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水生植物在城市公园水体净化中的应用

水体是城市公园景观的重要组成部分,既能增加公园的灵气和情趣,美化环境,又有利于野生生物的生存和发展,促进城市自然保护和提高生物多样性。但由于缺乏统一的系统规划,加上污染排放的叠加影响,许多城市公园水体的环境容量和生态载力不堪重负,生态系统遭到破坏,导致水中蚊蝇滋生、气味难闻、富营养化严重,已毫无美景可言,游人恐避之而不及。因此,选择既有良好的景观效果又有很好的净化效果的水生植物材料,通过合理的群落景观配置,逐步恢复良好的水生生态系统,不失为一种经济效益独特、能耗低、简单易行的生物处理措施。

    1.城市公园水体污染原因
    通过对国内城市公园的调查分析,发现公园的水体污染具有三点共同之处,即污染源类似、污染物基本相同、都缺乏综合防治污染的措施。水体污染主要来自以下几个方面:①临近水体的民居、餐厅、厕所等的生活污水;②水边植物的代谢残留物;③游人随手丢弃的垃圾杂物;④公园植物施加的化肥农药;⑤初雨携带的地面植物表面的尘埃等有害物质;⑥游艇等公园娱乐设施的直接接触污染[1]。总之,虽然各地情况不同,排入水中的污染物种类略有差异,但以上污染源的污染物基本上可划分为四大类:植物性营养类有机物、油脂石油类有机物、人工合成且难于降解的有机物、重金属类。

    2.水生植物净化水质的机理
    通过种植水生植物净化水质,是利用许多水生植物特别是水生维管束植物能够大量吸收营养物质,或降解转化有毒有害物质为无毒物质的性质。在废水或受到污染的天然水体中种植大量耐污染净化较强的水生高等植物,使其通过自身的生命活动将水中的污染物质分解转化或富集到体内,然后除去,恢复水域中的养分平衡;同时通过水生植物的光合作用放出氧气,增加水中溶解氧含量,从而改善水质,减轻或消除水污染。

    2.1植物自身的性状和抗性能力
    水生植物由于长期生活在一种缺氧、弱光的环境中,本身的形态解剖结构上形成特殊性状[2]。根、茎、叶形成完整的通气组织,保证器官和组织对O2的需要[3];叶片呈肉质,如香蒲表皮有厚角质层,栅栏组织发达,污染点处的根、茎、叶表皮细胞排列紧密等结构能抵抗因污染受害而引起的同化功能下降、水分过分蒸腾,增强了香蒲植物的耐污性和抵抗力[4]。
   
    2.2植物的吸收、富集作用
    水生植物根系发达,利于吸收水中物质。植物吸收污染物后,尤其是重金属离子、农药和其他人工合成有机物等,便富集、固定在体内或土壤中,减少水体中污染物量。研究表明,Pb, Zn进入香蒲体内,主要积聚在皮层细胞中的细胞壁上,只有少量进入原生质,可见细胞壁对重金属有较高的亲和力[5]。香蒲植物吸收废水中的重金属时,吸收能力大小依次是根>地下茎>叶,并且按照一定的比例从生境中吸取各种元素,形成新的动态平衡,防止对某元素吸收过多而引起毒害。当水生植物被运送出水生生态系统时,被吸收的营养物质随之从水体中输出,从而达到净化水体的作用。

    2.3水生植物的沉降、吸附和过滤作用
    生长旺盛的水生植物,根系发达,与水体接触面积大,形成密集的过滤层。如香蒲的地下茎和根形成纵横交锗的地下茎网,水流缓慢时重金属和悬浮颗粒被阻隔而沉降,防止其随水流失。同时又在其表面进行离子交换、整合、吸附、沉淀等,不溶性胶体为根系勤附和吸附,凝集的菌胶团把悬浮性的有机物和新陈代谢产物沉降下来。浮水植物发达的根系与水体接触面积很大,能形成一道密集的过滤层,当水流经过时,不溶性胶体会被根系粘附或吸附而沉降下来,特别是将其中的有机碎屑沉降下来。

    2.4生化作用
    水生植物可通过向水体中释放化感物质来抑制浮游植物的生长。研究表明,这是其在水体生态系统中竞争营养、光照和空间等资源时取得优势的有效策略[6]。光合作用产生的氧气(O2)和大气中的O2直接输送到植株各处,并向水中扩散;一方面根系通过释放O2,氧化分解根系周围的沉降物;另一方面使水体底部和基质土壤形成许多厌氧和好氧小区,为微生物活动创造条件,进而形成“根际区”。这样,植物代谢产物和残体及溶解的有机碳给湿地中的菌落提供食物源;同时,大量微生物在基质表面形成灰色生物膜,增加了微生物的数量和分解代谢的面积,使植物根部的污染物(富集或沉降下来的)被微生物分解利用或经生物代谢降解过程而去除。富营养化水体中,也可依靠水生植物根茎上的微生物使反硝化菌、氨化菌等加速转化过程,便于水生植物的吸收与利用,减少底泥向水体中的营养盐释放。

    2.5对浮游藻类的竞争抑制作用
    富营养化严重的水体中,藻类疯长,水质恶化。栽种水生植物后,同浮游藻类竞争营养物质以及所需的光热条件,同时分泌出抑藻物质,破坏藻类正常的生理代谢功能,迫使藻类死亡,以防止其带来的毒素[7、8]。这样可以提高水体透明度,改善水中的DO含量,促进沉水植物与共生菌的生长,进一步净化水质。
    一般而言,在水生植物净化水质的系统中,废水中污染物的生物净化有以下两种主要途径: ①被水生植物通过体内降解转化为无害物质所除去(这类污染物主要是有机化合物);②被水生植物吸收,富集到体内,然后通过人工收获植物除去(这类污染物主要是矿质营养和重金属元素)。

    3城市公园水体净化植物选择的主要原则

    3.1 适地适种
    利用水生植物来净化水体,“使人与环境、生物与环境、生物与生物、社会经济发展与资源环境以及生态系统与生态系统之间协调发展”是它的重要特点,特别是将人类作为系统的一个组成部分而不是独立于外[9]。 同时不同地区具有不同的环境背景,存在地域的差异和特殊性等,因此优先选用本土植物, 慎重引入外来植物, 避免引发生物安全性问题。

    3.2具有抗逆性
    由于水生的植物根系长期浸泡在水中并接触浓度较高且变化较大的污染物, 因此, 选用的水生植物应具有抗逆性,即耐污能力, 耐盐能力, 抗冻、抗热能力, 抗病虫害能力强的物种, 有助于水体生态系统的健康稳定发展[10]。

    3.3净化能力强
    污水中的化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、总氮(TN)、总磷(TP)和非离子氨等主要是靠附着生长在水生植物根区表面及附近的微生物去除的, 因此选择选用根系发达、茎叶茂密的植物,一方面是植物的生物量较大, 另一方面是植物体内污染物的浓度较高[11]。

    3.4观赏性
    水体是城市公园景观的重要组成部分,因此选择具有较高观赏性的植物,通过合理的群落配置,营造富有诗情画意、环境优雅的湿地植物景观。

    3.5综合利用价值高
    资源化程度高,即植物便于再利用,如作饲料、肥料、沼气、药材等。

    4.结语
    与其他物理、化学及工程的方法相比,利用水生植物净化受污染城市公园水体有显著的优越性。其成本低、对环境扰动小,有利于保护和改善原有环境,有较高的美化环境的价值,治理污染时可以收获植物和生物能源,获得更好的经济效益;同时,水生植物的应用也是现代园林景观水景设计的重要内容设计之一,具有较大的优势:(1) 水生植物的姿态、色彩及清香,加强了水体的空间感和(下转第25页)(上接第44页)美感,还具有净化水体的生态作用;(2)植物材料和后期养护管理成本低廉;(3)水生植物在水面上的配置可以丰富水体的景观空间层次、环境的色彩对比、景物轮廓的起伏与节奏变化,从而增添景观的意境;(4)水生观赏植物成活率高。由于水中的环境较陆地上稳定得多,所以水生植物对环境和气候的反应没有陆生植物敏感;(5)水生植物的繁殖能力强,特别是营养繁殖可称得上容易、迅速,短期内便可蔓延成片,易于成景[12]。
    因此,要因地制宜,结合景观特色和水生观赏植物的生态习性,在营造自然的溪流、瀑布、水池等水景的同时,配置多种水生观赏植物,既可以增添园林景观的情趣,又具有水源净化涵养的生态功能,从而充分的发挥水


添加时间:2012-3-30 11:09:32    
 
 
 
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