专家：细数植物在人工湿地污水处理中的作用

时间：2021-01-27 11:01:11 来源：中国给水排水 作者：Jan Vymazal

天然的湿地植物在形态和解剖学上均能适应氧含量较低的生态环境，因此，它们可用于人工湿地系统中处理污水。而人工湿地中的植物不仅将人工湿地与稳定塘区分开，同时为污染物的去除创造适合的条件。人工湿地中的植物不仅能减弱强光与风力对湿地的影响，为湿地基质提供保温作用，满足根区微生物生长对氧气和其他营养成分的需求，还能截留部分污染物预防湿地堵塞，并具有其特有的美学价值，在不同类型的人工湿地中发挥不同程度的作用。最常见的人工湿地植物有漂浮植物如凤眼莲、浮萍；沉水植物如狐尾藻属、金鱼藻属；挺水植物如芦苇、香蒲属。而国内人工湿地除了常见以上这些植物外，还常用一些其他的沉水植物，比如芦竹、再力花、风车草以及美人蕉等。

Jan Vymazal (1955- )，捷克生命科学大学环境科学学院 教授，研究方向为人工湿地污水处理。

01 湿地植物概述

湿地植物根据生活形态不同可分为四种：挺水、漂浮、浮叶根生和沉水植物（见表1）。从形态学上看湿地植物适于生长在水体底泥中，一方面由于其具有庞大的根系，因而能借助发达的通气组织向根和根茎输送氧气，输送至根系的部分氧气在周围缺氧的环境中创造了氧化条件，从而促进了有机物的分解以及硝化细菌的生长；另一方面由于植物本身的形态，物理和行为特性及其可再生性等特点，均使植物适合在缺氧/厌氧的土壤和沉积物中生长。

表1 湿地植物种类

漂浮植物极具多样性，无论从其形态还是生长环境来看，不同种类之间的差异非常大。有的漂浮植物植株高大，枝叶丛生呈莲状或漂浮在水面且根系于水中非常发达，例如水葫芦；而有的漂浮植物却很简单，不管是漂在水面的枝叶还是长在水里的根部，形态上均看起来非常短小，例如浮萍。自然条件下，漂浮植物喜欢生长于富含养分的流动水域，它们从水中汲取养分后快速生长繁殖，非常容易覆盖整个水体表面，破坏水生生态平衡，为水体带来灾难，因此它们在热带和亚热带地区也是臭名昭著的水生害草。

浮叶根生植物的根部或茎扎于水底底泥中，茎叶漂浮于水面。为适应风浪，其叶柄通常柔韧细长，长度可达3 m。水面上茎叶的寿命很短（30~50 d），因此到了生长季，水面上的枝叶一年会换4~8次。这些根茎的生物量相对较大，沉到水底使得水底有机物沉积速度加快，抬升湖底高度。

沉水植物一般生长在水面下大约10 m的透光区内，其植物体完全沉于水汽界面以下，根扎于底泥中。通常认为沉水植物从水底底泥中吸收营养物质，但特别的是他们从水体中吸收磷源。很多沉水植物主要是以二氧化碳作为主要的甚至唯一碳源，但也有研究显示，大量沉水植物在自然环境中可以利用HCO3-作为碳源。沉水植物在水下吸收CO2，经过光合作用后释放出氧气，同时使得水中的化学成分被改变。

挺水植物是世界范围内最主要的湿地植物类型。他们的生长范围非常广，耐水深度为0.5~2 m甚至更多。其细胞壁含有的纤维素使其具有一定的韧性。挺水植物的根部从底泥中吸收营养物质后再传递给茎叶，待其生长季结束后，再将营养物质转移到根部，其上部的茎叶部分衰老后，腐殖质又浸入水中，营养物质重新回到水中或水底底泥。

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