生植物还通过根系向水中分泌一系列有机化学物质。这些物质在水中含量极微的情况下即可影响藻类的形态、生理生化过程和生长繁殖，使藻类数量明显减少。有害植物(Typha spp.)常覆盖湿地和其他淡水环境，造成物种单一。这种香蒲侵入的一个重要机制就是向周围环境中释放相生相克物质——植物毒素[32]。利用植物分泌物和植物周围的微生物与藻类间的相生相克关系，来去除藻类。这对于富营养化水体污染的防治和治理，水生态系的恢复和重建很有意义[33]。

1.5 水生植物的其他净水（改善水质）功能 水生植物在不同的营养级水平上存在维持水体清洁和自身优势稳定状态的机制：水生植物有过量吸收营养物质的特性，可降低水体营养水平；减少因为摄食底栖生物的鱼类所引起沉积物重悬浮，降低浊度。水生植物的改善水质的功能，如稳定底泥、抑藻抑菌等，也具有重要的实践意义。氧气是一种非常重要的物质。水体富营养化引起的藻类水华造成水体透明度降低，饮用水质量下降。组织缺氧使大型植物退化，减少了水生植物多样性。海洋底层大陆架的缺氧，使海底生物大量死亡，给当地经济和人类生存带来了严重的威胁。沉水植物与沉积物、水体流动间有紧密联系。在生态系统中，它能起到提高水质，稳定底泥，减小浑浊的作用[34]。

2 水生植物在污染治理中的应用 2.1 人工湿地 介质、水生植物和微生物是人工湿地的主要组成部分。其中的水生植物除直接吸收利用污水中的营养物质及吸附、富集一些有毒有害物质外，还有输送氧气至根区和维持水力传输的作用。而且水生植物的存在有利于微生物在人工湿地纵深的扩展。污水中的氮一部分被植物吸收作用去除，同时可利用态磷也能被植物直接吸收和利用。通过对水生经济作物的不断收获，从而移出氮、磷等污染物。同时发达的水生植物根系为微生物和微型动植物提供了良好的微生态环境，它们的大量繁殖为污染有机物的高效降解、迁移和转化提供了保证。介质、水生植物和微生物的有机组合，相互联系和互为因果的关系形成了人工湿地的统一体，强化了湿地净化污水的功能[35]。

利用人工湿地和水生大型植物来净化水体，作为一种净化技术，日益受到关注。它可以创立丰富的生态系统和最小的环境输出。可以保护环境，具有运行费用低和令人满意的净化效率等特点。一个水生植物系统需要大量区域、设计规格和维护方法，从而达到单位面积上的最适宜的优化效应。这在日本的琵琶湖(Lake Kasumigaura)已经进行了三年的实验[36]。在匈牙利，人工湿地主要有三种类型：空白水面系统、潜流系统和人工漂移草地系统。在Nyirbogdány的污水处理系统中，COD的去除速率平均约为60%，水质达自然水体标准[37]。

2.2 生物修复 生物修复（Bioremediation）是新近发展起来的一项清洁环境的低投资、高效益、应用方便、发展潜力较大的新兴技术。它利用特定的生物（植物，微生物或原生动物）吸收，转化，清除或降解环境污染物，实现环境净化，生态效应恢复的生物措施。对无机（主要是重金属）污染的生物修复主要是通过植物途径，又称植物修复（Phytoremediation），而对有机污染的生物修复则主要靠微生物的降解，吸收与转化等途径。虽然强调限制性排放，加强废物管理，然而随着人口的持续增长，工农业的迅速发展以及都市化的不断扩大，对水体的有机污染仍呈大幅度增长趋势。特别是近年来大量使用生物异源物质（Xenobiotics），因抗性强，难以被微生物分解，使污染环境的恢复更加困难[38]。

2.3 稳定塘 稳定塘法也叫生物塘、氧化塘，是通过人工控制生物氧化过程来进行污水处理的工艺，具有基建投资少、处理过程简单、易管理等特点，在中小型常规污水处理领域具有广泛的应用前景。它主要利用菌藻的共同作用处理废水中的有机污染物。稳定塘可用于生活污水、农药废水、食品工业废水和造纸废水等的处理，效果显著稳定。吴振斌等[39，40]用综合生物塘系统处理城镇污水，结果发现COD、BOD、TSS、N、P等污染组分去除效率较高，细菌、病毒及诱变活性明显下降。在污水净化的同时，收获大量的水生植物及鱼，蚌等水产品。

小型综合强化氧化塘通过采用物理化学与生物相结合的方法，将炉渣吸附和水生植物水葫芦运用于氧化塘处理印染废水，取得了良好的效果，COD 去除率达76.5%，色度脱色率高达96.9%。经处理后的废水达到国家综合排放一级标准。而单位处理量投资和运行费用只有活性污泥法的1/10，因此采用这种方式投资省、运转费用低、处理效果好、管理方便、环境与经济效益显著[41]。另外，从小规模生产实验可以得出，应用好氧接触氧化，颤藻附着生物床和水生植物联合的生物处理新工艺对去除鸡粪厌氧发酵液中的COD，氨氮和其他如磷、钾、锰、锌、镁元素及色素等有很好的效果，能使处理后的废水达GB 8978—88污水综合排放标准。其中颤藻附着生物床脱氮效果最好，且可回收作为良好的牲畜饲料。而水生植物塘由于漂浮植物体的庞大的须根系，极高的生长速率和巨大的生物量都有利于吸附、吸收水中的污染物，从而对COD的去除作用较强，平均达71.7%[42]。

2.4 水质净化 水质净化技术已成为养鱼工业可持续发展的瓶颈与筹码。20世纪80年代以来，已有利用浮游植物净化养殖污水的研究报道。但因藻水分离困难，使这种微藻净水模式在循环水养鱼系统中的应用受到限制。而大型植物则具有净化水质、节省能源和收获饵料的综合效果[43]。高等水生植物对水环境中的污染物具有较强的吸收作用，其效能因植物种类及处理组合方式不同而异。高等水生植物净水效果的高低依赖于各自生理活性的增强（主要体现在酶活性的提高）。

凤眼莲、水浮莲、紫萍等植物在温暖季节生长繁殖极快，能迅速覆盖水面，净化效果好。水花生、芦苇等抗性较强，种群密度大，净化效果较好，并具有抵抗风浪和分隔水面等功能。伊乐藻，菹草等沉水植物在水下生长不影响水的透光，还通过光合作用向水中提供大量氧气，并且在低温季节也可很好生长。水花生、槐叶萍、浮萍等植物的抗寒性较强。莲藕等本身即具有一定的经济价值[44]。

2.5 湖泊治理与植被修复 沉水植物可以明显改善水体的理化性质。它的存在有效降低了颗粒性物质的含量，可改善水下光照条件，使透明度保持在较高水平，水体电导率也相对较低。水生植物还可以增强底质的稳定和固着。有人发现在热带地区，把水生植物和生物固定膜结合起来的处理系统在适宜的地带非常地适用[45]。在比利时的佛来德斯的eekhoven水库，水生植物还被用于预过滤停滞水库的生物调节[46]。在干燥气候下，两种高等水生植物Typha latifolia 和Juncus subulatus 都表现出较高的净化效率，其多孔性也有助于污水的过滤[47]。

对于浅水湖泊而言，重建水生植被是富营养化治理和湖泊生态恢复的重要措施。我国的湖泊已有约65%呈现富营养状态，还有约29%正在转向富营养状态。对其治理，必须考虑利用水生植物的自身治污特性。水生植物可以显著提高富营养水体的水质，对有毒的有机污染也有明显的净化作用。恢复以沉水植物为主的水生植被是合理有效的水质净化和生态系统恢复的重要措施，在这个方面已有人做了不少工作[48]。

沉水植被(Submersed Aquatic Vegetation，SAV)的建立主要受限制于芽植体的有无，而水体的透明度和沉积物中的营养（尤其是N）的水平是植物群落建立的关键[49]。马剑敏等[50]在1993—1995年间对武汉东湖的布围和网围受控生态系统中的植被恢复、结构优化及水质进行了初步研究。结果发现：控制养殖规模是恢复水生植被的前提；在受控生态系统中，水生维管束植物生物量增加，生长良好的水生维管束植物能使水中N、P浓度明显降低；恢复水生植被时，应以沉水植物为主体，莲、芦苇、苦草、狐尾藻和金鱼藻适应性较强，可作为重建水生植被的物种。而浑浊是影响恢复的因素之一，光合有效水平对茎生长最重要[51]。Kahl通过衰退模型来确定光衰减系数是否与预计的5%透光区相异，从而作为沉水植物治理和修复的重要参考[52]。通过对博斯腾湖的研究表明，水面上有水生植物生长时，其蒸发蒸腾量低于自由水面的蒸发量，而且降低了水体的矿化度并净化了水体，并且可为养殖业提供大量优质饲料。利用植被改善其生态环境，投资少，效益明显而持久[53]。研究还表明，水生植物床对于低透明度河流中颗粒性有机物质(Particulate Organic Matter，POM)的保持和短期贮存在不同空间层次上有重要作用。其重要性因草床密度、表面覆盖率及叶落时间的不同而有差异[54]。

3 小结与展望 综上所述，水生植物能够不同程度地清除被污染水体的氮、磷，重金属及有机污染物，并在污水治理中得到了广泛的应用。通过分析水生植物对水中氮、磷等营养元素和污染物的吸收及分解作用，可选择不同的水生植物及其组合来适应不同的受污染水体。还可通过控制水生植物的数量来调控净化能力的大小，以修复受污染水体并保持水质。

科学的管理和转化利用是治理的关键。如适量的水葫芦生长有利于水质的净化，在水葫芦长到适当的时候就需要适时打捞，并通过发酵转化等后续技术将之转化利用，防止其腐烂造成的二次污染。沉水植物的治理对湖泊生态系统有着重大影响，但如果缺乏反馈机制结果会更恶劣 ，因为大量的沉水植物的生长也会带来负面影响。对过多的大型植物生长可采用机械收割、冲刷、抽干等措施。

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1、物理作用主要是指植物根系对颗粒态氮、磷的吸附、截留和促进沉降等作用。漂浮植物发达的根系与水体接触面积很大，能形成一道密集的过滤层。当水流经过时，不溶性胶体会被根系吸附或截留。与此同时，粘附于根系的细菌在进入内源呼吸阶段后会发生凝聚，把悬浮性的有机物和新陈代谢产物沉降下来。2、微生物作用植物发达的根系不但为微生物的附着、栖生、繁殖提供了场所，而且还能分泌一些有机物促进微生物的代谢。一方面，微生物能将污水中的有机态氮、磷和非溶解性氮、磷降解成溶解性小分子，继续被植物体吸收利用；另一方面，由于在水生高等植物根系存在富氧与缺氧区，为微生物脱氮过程提供了良好的微环境条件；一部分氨氮和硝态氮直接通过硝化-反硝化过程得以去除。因此，尽管微生物起着直接作用，但植物的生理代谢活动也是不可缺少。3、吸收作用氮、磷是藻类等浮游生物生长的最主要限制因子，水体中氮、磷的含量直接决定了藻类的繁殖速率；同样植物也可以直接吸收氮、磷，同化为自身的结构组成物质，但是与藻类相比，氮、磷在植物体内的储存更加稳定，较容易通过人工收获将其固定的氮、磷带出水体。水生高等植物具有生长快的特点，能够大量吸收水体中的营养物质，为水中营养物质提供了输出的渠道；水生高等植物提高水体溶解氧，为其他物种提供或改善生存条件；提高透明度，改善水体的景观效应；同时，水生植物对藻类具有克制效应，可以抑制藻类的生长，起到改善水质的作用；并且，水生植物还是湖泊生产力的主要物质基础，能为经济水生动物提供索饵育肥和生长繁衍的场所。

其实，水生植物一般通过促进湖泊河流水体中含磷物质的沉降和抑制表层沉积物的再悬浮而起到促进磷的沉积，从而降低了水体中磷的含量；将水体中的氮传输到底泥中，这对于降低湖泊河流中水体中的氮磷含量、防止水体富营养化和黑臭具有积极意义。水生植物还和浮游植物（主要指各类藻类）竞争营养物质和光能，前者个体大、生长周期长、吸取和储存营养物质的能力强，它的存在可以抑制浮游植物的生长。因此，通过恢复水生植物，可以增加系统的生物多样性，提高了系统抗干扰能力，使水生生态系统结构更加稳定。

通过分析水生植物对水中氮、磷等营养元素和污染物的吸收及分解作用，可选择不同的水生植物及其组合来适应不同的受污染水体。

1、水生大型植物富集氮磷是治理、调节和抑制湖泊富营养化的有效途径之一，通过根部吸收底质中的氮磷，减少污染。沉水植物对滇池草海水体（含底泥）总氮去除速率：物种去除能力的大小顺序依次为伊乐藻＞苦草＞狐尾藻＞篦齿眼子菜＞金鱼藻＞菹草＞轮藻。

2、藻类、浮萍、石莲花等植物可以大量富集水中的重金属，不过会造成植物死亡，沿食物链沉积。

3、荷花、芦苇、水葱、蒲草等挺水植物也能够起到净化水质的作用，还具有观赏作用。

1、水葫芦 

多年生宿根浮水草本植物。因其在根与叶之间有一像葫芦状的大气泡又称水葫芦。茎叶悬垂于水上，蘖枝匍匐于水面。花色艳丽美观。叶色翠绿偏深。须根发达，分蘖繁殖快，管理粗放，净化水质的良好植物。 

2、红树林 

红树林生态效益是它的防风消浪、促淤保滩、固岸护堤、净化海水和空气的功能。 

3、芦苇 

水生植物，放在水里。它的主要机能可以归纳为几个方面：水质净化；创造生物(鸟类、鱼类)的生息空间；改善景观。

4、目前治污植物主要是一些水生的茭白、芦苇、美人蕉、黄花莺尾、灯心草、沙草等20余种水生植物，它们不仅能够有效地吸收水体中的氮、磷等元素，起到净化水质、美化环境的作用，而且这种植物治污技术比其他处理方式的成本要降低三成。

拓展资料

水质（water quality ）水体质量的简称。它标志着水体的物理（如色度、浊度、臭味等）、化学（无机物和有机物的含量）和生物（细菌、微生物、浮游生物、底栖生物）的特性及其组成的状况。

水质为评价水体质量的状况，规定了一系列水质参数和水质标准。如生活饮用水、工业用水和渔业用水等水质标准。

未经人类活动污染的自然界水的物理化学特性及其动态特征。物理特性主要指水的温度、颜色、透明度、嗅和味。水的化学性质由溶解和分散在天然水中的气体、离子、分子、胶体物质及悬浮质、微生物和这些物质的含量所决定。

1藻类在污水净化过程中产生大量的氧气,可减少水体因缺氧而形成的恶臭气味。因此,用藻类处理污水在水质的改善中得到越来越广泛的应用。（在南非开普敦附近的一个污水处理场,采用一面积为1000m2充满螺旋藻的水池,成功地处理着1000人产生的生活污水。在纳米比亚和德兰士瓦等地的多家制革厂利用螺旋藻处理生产废水。Semple和应用丹麦赭球藻成功处理含苯酚工业废水。）藻类除对污水中的氮、磷等营养物有明显的去除效果外,对其他有机物和重金属亦有较强的富集和去除作用。

2沉水植物可以提高水体透明度,增加水体溶解氧,降低氮磷营养物含量。沉水植物系统的存在有利于湖泊富营养化的防治。（菹草对富营养化和重金属污染的水体和底泥可起到一定的净化作用。对氮磷有较强的吸收能力,能在一定程度上减轻水体的营养负荷。）

3吴振斌等采用漂浮植物塘、挺水植物塘和藻菌共生塘的串联系统可有效地净化城镇污水。王国祥等采用漂浮、浮叶及沉水植物塘相间连接,较理想地实现了对太湖局部水域水质的改善。阮宜纶等用三棱草塘、芦苇塘、香蒲塘和水葫芦塘的串联系统有效地处理了地热尾水。

4大型水生植物是湿地生态系统一个不可分割的组成部分。它在该污水处理系统中起着关键的作用,主要表现在以下几个方面:牢固湿地床表面,为物理过滤提供良好条件;形成隔离层,在冬季可防止霜雪直接冻结湿地表面;给根区微生物及部分野生生物提供良好生境;通过根系的输氧作用改善系统中的生物地化循环;吸收部分营养物质,降低污染负荷;改善景观等。

5红树林有许多经济价值及生态效应,可净化污水、改善水质。其具有潜在的污水净化能力,已越来越被人们作为污水和废水排放的便利场所。红树林沼泽对稀释的有机废水具有较强的净化潜力,红树林的底泥可作为重金属的沉积地。

6高等植物不仅可用于生活污水的处理,还可应用于行业废水的处理。吴振斌等用凤眼莲净化石化废水,郑瑛和李晖用香蒲净化矿山废水,夏汉平用香根草

和水花生净化垃圾污水,钱明浩等用雍菜-多花黑麦草净化浸出油厂废

水,艾尔肯热合曼利用水浮莲净化酿酒废水,杨凤江和李立明用水葫芦和细绿萍净化淀粉废水,曾健等用水葫芦、水浮莲和浮萍净化高能液体燃料废水,胡焕斌等用芦苇床处理铁矿炸药污水,吴振斌等用芦苇和香蒲床处理藻毒素水体,均取得良好效果。

7水生维管植物对有机污染物的净化包括附着、吸收、积累和降解等。水生维管植物可以其巨大的体表吸附大量有机物,相对减少水中有机物的浓度,尽管这不能根本消除有机物的存在,还随时可能将其释放到水中,但在一个相对时间内,还是可以起到净化作用的（水生维管植物对有机污染物的净化效果明显。茭白、慈菇对城市污水BOD的去除率可达80%以上。芦苇、香蒲、眼子菜和凤眼莲等可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BOD降低60%～90%。盐生灯心草、灯心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为204mg/L,230mg/L和202mg/L）

8一些水生维管束植物对有机农药的净化能力也很强。当水中DDT浓度为0.445μg/L时,眼子菜体内浓度达1.0mg/L,富集系数为2220,水中DDT浓度为2.1mg/L时,富集系数可达3500。水中DDT浓度为0.30μg/L时,蓼属植物体内浓度可达30.3mg/L,富集系数为10万。

来自论文水生植物在污水处理和水质改善中的应用，这些方面有很多人研究的，但需要你自己去学习。我只能给你选择性复制一点过来。

水生植物改善水质，在现在的水体生态修复工程中，依据湖泊稳态理论，沉水植物发挥着主体作用，工程中常用的沉水植物有，矮生苦草，眼子菜，黑藻，金鱼藻，狐尾藻，菹草，伊乐藻等，挺水植物和浮叶植物根系能够吸收水体中的氮磷等营养物质，净化水质。

水草 或水葫芦

水葫芦效果不错

5种供试水生植物中,水葫芦对萘污水的适应和净化能力最强,细叶满江红最差,其生长适应和净化能力依次为:水葫芦＞水花生＞浮萍＞紫萍＞细叶满江红.在起始浓度分别为2.5、6.5、16.1mg/L的萘污水中,水葫芦的7d净化率分别为:97.1％、93.7％和90.4％.在净化萘污水的过程中,水葫芦、水花生的过氧化物酶活性逐渐升高,而浮萍的酶活性先上升然后下降,紫萍、细叶满江红则一直下降.另外,水葫芦对萘的净化能力随温度升高而增强.

水生植物在水污染控制中的生态效应

2008-5-26 10:49

目前我国绝大部分的城市污水处理厂均采用传统的二级活性污泥法处理工艺，而高额的工程投资和运转费用则制约了其推广和应用，尤其是对我国欠发达地区，资金和能源短缺问题普遍，许多中小城镇仍没有完善的污水处理系统。大量的研究结果表明，即使是在资金有保障的前提下，仅靠建立污水处理厂对点源进行处理，也很难使水污染得到有效控制。通常植物在生长过程中，能忍耐土壤中高浓度的污染物，植物的这种抗毒性作用，为植物对土壤和水体中的污染物吸收和降解奠定了基础。该技术与我国的经济发展水平相适应，对于解决中小城镇的污水处理和生态环境的改善具有重要的实践意义。

1、水生植物的生态效应

水生植物除了直接吸收、固定、分解污染物外，通常只是间接地参与污染物的分解，通过对土壤中细菌、真菌等微生物的调控来进行环境的修复，植物在水污染控制中生态效应主要表现在以下方面。

1.1物理作用

覆盖于湿地中的水生植物，使风速在近土壤或水体表面降低，有利于水体中悬浮物的沉积，降低了沉积物质再悬浮的风险，增加了水体与植物间的接触时间，同时还可以增强底质的稳定和降低水体的浊度。此外，植物的存在削弱了光线到达水体的强度，阻碍了植物覆盖下的水体中藻类的大量繁殖，尤其是在浮萍类植物的湿地系统中比较常见。植物的存在对基质具有一定的保护作用，在温带地区的冬季，当枯死的植物残体被雪覆盖后，植物则对基质起到很好的保护膜作用，可以防止基质在冬季冻结，以维持冬季湿地系统仍具有一定的净化能力。植物对基质的水力传导性能产生一定的影响，植物的根在生长时对土壤具有干扰和疏松作用，当根死亡或腐烂后，会留下一些管型的大孔隙，在一定程度上增加了基质的水力传导性。淹没于水中的水生植物的茎和叶形成的生物膜，为大量的光合细菌、藻类和原生微生物等在植物组织上的生长提供了一定空间，埋藏于土壤中的根和根区也为微生物的活动提供了巨大的物理活动表面，植物根系也是重金属和某些有机物的沉积场所。因此，植物地上和地下的生物膜对于湿地中发生的所有微生物过程都具有重要作用。

1.2植物对污染物的吸收作用

植物的生长和繁殖离不开营养物质，水体中的相当部分的营养物被植物转化或保存在植物体内。对于不同生活型的水生植物，普遍认为漂浮植物吸收能力强于挺水植物，沉水植物最差。与木本植物相比草本植物对污水中的污染物则具有较高的去除率，如有芦苇的湿地对NH+4-N的去除率接近100%，而无芦苇时，仅为40%～75%.定期和持续地从湿地系统中收获成熟的植物，并能妥善处理收获的植物，是保证污水中的养分被有效去除和防止对水体造成二次污染的唯一途径。植物的对污水的净化作用是植物吸收和微生物综合作用的结果，植物的存在有利于硝化、反硝化细菌的生存。张鸿等研究表明，在种植水芹、凤眼莲的湿地中，硝化和反硝化细菌的数量均高于没有植物的湿地，水芹湿地的细菌数量多于凤眼莲湿地的细菌数量，但前者对氨氮的去除率却低于后者，说明人工湿地系统中对 N的去除植物的吸收占主导地位。吴振斌等在进行的上、下行流的复合人工湿地系统的研究中，分别种植不同植物的湿地对COD、BOD5、TN、TP的去除效果均好于没有种植植物的对照湿地。湿地植物直接吸收和利用可利用态P，起到去P的作用，并且植物的生长状况直接影响到植物的去除效果，植物的良好长势是对 P去除的保证。

1.3植物根系释放

湿地系统具有明显的缺氧环境，湿地中氧的传播速率约为陆地环境氧的传播速率的万分之一。水生植物则具有适合在缺氧条件下生存的结构与特征，包括茎肥大，茎和根的中心具有较大的组织，茎中空，具浅根系等。植物的这种特殊结构，有利于氧在其体内的传输并能传递到根区，不仅满足了植物在缺氧环境的呼吸作用，而且还可以促进根区的氧化还原反应与好氧微生物的活动。将光合作用产生的氧传递到根区，在根区的还原态的介质中形成氧化的微环境，根区有氧区域与缺氧区域的共同存在为根区的好氧、兼氧和厌氧微生物提供了各自的小生境，使不同微生物都能发挥各自的作用。氧在植物根部的释放主要取决于植物内部氧的浓度、周围基质的需氧量以及植物根壁的渗透性。植物通过吸收而在根部释放氧是由其本身的结构所决定的，植物的结构阻止了其在径向的泄露，并努力使释放到根区的氧的损失减少到最小。氧的释放率一般在根的亚顶端区域最高，并随距离根尖的增大而降低。水生植物具有对流型通气组织，其根区和根部都具有较高的内部氧的浓度，这种对流型的气体的流动明显增加了可供氧根的长度，同时还可以通过氧化和脱毒减少根部一些潜在的有害物质。除了根系可以释放氧外，根系还可以释放其它物质。一些植物的根系分泌物能杀死污水中的细菌和病原微生物，湿地运行过程中对细菌的高去除率，验证了上述结论。一些植物释放的克生物质对其它植物的生长产生抑制或促进作用，表现植物间的相生相克作用。凤眼莲、水花生、水浮莲、宽叶香蒲等可以分泌出克藻物质，对水体中藻类的繁殖具有明显的克制作用。同样藻类也可以对高等水生植物产生克制作用，尤其是当藻类大量繁殖形成水华时，高等水生植物的生长率和叶绿素均呈下降趋势。

2、水生植物对水污染控制的影响因素

大量实践证明，水污染的控制与植物的类型、群落构成、覆盖度、水体透明度等因素相关。

2.1植物类型和群落构成

在提高植物处理效果研究方面，一个重要的研究内容是如何选择合适的植物种类和确定不同植物的组合。漂浮植物是人工湿地中常用的一类植物，就去除效果而言，凤眼莲的净化效果最好。挺水植物芦苇、香蒲的使用频率最高。很显然，不同的物种或同一物种在不同湿地环境中的净化效果都会有较大的差异性。作者在宜兴进行的以多种植物构成的人工湿地系统净化河水的试验结果表明，多种植物合理的搭配较单一植物具有较好的处理效果，混合种不仅使湿地的净化率提高，且净化效果更稳定，夏汉平的研究结果也证明了这一点，且混合种有可能解决NO-3-N的净化问题。吴振斌、邱东茹等利用在武汉东湖建成的大型围隔生态系统，对水生植物特别是以沉水植物为主的水生植物群落对水质的改善作了定性、定量研究。试验结果表明，沉水植物可以显著改善水体的理化性质，在不同营养级水平上具有维持水体清洁和自身优势稳定状态的机制，水生植物有过量吸收营养物质的特性，可降低水体富营养化水平。水生生态系统逐步恢复，关键取决于其自身的自净能力和环境容量，而自净能力和环境容量又取决于稳定的和优化的水生植物群落的形成。沉水植物群落的是建立草海优化生态系统的基础，草海历史上长期以来，沉水植物就是湖泊中最主要的生产者。随着水体富营养化的加剧，沉水植物大量消亡，草海的水生植物群落的构成发生了很大的变化，漂浮植物凤眼莲成为草海的单优势群落，致密生长的凤眼莲使湖水复氧受阻，水体中溶解氧得不到补充。凤眼莲虽具有很强的吸收N、P的能力，但过度繁盛的凤眼莲腐烂造成的二次污染反而加重了水体的富营养化水平。

2.2植物的覆盖度、污水浓度

菹草对水体和底泥中的N、P、Pb、Zn、Cu、As等有较强的吸收、富集作用。吸收能力的大小与其生物量和群体的覆盖度有关，当菹草的保持覆盖度为50%时，生物量最大，净化效率也达到最大。陈国强等研究了不同磷浓度对睡莲和菱叶片生理活性的影响，研究结果表明，随着磷营养盐水平的提高，叶内无机磷的含量也逐渐增加，而叶绿素则随磷含量的增加而降低。综合考虑磷对两种植物各指标的影响，认为菱的最适宜的浓度为0.1mmol/L，睡莲为 0.5mmol/L，超过或低于该浓度，都会对其生理活性产生不利影响。该研究结果间接反映了不同植物对磷的吸收作用，为去磷植物的选择提供了参考。

2.3环境因子

影响水生植物去除率的因素有光照、水温、溶解氧、pH、营养盐和风浪等因素有关，不同生活型的水生植物对这些因素的敏感性不同。所有水生植物都有其适合生长的季节和适宜的温度，水体的透明度则成为沉水植物的限定因子。大量的研究结果表明，在水体的一定深度存在光补偿点和补偿深度，只有在光补偿（点）深度以上，沉水植物才能进行正常的光合作用和呼吸作用，植物才能生长。

植物在水污染控制中的作用已在很多水体恢复试验中得到验证，但水生植物在其中的作用，国内外目前还存在一些的争议。绝大多数的室内和现场试验都表明，水生植物的作用是高效的或有效的。水生植物能否发挥其最大的净化及应用潜力，关键在于植物种类的选择和植物群落的搭配，特别是通过试验选择耐污性强、净化效果好、适宜其生存环境的物种是一项优先考虑的工作。多个物种的合理搭配无疑会增强系统的对水体的净化效果，而根据各地的具体情况进行植物筛选和系统观测研究，则是选择理想物种，发挥植物最大潜能的有效途径。利用水生植物对污水的净化作用对污染水体的修复过程，很少有废物和排放物产生，无疑为我国日益恶化的水环境修复提供了一个良好的途径，具有广阔的市场和应用前景。

所有水生植物

现在国内外流行的用于处理污水的湿地植物是芦苇，咸水的考虑红树植物，如秋茄。别的有很多可以净化的，但效果和应用没这么好。

很多水生植物都有净化的作用，但要注意的是，很多都是因为适应能力太强导致无法控制，而酿成生物灾害，例如水葫芦等。

这个问题没有完美的答案，最好是用当地的植物。

草豆蔻

姜科

山姜属

多年生草本植物。植株高1～3m。叶片披针形，顶端尾尖渐尖，基部急尖。总状花序直立，密生粗状毛。蒴果圆球形，被毛。种子呈卵圆状多面体，外被淡棕色膜质假种皮，质硬。花期4～6月，果期5～8月。草豆蔻为阴性植物，喜温暖阴湿怕旱，不耐强烈日光直射，耐轻霜，以年平均温度18～22℃、年降雨量1800～2300mm为宜。草豆蔻对土壤的要求不严，一般腐殖质丰富和质地疏松的微酸性土壤最适合其生长。

用途：果实为常用香辛调味料。植物本身也被广为栽培，可以观叶。不是水生植物，根系不发达也没有净化水质作用。

艳山姜，又名：玉桃、草扣、大良姜、大草蔻、假砂仁、土砂仁、草豆蔻,原产中国和印度。叶色秀丽，花期5-7月，花姿雅致，花香诱人，珠光宝气。喜高温多湿环境，不耐寒，怕霜雪。喜阳光，又耐荫。肥沃而保湿性好的壤土生长较好。主产于广西、广东、四川、云南等地。

1水葫芦

多年生宿根浮水草本植物。因其在根与叶之间有一像葫芦状的大气泡又称水葫芦。茎叶悬垂于水上，蘖枝匍匐于水面。花色艳丽美观。叶色翠绿偏深。须根发达，分蘖繁殖快，管理粗放，净化水质的良好植物。

2红树林

红树林生态效益是它的防风消浪、促淤保滩、固岸护堤、净化海水和空气的功能。

3芦苇

水生植物，放在水里。它的主要机能可以归纳为几个方面：1.水质净化；2.创造生物(鸟类、鱼类)的生息空间；3. 改善景观;

4目前治污植物主要是一些水生的茭白、芦苇、美人蕉、黄花莺尾、灯心草、沙草等20余种水生植物，它们不仅能够有效地吸收水体中的氮、磷等元素，起到净化水质、美化环境的作用，而且这种植物治污技术比其他处理方式的成本要降低三成。