水生植物對(duì)污染物的清除及其應(yīng)用

　　人類的活動(dòng)會(huì)使大量的工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活廢棄物排入水中，使水受到污染。水污染可根據(jù)污染雜質(zhì)的不同而主要分為化學(xué)性污染、物理性污染和生物性污染三大類，基本上以化學(xué)性污染為主。具體污染雜質(zhì)有無機(jī)污染物質(zhì)、無機(jī)有毒物質(zhì)、有機(jī)有毒物質(zhì)、植物營養(yǎng)物質(zhì)等。而對(duì)于這些污染物的清除中，水生植物起著非常重要的作用。水生植物指生理上依附于水環(huán)境、至少部分生殖周期發(fā)生在水中或水表面的植物類群。水生植物大致可區(qū)分為四類：挺水植物、沉水植物、浮葉植物與漂浮植物。而大型水生植物是除小型藻類以外所有水生植物類群。水生植物是水生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分和主要的初級(jí)生產(chǎn)者，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)和能量的循環(huán)和傳遞起調(diào)控作用。它還可固定水中的懸浮物，并可起到潛在的去毒作用。水生植物在環(huán)境化學(xué)物質(zhì)的積累、代謝、歸趨中的作用也是不可忽視的。用水生植物來監(jiān)測(cè)水生污染、對(duì)污染物進(jìn)行生態(tài)毒理學(xué)評(píng)價(jià)及其進(jìn)入生物鏈以后的生物積累、修飾和轉(zhuǎn)運(yùn)，對(duì)植物生態(tài)的保護(hù)和人畜健康方面有非常重要的意義。

　　1水生植物對(duì)污染物的清除

　　1.1水生植物對(duì)氮磷的清除湖泊富營養(yǎng)化已成為一個(gè)世界性的環(huán)境問題。利用水生大型植物富集氮磷是治理、調(diào)節(jié)和抑制湖泊富營養(yǎng)化的有效途徑之一。湖泊水環(huán)境包括水體和底質(zhì)兩部分，水體中的氮磷可由生物殘?bào)w沉降、底泥吸附、沉積等遷移到底質(zhì)中。對(duì)過去的營養(yǎng)狀況的追蹤表明，水生植物可調(diào)節(jié)溫度適中的淺水湖中水體的營養(yǎng)濃度。而大型沉水植物則通過根部吸收底質(zhì)中的氮磷，從而具有比浮水植物更強(qiáng)的富集氮磷的能力。沉水植物有著巨大的生物量，與環(huán)境進(jìn)行著大量的物質(zhì)和能量的交換，形成了十分龐大的環(huán)境容量和強(qiáng)有力的自凈能力。在沉水植物分布區(qū)內(nèi)，COD、BOD，總磷、銨氮的含量都普遍遠(yuǎn)低于其外無沉水植物的分布區(qū)。而漂浮植物的致密生長使湖水復(fù)氧受阻，水中溶解氧大大降低，水體的自凈能力并未提高，且造成二次污染，影響航運(yùn)。挺水植物則必須在濕地、淺灘，湖岸等處生長，即合適深度的繁衍場(chǎng)所，具有很大的局限性。

　　1.2水生植物對(duì)重金屬的清除水生植物對(duì)重金屬Zn、Cr、Pb、Cd、Co、Ni、Cu等有很強(qiáng)的吸收積累能力。眾多的研究表明，環(huán)境中的重金屬含量與植物組織中的重金屬含量成正相關(guān)，因此可以通過分析植物體內(nèi)的重金屬來指示環(huán)境中的重金屬水平。戴全裕在20世紀(jì)80年代初從水生植物的角度對(duì)太湖進(jìn)行了監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)，認(rèn)為水生植物對(duì)湖泊重金屬具有監(jiān)測(cè)能力。水生大型植物以其生長快速、吸收大量營養(yǎng)物的特點(diǎn)為降低水中重金屬含量提供了一個(gè)經(jīng)濟(jì)可行的方法，例如可以通過控制浮萍的濃度使有機(jī)和金屬工業(yè)廢物的含量降低到最小。在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，浮萍可大幅度降低廢水中的鐵和鋅，對(duì)錳的去除效率達(dá)100%。浮萍對(duì)重金屬的富集程度超過了藻類和被子植物Azollafilliculoides，尤其是鋅的富集系數(shù)很高，植株內(nèi)的濃度比外面培養(yǎng)基內(nèi)高2700倍。

　　1.3水生植物對(duì)有毒有機(jī)污染物的清除植物的存在有利于有機(jī)污染物質(zhì)的降解。水生植物可能吸收和富集某些小分子有機(jī)污染物，更多的是通過促進(jìn)物質(zhì)的沉淀和促進(jìn)微生物的分解作用來凈化水體。農(nóng)業(yè)污染是一種"非點(diǎn)狀源"的污染，大多數(shù)農(nóng)業(yè)污染物包括來自作物施肥或動(dòng)物飼養(yǎng)地的氮磷以及農(nóng)藥等。對(duì)除草劑莠去津來說，它在環(huán)境中大量存在，小溪中一般為1～5μg/L，含量較高時(shí)為20μg/L，而靠近農(nóng)田的區(qū)域達(dá)500μg/L，甚至1mg/L[18]。水生大型植物常生長在施用點(diǎn)附近，農(nóng)藥濃度很高，暴露時(shí)間很長，所以水生大型植物和浮游植物對(duì)于莠去津比無脊椎動(dòng)物、浮游動(dòng)物和魚類更敏感。高等植物雖不能礦化莠去津，但可以用不同的途徑來修飾。Zablotowics等[19]在研究藻類對(duì)伏草隆的降解中發(fā)現(xiàn)，纖維藻和月芽藻能使阿特拉津去烴基。衣、綠藻屬也能降解阿特拉津。一種高忍耐性地衣的藻層比率的變化可顯示出當(dāng)?shù)乜諝馕廴镜淖兓６舅莉缭谝翗吩搴退w中的分布表明，水生植物可吸收有機(jī)成分并有將其從水生環(huán)境中去除的能力。金魚藻對(duì)滅害威的吸著能力的研究中，生長活躍的小枝是老枝吸收的5倍。膜構(gòu)造及其完整性好象是重要的決定因子。水生植物對(duì)RHC,DDT，PCBs殘留的吸收和積累中，果實(shí)比植株，葉比根貯存更多。

　　1.4水生植物與其他生物的協(xié)同作用對(duì)污染物的清除根系微生物與鳳眼蓮等植物有明顯的協(xié)同凈化作用。一些水生植物還可以通過通氣組織把氧氣自葉輸送到根部，然后擴(kuò)散到周圍水中，供水中微生物，尤其是根際微生物呼吸和分解污染物之用。在鳳眼蓮、水浮蓮等植物根部，吸附有大量的微生物和浮游生物，大大增加了生物的多樣性，使不同種類污染物逐次得以凈化。利用固定化氮循環(huán)細(xì)菌技術(shù)，可使氮循環(huán)細(xì)菌從載體中不斷向水體釋放，并在水域中擴(kuò)散，影響了水生高等植物根部的菌數(shù)，從而通過硝化-反硝化作用。