上等陰離子聚丙烯酰胺HPAM廠家​濕生植物對富營養(yǎng)化水體修復(fù)研究

　　上等陰離子聚丙烯酰胺HPAM生產(chǎn)廠家​濕生植物對富營養(yǎng)化水體修復(fù)研究。目前解決富營養(yǎng)化問題的相關(guān)技術(shù)大致分為三類：碳納米管、電處理、光催化器等物理技術(shù)，向水體添加化學藥品等化學手段，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)、重建水下森林通稱植物修復(fù)，其以浮床、浮島、濕地等主要形式配合水生動物、微生物凈化水體。植物修復(fù)在水體富營養(yǎng)化修復(fù)中較其他技術(shù)便捷、經(jīng)濟、環(huán)保，在實際中應(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)效果等方面對植物修復(fù)富營養(yǎng)水體的研究進行總結(jié)，并對植物修復(fù)工作進行了展望。

　　植物修復(fù)的基礎(chǔ)

　　☆ 篩選吸收氮磷能力強且適應(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認為濕生植物是生長在沼澤地或沿岸帶的大型草本植物，Hartog等人認為濕生植物有漂浮、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。濕地植物大都具有發(fā)達的根系，能極大限度擴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植物，不僅在處理污水方面具有顯著的作用，還為鳥類、昆蟲、水生動物提供棲息環(huán)境，同時美化景觀，使人心情愉悅等。因此，篩選生長量大、適應(yīng)能力強、凈化效果好又兼具景觀效果的濕生植物是植物修復(fù)工作的一個重要方面。

　　鳳眼蓮是最早用于凈化水質(zhì)的植物之一，國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。吳振斌等在武漢東湖富營養(yǎng)淺水湖泊中建立大型試驗圍隔系統(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，可以有效地降低營養(yǎng)循環(huán)速度，控制浮游植物過度增長，而且沉水植物可以對富營養(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水質(zhì)物理指標的評定。植物對氮磷去除能力不同，有的植物對氮素去除較好，有的植物對磷素去除較好，有的兼具2種去除能力。隨著植物修復(fù)模式的改進，觀賞效果好、適應(yīng)能力強、適應(yīng)不同形態(tài)濕地環(huán)境、不同富營養(yǎng)化水質(zhì)的水生植物篩選工作大量展開。Ling等人對5種景觀植物對垂直流河流景觀水體的凈化效果進行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)5種植物的生活力有顯著差別，鳳眼蓮長勢最好，表現(xiàn)為鳳眼藍>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。當利用濕生植物處理不同形態(tài)的富營養(yǎng)水體時，發(fā)現(xiàn)濕生植物之間的凈化效果具有差異性，但植物組處理富營養(yǎng)化水體優(yōu)于無植物組。

　　目前國內(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藻、狐尾藻、鳳眼藍、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、伊樂藻、菹草、苦草、金魚藻。

　　☆ 植物組合在濕地構(gòu)建和浮床中的應(yīng)用

　　多數(shù)試驗結(jié)果認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，劉足根等人通過試驗確定了鄉(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種常見的阿巴拉契亞山脈植物對水體凈化效果比較，發(fā)現(xiàn)水深度對濕地處理沒有影響但對植物生長形式有影響，碎石有凈化效果，植物有更好的凈化效果，香蒲長勢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)勢種，當營養(yǎng)物質(zhì)受限時，水體中會產(chǎn)生毒性物質(zhì)，影響其生長。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，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，植物對氮磷具有一定的去除效果，總體來講植物群落效果好于單一物種，栽植的無氮磷基質(zhì)有去除氮磷效果。

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　　植物修復(fù)技術(shù)

　　🔷 濕地構(gòu)建

　　不同類型人工濕地對生活污水的處理效果，受到許多因素的影響，其中不同濕地類型，會造成人工濕地對主要污染物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污染物效果最好，去除率可達85.55%;水蔥在垂直上行流濕地去除TN效果最好，去除率可達57.52%，香蒲在垂直上行流濕地去除TP效果最好，去除率可達84.28%。HFCW水平流和VFCW垂直流人工濕地對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，滯留時間長。VFCW具有粒徑小、出水水質(zhì)高、硝化效果好等優(yōu)點，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，濕地也用來處理動態(tài)污水，Moore等人利用水生植被對模擬徑流中的硝態(tài)氮、銨態(tài)氮和可溶性活性磷進行修復(fù)，這項新研究的結(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)分保留方面的時間變異。通過這種自然變化，學者可以設(shè)計對改善農(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，今后對不同形態(tài)水體、不同污染程度水體進行植物篩選仍是工作重點。因此構(gòu)建不同類型的濕地是目前研究的新突破點。

　　🔷 植物浮床

　　解決富營養(yǎng)化問題需要大量人力、物力、財力，植物浮床作為經(jīng)濟便捷的手段應(yīng)運而生。植物浮床也稱植物浮島、生態(tài)浮島或人工浮島，主要采用無土栽培技術(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、物理和化學綜合的過程，利用水生植物和根基微生物吸收氮、磷，降低有機物含量。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養(yǎng)化湖泊，能改善水質(zhì)、增加透明度、藍藻消失、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，以克服地表水藻類過度生長的問題。面對復(fù)雜的富營養(yǎng)化問題，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)部營養(yǎng)的一種有效方法。有學者把生態(tài)污泥與菖蒲浮床聯(lián)合，從而實現(xiàn)對水體的凈化效果，種植的生態(tài)浮床對氮、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。研究人工浮動島嶼(AFIs)時發(fā)現(xiàn)，AFIs伴隨曝氣也是移除污染物的一個好方法，AFIs可以納入濕地，減少水污染的影響，有助于加強濕地恢復(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，促進濕地恢復(fù)。植物浮床除了可以凈化湖泊河道的污染水體以外，還可以用來凈化養(yǎng)殖場、市政污水。為了獲得更高的經(jīng)濟價值，在污水中種植蔬菜是另一個大膽嘗試，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”是指通過種植沉水植物，吸收水中和底泥的污染物，創(chuàng)造魚蝦等動物棲息的生態(tài)系統(tǒng)，從而能夠有效促進水體的自凈和循環(huán)。水體富營養(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。

　　愛爾斯龍形水系水下森林

　　早在1992-1993年，李文朝在富營養(yǎng)湖泊五里湖面積為2000m2的半封閉式圍隔試驗區(qū)中開展了常綠型人工水生植被組建試驗，選用耐寒植物伊樂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藻與喜溫型沉水植物種類間的銜接過度，直至各種耐性沉水植物篩選出來后，沉水植物在水體中應(yīng)用工作迅速展開。

　　近年來，國內(nèi)外有關(guān)引種大型沉水植物進行湖泊生態(tài)修復(fù)的應(yīng)用更加廣泛，通過種植水生植物降低湖泊中營養(yǎng)鹽濃度、凈化水體的方法在我國巢湖、東湖等地也取得了良好的效果。在嚴重富營養(yǎng)化的東湖水果湖邊建立的圍隔中，采用多種措施對圍隔的底質(zhì)和水質(zhì)進行適當改善，依據(jù)自然湖泊中水生植被分布和植物種類組成的特點種植植物，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、江河中對水體采用“化整為零”的策略逐步恢復(fù)水生植被是一個可行方案。沉水植物構(gòu)成的人工濕地去除富營養(yǎng)化和藻類效果顯著，可能是沉水植物與藻類的化感作用。

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