城市湿地挺水植物在水污染管理中的净化机理研讨进展

城市湿地挺水植物在水污染管理中的净化机理研讨进展

总述了当前国内外对湿地水生植物在水污染管理中净化机理,包含挺水植物对氮、磷、重金属、有机污染物和其它有毒有害物质的去除机制。

跟着城市化进程的不断加速,城市湿地中的天然湿地逐渐被人工湿地所代替。近年来,人工湿地工程使用和机理等研讨越来越受到人们注重,城市湿地的研讨也首要集中在对城市湿地中人工湿地的研讨。城市湿地是城市生态系统的重要组成部分,在管理城市水污染中有着不可代替的效果。在城市湿地管理水污染过程中,作为湿地构成要素的湿地水生植物,在净化水质、管理水污染等方面起着重要效果。使用湿地水生植物处理污水在欧美等发达国家的使用已经颇为广泛。在丹麦,就充分使用人工湿地填料、植物根系和微生物三者之间的相互效果发挥污水净化效应(白文荣等,2005)。其中,植物对污水中污染物的去除机理包含植物代谢、植物吸收和自然逝世3个方面。在美国,有600多处人工湿地工程用于处理污水。此外,在瑞典、芬兰、德国、英国等其他发达国家,都在各自的研讨基础上不断开发新式的湿地植物,不断加强对湿地水生植物治污效果的研讨。

我国湿地研讨工作起步较晚,对城市湿地水生植物管理水污染效果的研讨更是处于开端阶段。“七五”期间,我国开端人工湿地的研讨,进而对水生植物在管理水污染等方面作了研讨。继天津环保地点1987年建成了我国第一个芦苇工程后,1989年于北京昌平县、1990年于深圳白泥坑等地又建成了几个湿地处理系统演示工程(刘衍君,2003)。19941995年,中国环境科学院刘文祥在使用漂浮植物、沉水植物、挺水植物以及草滤带组成的人工湿地,对控制农田径流污染进行了研讨(尹军等,2006)。现在,对城市湿地水生植物在水污染管理中的净化机理研讨首要集中在以下几个方面。

1 吸收、吸附和富集效果

当污水流入湿地,水生植物能通过吸收、吸附和富集效果除掉污水中的污染物,包含对氮、磷的吸收使用、对重金属的富集、对某些有机污染物及其它有毒有害物质的去除。

1.1 湿地水生植物对氮、磷的吸收使用及去除效应

氮和磷是植物生长的必需元素,使用湿地水生植物对氮、磷元素的吸收效果就能够同时达到对氮、磷元素的去除。污水中的氮以有机氮和无机氮两种方式存在,其中无机氮作为植物生长过程中的必需营养成分,能以离子的方式(NH4+NO3-)被植物吸收使用,部分有机氮被微生物分解成氨氮后,也能被植物吸收使用(徐伟伟等,2005)。污水中磷的存在形态取决于其类型,最常见的有磷酸盐(包含H2PO4-HPO42-PO43-)、聚磷酸盐和有机磷酸盐等( 徐伟伟等,2005),能够直接被植物根系吸收的磷首要是H2PO4-HPO42-PO43-、聚磷酸盐和有机磷酸盐不能或很难被植物根系吸收。Mcjannet (1995)选用人工湿地方法处理城市污水,成果标明,污水中约5%的磷能够被湿地植物吸收使用。

Brix1994)研讨标明,挺水植物对氮的吸收才能为30150 kg/hm2·a,对磷的吸收才能为2 0002 500 kg/hm2·a。此外,还有许多水生植物都有很好的吸收氮、磷的才能(表1),这些试验标明湿地水生植物对氮、磷均有一定的吸收才能,但不同的水生植物吸收才能不同。此外,不同水生植物以及同一水生植物的不同生长期、不同部分吸收氮、磷的才能也不同。Reddy等研讨了凤眼莲等几种水生植物净化污水的才能,成果发现,夏日水生植物去氮效果顺序为:凤眼莲﹥浮莲﹥水鳖﹥浮萍﹥槐叶萍﹥紫草﹥水蕴草egeria;冬天为:水鳖﹥凤眼莲﹥浮萍﹥浮莲﹥紫草﹥槐叶萍﹥水蕴草;夏日除磷效果最好的是凤眼莲和水蕴草,冬天除磷效果最好的是水鳖和浮萍(吴建强等,2005)。李建娜等(2007)的研讨标明,植物地上部分的氮、磷堆集量大于地下部分,所以在植物的生长后期进行收割就能够高效地将氮、磷从湿地系统中去除。

1.2 湿地水生植物对污水中重金属元素的去除效应

水生植物能吸附、富集一些有毒有害元素,如重金属元素(Little1979)。水生植物通过根部能够直接吸收水溶性重金属,还能通过根际环境来改变污染物的化学形态,达到降低或消除重金属污染物化学毒性和生物毒性的效果。一般来说,水生植物对重金属的吸收堆集才能为:沉水植物﹥漂浮植物﹥挺水植物。Jin等(2003)研讨指出:具有漂浮植物的人工湿地系统中能够有效地去除人工湿地中的金属离子,尤其是对铜离子的去除比其它任何无漂浮植物的湿地系统都明显。不同植物以及同一植物的不同部位浓缩效果也不同,一般为:根﹥茎﹥叶(吴建强等,2005)。阳承胜等(2002)对宽叶香蒲、芦苇、狗牙根、茳芏4种植物对重金属的吸收与富集效果的试验成果标明:4种植物对重金属富集首要在植物的地下部分,且各种重金属元素在被测的4种植物体内出现一致规律性,即各部分重金属含量为根﹥凋落物﹥地下茎﹥地上茎﹥叶。所以,使用重金属提出修复的原理将植物体整体移走( 包含部分根),能够有效地去除重金属。