水生植物對污染物的清除及其應用

　　人類的活動會使大量的工業(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性污染、物理性污染和生物性污染三大類，基本上以化學性污染為主。具體污染雜質(zhì)有無機污染物質(zhì)、無機有毒物質(zhì)、有機有毒物質(zhì)、植物營養(yǎng)物質(zhì)等。而對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生產(chǎn)者，對生態(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)測水生污染、對污染物進行生態(tài)毒理學評價及其進入生物鏈以后的生物積累、修飾和轉運，對植物生態(tài)的保護和人畜健康方面有非常重要的意義。

　　1水生植物對污染物的清除

　　1.1水生植物對氮磷的清除湖泊富營養(yǎng)化已成為一個世界性的環(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體沉降、底泥吸附、沉積等遷移到底質(zhì)中。對過去的營養(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。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所，具有很大的局限性。

　　1.2水生植物對重金屬的清除水生植物對重金屬Zn、Cr、Pb、Cd、Co、Ni、Cu等有很強的吸收積累能力。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，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80年代初從水生植物的角度對太湖進行了監(jiān)測和評價，認為水生植物對湖泊重金屬具有監(jiān)測能力。水生大型植物以其生長快速、吸收大量營養(yǎng)物的特點為降低水中重金屬含量提供了一個經(jīng)濟可行的方法，例如可以通過控制浮萍的濃度使有機和金屬工業(yè)廢物的含量降低到最小。在室內(nèi)實驗中，浮萍可大幅度降低廢水中的鐵和鋅，對錳的去除效率達100%。浮萍對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水生植物對有毒有機污染物的清除植物的存在有利于有機污染物質(zhì)的降解。水生植物可能吸收和富集某些小分子有機污染物，更多的是通過促進物質(zhì)的沉淀和促進微生物的分解作用來凈化水體。農(nóng)業(yè)污染是一種"非點狀源"的污染，大多數(shù)農(nóng)業(yè)污染物包括來自作物施肥或動物飼養(yǎng)地的氮磷以及農(nóng)藥等。對除草劑莠去津來說，它在環(huán)境中大量存在，小溪中一般為1～5μg/L，含量較高時為20μg/L，而靠近農(nóng)田的區(qū)域達500μg/L，甚至1mg/L[18]。水生大型植物常生長在施用點附近，農(nóng)藥濃度很高，暴露時間很長，所以水生大型植物和浮游植物對于莠去津比無脊椎動物、浮游動物和魚類更敏感。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?shù)乜諝馕廴镜淖兓?。毒死蜱在伊樂藻和水體中的分布表明，水生植物可吸收有機成分并有將其從水生環(huán)境中去除的能力。金魚藻對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。膜構造及其完整性好象是重要的決定因子。水生植物對RHC,DDT，PCBs殘留的吸收和積累中，果實比植株，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)細菌技術，可使氮循環(huán)細菌從載體中不斷向水體釋放，并在水域中擴散，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。