摘 要：利用水生植物修复受污染水体，具有经济、效率高、产生的二次污染小、对环境的扰动小、植物资源可重复利用等优点，作为污水处理的生物手段在近年来得到广泛应用。本文综述了水生植物修复污染水体的机理，水生植物在净化生活污水、畜牧污水、工业有机废水、重金属元素污染方面的现状，并简要展望了此污水控制技术的前景。
关键词：水生植物；水污染；净化
进入21世纪以来，水资源短缺现象日益严重，工业废水和生活污水的排放不断增加，河流与湖泊水质生态恶化，污泥淤积，恶臭产生，引发出一系列的环境问题。水生植物污水处理技术作为一种与污水处理厂处理污水技术互补的水处理技术，以其投资少、运行维护费用低、没有二次环境污染，并且且能够改变生态和景观环境质量的优点而日益受人们青睐。
一、水生植物的概念和分类
水生植物是指常年生活在水中以及长期生活在非常潮湿或者100%饱和水土壤中的植物（倪乐意，1999）。狭义范围内的水生植物是指维管束植物，仅包括蕨类植物、裸子植物以及被子植物；而广义的水生植物是指所有的植物，包括维管束植物、不具有维管束构造的低等植物，如藻类植物与苔藓植物等。水生维管束植物具发达的机械组织，植物个体比较高大，通用的分类方法是将其分为以下4类（包满珠等，2003）
（1）挺水植物：根生长于泥土中，茎叶挺出水面，绝大多数有茎、叶之分，直立挺拔，花色艳丽.花开时离开水面。如芦苇、菖蒲等。
（2）浮叶植物：也称浮水植物，根生于泥土中，茎细弱不能直立，叶片漂浮于水面或略高于水面，开放时近水面，如莼菜。
（3）漂浮植物：根不生于泥中，植株漂浮于水面之上，可随水漂移，在水面的位置不易控制，以观叶为主。如大薸、浮萍等.
（4）沉水植物：整个植物沉人水中，通气组织特别发达，叶多为狭长或丝状，以观叶为主。如：网草、金鱼藻等。
二、水生植物修复水体的机理
2.1 吸附、过滤、沉淀作用
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，从而有利于水体中悬浮物的沉积，降低沉积物质再悬浮的风险，增加水体与植物间的接触时间，同时还可增强底质的稳定和降低水体的浊度（白峰青等，2004）。根系表皮细胞由于进行新陈代谢，死亡后在微生物的作用下分解为腐殖质等物质。这些物质和植物生长过程中分泌的物质含有一系列特殊的功能团，它们对含各种基团的化合物都有很强的吸附能力，当水流经时，不溶性胶体会被根系枯附或吸附，起到过滤的作用，从而将水中的悬浮物质和有机碎屑沉降下来（朱斌，2002）。
2.2 吸收作用
高等水生植物在生长过程中需要吸收大量的氮、磷、二氧化碳和有机物等营养物质，它们不仅可以通过根部吸收沉积物中的营养盐，还可通过茎叶吸收水中的营养盐。这对调节水体的pH值、溶解氧乃至水温、稳定水质都有重要意义。水生植物根系分泌的特殊有机物能从周围环境中交换吸附重金属。被吸附的重金属离子小部分通过质外体或共质体途径进入根细胞，大部分金属离子通过专一或通用的离子载体或通道蛋白进人根细胞。吸收在根系内的重金属主要分布在质外体或形成磷酸盐、碳酸盐沉淀，或与细胞壁结合（刘素纯等，2004）。
2.3 微生物的辅助作用
水生植物通过植株枝条和根系的气体传输和释放作用，能将光合作用产生的氧气或大气中的氧气输送至根系，部分供植物呼吸，部分通过根系向根区释放，扩散到周围缺氧的环境中，在还原性的底泥中形成了氧化态的微环境，加强了根区微生物的生长和繁殖，促进了好氧生物对有机物的分解，并有助于硝化菌和反硝化菌的生长（程伟等，2005）。大量的反硝化菌，能利用丰富的氮源和碳源，进行强烈的反硝化反应，最终部分氨氮以氮气的形式去除（许航等，1999）。而根区以外的区域则主要是适于生长厌氧微生物群落，进行厌氧降解。因此，植物的生长代谢直接关系到污染物的降解。种植水生植物后，水生植物的根系会产生优势菌种，而这些菌种能将有机的、不溶的物质降解为无机的、可溶的物质让植物直接吸收利用。此外，水生植物的根系还可分泌能促进嗜磷、氮细菌生长的物质，进一步促进氮、磷的释放和转化（李俊等，2007）。
2.4 对藻类的生化他感作用
水生植物个体大，吸收、储存营养物质和利用光能的能力强，能与藻类形成竞争，从而抑制浮游藻类的生长（Marten Sclieffer，1999）
此外，水生植物向水中分泌化学物质，如菇类化合物、类固醇等，来抑制藻类的生长。试验表明（唐萍等，2001），水花生、菱、金鱼藻和浮萍均能不同程度地减少水体中藻细胞数量，促进藻细胞内叶绿素a的破坏与脂质过氧化物含量升高，抑制超氧化物歧化酶（SOD）的活性，从而抑制了藻类的生长。凤眼莲根系的分泌物能使栅藻叶绿体、线粒体肿胀，解体，胞内可溶性蛋白及光全速率急剧下降（叶居新等，1999），从而破坏其生长。
三、水生植物在水污染控制中的应用现状
国内外学者找出了很多对水体净化和修复有显著作用的水生植物，并把它们运用于多种生产实践之中，如河岸护坡（鄢俊，2000）、缓冲带（SHERIDAN J M等，1999）、人工浮床（屠清瑛等，2004）、人工湿地（ROSGERS K H，1991）、稳定塘（曹向东，2000）等， 取得了很好的社会、经济、环境和生态效益（刘素纯等，2004）。下面着重介绍水生植物净化生活污水、畜牧污水、工业有机废水、重金属元素四个方面的研究进展：
3.1 水生植物对生活污水的净化
古川宪治等利用接触氧化法结合栽培水生植物净化城市生活污水取得了良好的效果。张平远利用满江红处理生活污水中的氮、磷等物质，也取得较好的效果。上述研究表明，高等水生植物对氮、磷等污染物有较好的去除效果。石井猛等指出，风眼莲的根能吸收大量造成富营养化的氮、磷、钾，可用于净化生活污水。
水生维管植物对有机污染物的净化效果明显。茭白、慈菇对城市污水的去除率可达80%以上（陈友民等，1990）。
贾凤芝等在水花生处理城市污水净化的研究中经过对十几种水生植物进行了长达10年的驯化，培育出了优势种水花生，其结果证明：水花生对净化污水来说是比较理想的，遇污水生长迅速，生物量大。投放污水池后，既可净化污水，又可美化环境。
3.2水生植物对工业有机废水净化的研究
水生植物净化工业有机废水时，可以有效降低废水中的COD、SS、有机氮、有机磷等指标。杨风江等利用水生植物水葫芦、绿萍治理淀粉废水，使CODcr的总去除率达98%，SS去除率可达97%，氨氮的去除率可达99%，取得良好净化效益。
水生植物对一些有毒有害有机污染物也有一定的净化作用。曾健等利用风眼莲、水浮莲、水花生和浮萍4种水生植物对三肼污水进行处理，结果表明风眼莲能将污水中偏二甲肼、甲基肼和无水肼吸收到根部和叶部，达到了较好的净化效果。
应用水生植物净化石油化工废水的研究也有报道。郑师章的研究表明，根部微生物对石油化工废水的净化也起了相当重要的作用，即使离开凤眼莲根系或只有根系组织匀桨加人的情况下，根部徽生物仍有一定的净化作用。
唐仁仲等利用凤眼莲、龙须子莱净化石油化工污水，通过在石油化工废水中（经生化处理后）投放凤眼莲、龙须子菜等水生植物20天后，可使石油类、As、氰化物的浓度明显下降，达到渔业水质标准，对污水中的酚、COD、浊度等也有明显的净化效果。
3.3 水生植物对畜牧污水净化的研究
凤眼莲对养猪场污水脱氮效果好，据广东省东莞市环境保护监测站对利用水生植物净化养猪场污水的效果测定，在规范的生物氧化塘里种植达到一定滞留期的水生植物，其降解SS、CODcr、 NH3-N的效果明显。目前水生植物大多采用凤眼莲，虽然具有较好的效果，但其经济效益差，且因凤眼莲繁殖生长快，易泛滥成灾，形成二次污染，需要再一次处理。因此研究推广利用水生蔬菜或水生花卉等其他经济植物对养猪场污水进行降解具有重要意义，具有经济和环保双重效益（唐航鹰等，2003）。
3.4水生植物对重金属元素净化的研究
唐述虞利用芦苇、香蒲、灯心草等组成人工湿地处理铁矿酸性废水，结果显示，该系统对Cu ，Fe ，Mn ，Zn ，Mg的去除率分别为97. 8%，86.6%，56.0%，87.4%，63. 2%，且废水酸度明显降低。
李柳川等利用香蒲净化塘系统成功治理了铅锌矿废水污染，该系统对Ph ，Zn ，Cd的去除率分别为90% ， 84%，84%。
戴全裕等发现风眼莲对废水中的银有很强的富集能力，在含银8mg/kg的废水中，最高富集量可达7200 mg/吨，已具有提炼回收价值。
四、展望
水生植物种类繁多，便于种植和管理利用其修复受污染水体具有较好的应用前景。但其仍存在许多问题：如应用的修复生物种类贫乏、水生植物的后续处理不完善等。在今后的工作中，应该做到：
（1）为避免植物可能引起的二次污染问题，要选择便于清理和后期管理的种植方式。
（2）进一步研究水生植物的生长规律，进一步探讨其净化水体的机理。
（3）利用多种大型水生高等植物和水生植被组建人工复合生态系统，可克服单一水生植物季节性变化明显，生物净化作用不稳定的缺点，发挥多种水生高等植物在时间和空间上的差异。
（4）在不同的水质条件下进行试验，因为水生植物修复有一定波动性，不同环境条件下处理效果会存在一定的差异。试验后在不同水质条件下选取水体净化效果优良的植物进行组合和推广。
（5）大力加强水生植物种类的研究，选择野生水生植物资源或从国外引进优良品种。开发资源的同时要充分了解外来物种的特性，避免物种入侵等问题。
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作者简介：胡梦坤（1993-），女，汉族，山东东营人，单位：西南大学资源环境学院环境工程专业，研究方向：环境工程与科学。