受污染湿地修复技术初探

许振林叶冠涛张土明

深圳市真和丽生态环境股份有限公司

摘要：由水体污染造成的环境恶化和水资源危机，已经引起人们的广泛关注。湿地污水生态处理技术作为我国污水处理技术政策的重要组成部分，已成为实现污水资源化，保障水资源可持续利用的重要途径。湿地植物修复技术作为污水生态处理系统中的重要组成部分，成为受损生态系统修复重构技术的前沿与热点。文章阐述了植物修复技术的概念和内涵，综述了国内外污染水体湿地植物修复技术的研究进展，分析了污染水体湿地植物修复技术的机理和机制，并对其应用前景作出了展望。

人工湿地作为一种新型的处理技术，在水环境保护中具有重要的意义和广阔的应用前景。随着人工湿地处理工程数量的增多，迫切需要建立科学的开发与运行管理体系，以充分发挥其净化水环境和美化人文环境的双重作用。本文通过实例研究系统论述了修复受污染水体人工湿地处理系统在开发与管理中需要考虑的主要事项。对将来建立完善的人工湿地处理系统的科学开发与管理体系具有一定的借鉴意义。

关键词：湿地植物;植物修复;污染水体修复;研究进展

0引言

人工湿地是根据自然湿地净化污水的原理，通过人工建造和监督控制来强化其净化能力的处理技术。在设计和建造人工湿地过程中，可以在进出水方式、填料及植物等方面进行选择和搭配，以优化人工湿地生态系统中的物理、化学和生物作用，通过三个方面的协同作用来降低污水中的污染物浓度，使水质得到净化[1]。与传统的处理技术相比，人工湿地处理系统具有低成本、少能耗、运行维护简单的特点，同时湿地设计可以同城市景观相结合，代替传统水处理设施的钢筋混凝土外观，充分发挥湿地美学、景观、生物多样性等多方面环境价值。

1植物修复技术概述

植物修复技术(Phytoremediation)是利用特定的植物对某种环境污染物的吸收、固定、超积累、降解、转移、挥发及促进根际微生物共存体系等特性，降低或去除环境污染物，使污染环境得以恢复的科学技术。［4］植物对污染水体进行修复的对象不仅包括水体中氮磷营养盐、重金属等无机物，也包括有机污染物。生长迅速的高等湿地植物，在生长期间可有效吸收并超富集水中的营养盐，起着营养泵或营养库的作用，通过合理构建转移出大量N、P等无机物，并维持水生植物生物量，使水体保持相当净化能力，［5］这对水体的富营养化具有良好的修复作用。此外植物还可以通过直接吸收和降解、生物酶的作用或根际的生物降解方式去除重金属、有机污染物。［6］

2国内外污染水体湿地植物修复技术的研究进展

水环境的恶化导致水生态系统的破坏，这极大的影响了人类的生存空间和社会的可持续发展。人们在反思并探讨研究如何对受损水生态系统进行修复以及补偿时，各国科学家对水生态系统的恢复方式和目标有不同的见解及定义。但是，湿地植物的重要环境生态功能已经为人们所认可。

2．1国外研究进展

20世纪50年代，德国首先提出“近自然河道治理工程”的概念，强调河道的综合治理，注重植物、动物的生态相互制约和协调作用。之后，世界各国对以追求人与自然和谐相处为目标的生态水利理论与技术展开了积极地探索。［9］早在1965年日本在对琵琶湖进行综合治理时，就提出恢复其自然生态系统的策略:在保护琵琶湖湖心水域生物生存环境的同时，对湖边水域生态系统的生物生息空间进行合理性恢复，并在此基础上以湖边为中心建设放射状的平原、丘陵、山地森林生态系统的生物生存空间和生息环境，最终将全流域的生态系统得以恢复。

2．2国内研究进展

我国对污染水体的修复技术应用和研究起步较晚，上世纪70年代中期才开始做利用湿地植物净化水质方面的研究，包括静态条件下单一植物或多种植物配植对污水的净化作用，及利用动态方法研究湿地植物对污染水体的修复效果。［13］近年来我国在利用某些湿地植物修复富营养化水体方面取得了一些成果。1984年在西湖开展了利用湿地植物恢复西湖水质的研究实验工作，这对西湖的生态恢复起了积极作用，1989年武汉中科院水生所在东湖进行了“东湖水生植被的实验性恢复工程”，同时，南京地理与湖泊研究所在太湖也展开了恢复太湖大型湿地植物的研究实验工作。

3污染水体湿地植物修复技术机理和机制

3．1湿地植物净化水体的机理

湿地植物净化污染水体有吸附、沉降、吸收、代谢、富集、浓缩等多种方式。

3．1．1吸附、沉降作用

湿地植物发达的根茎在水中能形成一道密集的过滤层，当水流通过这道过滤层时，水体中的污染物质可以被过滤掉，一些不溶性胶体会被根系吸附，在根系表面进行吸附、离子交换、整合、沉降等作用。同时，附着在根系上的一些微生物在进入内源呼吸期后会发生凝聚作用产生菌胶团，其中有部分凝聚的菌胶团可通过沉降新陈代谢产物和悬浮性有机物来澄清周围的水体。［15］

3．1．2吸收作用

湿地植物发达的根系在植物生长发育过程中，能强烈地吸收、转化和积累水体中的氮、磷等营养盐以满足自身的需要。实验表明，湿地植物体内氮磷的含量都达到或超过其生长所需最低的N和P阈值，而且随着水体中氮磷含量的提高呈现规律性变化。［16］另外，因为湿地植物的生命周期比藻类要长，所以氮、磷营养盐在湿地植物体内储存也更加稳定。当湿地植物生长一段时间后被移出水生生态系统时，在其体内储存的氮磷等污染物也随之移出了水体，水体因此得到了净化。［17］

3．1．3微生物作用

湿地植物发达的根系为微生物的生存和营养代谢提供了必要的场所和环境。植物根系通过释放光合作用产生的氧气而为微生物提供一个有氧环境，帮助其氧化分解周围的沉降物，同时根区外地厌氧环境则利于微生物的反硝化作用。这种好氧厌氧的条件促使微生物进行硝化作用和反硝化作用的连续反应，而能最大程度的去除污水中的含氮有机物分解所产生的氨态氮。

3．1．4抑藻作用

湿地植物还对浮游藻类产生竞争抑制作用。一方面湿地植物通过光和营养物质的竞争，抑制藻类的生长;另一方面某些湿地植物根系能分泌出破坏藻类正常的生理代谢功能的抑藻物质，通过这种方式达到抑制藻类生长的作用，如类固醇、菇类化合物等。［18］

3．2湿地植物修复净化效果

外源污染物主要包括来自农业生产污染和城市、乡镇生产生活污水，是导致水体富营养化污染的主要原因之一。在拦截外源污染物汇入水体时湿地植物发挥着重要的作用。实验表明，植有丰富湿地植物的沟渠塘等洼地系统可有效减少城市生产污染物向水体的汇入，例如太湖地区通过生态隔离草带的构建，农田土壤中氮磷等营养物质向水体的迁移得到有效控制。

4展望

人工湿地不仅具有降解污染物，净化水质的功能，还可以美化环境，在维护城市生态平衡，保护城市生态安全中起到重要作用。然而，缺乏合理的开发与运行管理手段，城市人工湿地处理系统往往难以收到预期效果。在人工湿地处理系统的开发和运行管理研究这一新的研究领域内，尚有大量的科学问题需要进行深入研究。相信只有通过科学开发和管理的人工湿地处理系统才能真正发挥其美化和提升水环境和人文环境的双重作用，更好地体现人工湿地处理技术应有的价值。

参考文献

［1］鲁敏，高凯．济南污水资源化及其可持续利用的对策［J］．中国人口•资源与环境，2006(3):377－380．

［2］许木启，黄玉瑶．受损水域生态系统恢复与重建研究［J］．生态学报，2008，18(5):547－558．

［3］鲁敏，裴翡翡，宁静，等．4种湿地植物受污水胁迫生理生化特性影响的相关性研究［J］．山东建筑大学学报，2011，26(5):

416－419．

［4］张庆费，郑思俊，夏檑．园林［M］．北京:科学出版社，2010．

［5］乌云塔娜，尚士友，杜建民，等．对我国中西部地区草型湖泊生态系统恢复的分析［J］．内蒙古农业大学学报，2000，21(1):107－110．

［6］VezzulliL，PruzzoC．，FabianoM．，Responseofthebacterialcommunitytoin-situbioremediationoforganic－richsediments

［J］．MarPollutBull，2004，49(9－10):740－751．