人工湿地植物研究
人工湿地中湿地植物选择及其净化水质能力的研究进展
人工湿地中湿地植物选择及其净化水质能力的研究进展目录1. 内容简述 (2)1.1 人工湿地的概念及应用 (3)1.2 人工湿地类型及优缺点分析 (4)1.3 湿地植物的重要性 (7)1.4 研究背景及意义 (8)2. 人工湿地中常见湿地植物 (9)2.1 分类及特点 (9)2.1.1 高水量植物 (11)2.1.2 中水量植物 (12)2.1.3 低水量植物 (13)2.2 典型品种及应用研究 (14)2.2.1 沉水植物 (15)2.2.3 淹没植物 (17)3. 湿地植物净化水质能力研究 (18)3.1 植物吸收与降解机理 (20)3.1.1 吸收作用 (21)3.1.2 降解作用 (22)3.2 不同植物对水质污染物的去除效率 (23)3.2.1 氮污染物去除研究 (24)3.2.2 磷污染物去除研究 (26)3.2.3 重金属污染物去除研究 (26)3.3 植物群落组合对水质净化效果的影响 (28)4. 影响湿地植物净化水质能力的因素 (30)4.1 环境因素 (31)4.2 植物本身特点 (32)4.2.1 植物种类 (33)4.2.3 生长阶段 (36)4.3 其他因素 (37)5. 应用研究及展望 (38)1. 内容简述本章主要综述了人工湿地中湿地植物选择及其净化工质能力的研究进展。
湿地植物作为人工湿地生态系统中的关键组成部分，不仅能够提供美观的景观效果还能够有效去除水体中的有机物、氮、磷及其他营养盐。
通过选择合适的湿地植物，可以提高湿地系统的生态系统服务和环境效益。
研究首先介绍了湿地的基本概念、类型和功能，以及人工湿地在现代水处理中的重要性。
详细讨论了湿地植物的筛选标准、常见的湿地植物种类以及它们在不同环境条件下的生长和净化效果。
研究还特别关注了湿地植物在处理城市径流雨水、农业排水以及工业废水方面的应用潜力。
本章还探讨了湿地植物与水质之间的关系，包括它们对水质净化的影响机制、群落结构对生态系统功能的贡献以及湿地植物管理策略对水质净化效果的影响。
《2024年人工湿地植物的选择及植物净化污水作用研究进展》范文
《人工湿地植物的选择及植物净化污水作用研究进展》篇一一、引言随着城市化进程的加速，城市水体污染问题日益严重。
为应对这一问题，人工湿地技术应运而生，它通过独特的生态学原理和湿地植物的生长机制，有效净化污水并改善生态环境。
其中，人工湿地植物的选择对湿地的运行效果至关重要。
本文将详细探讨人工湿地植物的选择及植物净化污水作用的研究进展。
二、人工湿地植物的选择1. 常见人工湿地植物种类人工湿地植物种类繁多，主要包括草本植物、木本植物和湿生植物等。
常见的草本植物有菖蒲、莎草、凤眼莲等；木本植物有垂柳、水杉等；湿生植物则包括水生鸢尾、慈姑等。
这些植物均具有良好的净化效果和生态适应性。
2. 选择原则在选择人工湿地植物时，需考虑以下原则：一是适应性，即植物对环境的适应能力；二是净化能力，即植物对污水的处理效果；三是景观性，即植物的观赏价值和生态效益；四是维护成本，即植物的养护成本和寿命。
三、植物净化污水作用研究进展1. 植物对污水的物理净化作用人工湿地植物通过根系吸附、截留等物理作用，去除污水中的悬浮物、有机物等。
此外，植物的茎叶还能为微生物提供附着表面，进一步增强物理净化效果。
2. 植物对污水的生物化学净化作用（1）根系分泌与微生物协同作用：人工湿地植物的根系能分泌多种有机物质，如多糖、氨基酸等，这些物质能促进微生物的生长和繁殖。
同时，植物的根系为微生物提供了生存空间和营养物质，使微生物在根系周围形成生物膜，进一步降解污水中的有机物。
（2）吸收与转化作用：人工湿地植物通过吸收和转化作用，将污水中的营养物质转化为自身的组织成分。
例如，某些植物能吸收氮、磷等营养物质，降低污水中的营养盐含量。
（3）氧化还原反应：在光照和微生物的作用下，植物能进行氧化还原反应，如将氨氮氧化为硝酸盐或亚硝酸盐，或将亚铁离子氧化为铁离子等。
这些反应有助于降低污水的毒性，提高其可生化性。
四、研究展望随着科技的进步和生态学理论的发展，人工湿地植物的选择及植物净化污水作用的研究将更加深入。
杭州新西湖人工湿地的植物物种多样性及其水生态环境研究
杭州新西湖人工湿地的植物物种多样性及其水生态环境研究杭州新西湖人工湿地的植物物种多样性及其水生态环境研究摘要：植物物种多样性对湿地生态系统的稳定性和功能具有重要影响。
本研究选择杭州新西湖人工湿地作为研究对象，通过对湿地内的水生植物进行样点调查和水质监测，研究了植物物种多样性与水生态环境因子的关系。
结果表明，新西湖人工湿地具有较高的植物物种丰富度和多样性指数，但存在一定程度的物种偏好和水生态环境差异。
关键词：新西湖；人工湿地；植物物种多样性；水生态环境第一章引言湿地是地球上最富有生物多样性的生态系统之一，而植物物种多样性是湿地生态系统的重要组成部分。
湿地内的植物物种多样性直接影响到湿地生物的数量、种群结构和物种组成等因素。
而湿地的生物多样性则维系着湿地生态系统的稳定性和功能。
然而，随着城市化进程的加快，湿地面积不断缩小，湿地的生态系统遭受到严重的破坏和干扰。
因此，研究湿地植物的物种多样性及其与水生态环境因子的关系，对于保护和恢复湿地生态系统具有重要意义。
杭州新西湖位于中国东部，是一片重要的湿地生态系统。
然而，由于城市化进程的快速发展，新西湖湿地的面积不断缩小，湿地的生态系统遭受到了严重的破坏，物种多样性遭受到威胁。
近年来，杭州市政府投入巨资对新西湖进行了人工湿地的建设，旨在保护和恢复湿地生态系统。
然而，对于新西湖人工湿地的植物物种多样性及其与水生态环境因子的关系尚未进行深入的研究。
因此，本研究旨在探究新西湖人工湿地的植物物种多样性及其与水生态环境因子之间的关系，为新西湖湿地的保护和管理提供科学依据。
第二章材料与方法2.1 研究区域本研究选择杭州新西湖人工湿地作为研究区域。
新西湖人工湿地位于杭州市某区，占地面积约100公顷。
该人工湿地由一系列的小湖泊和河流组成，其中包括两个主湖泊和四个支流河流。
2.2 样点调查随机布置30个样点，在每个样点上进行水生植物的调查和记录。
在每个样点内进行植物物种的鉴定和数量统计，记录植物物种名称、数量和分布情况。
中国北部沿海高盐度地区人工湿地植物研究
2006年12月第9期(总99) 铁 道 工 程 学 报JOURNAL OF RA I L WAY E NGI N EER I N G S OC I ETY Dec 2006NO.9(Ser .99) Ξ 收稿日期:2006-06-16 ΞΞ作者简介:郭焕晓,1974年出生,女,工程师。
文章编号:1006-2106(2006)09-0006-04中国北部沿海高盐度地区人工湿地植物研究Ξ郭焕晓1ΞΞ 马牧源2 孙红文2(1.铁道第三勘察设计院, 天津300251; 2.南开大学, 天津300071)摘要:研究目的:解决我国北部沿海高盐度地区微咸水采用人工湿地污水处理系统时所需要植物类型和种类的问题。
研究方法:选定几种具有耐盐性的植物,采用在实验室内模拟人工基材无土栽培植物的方式进行试验筛选,在对试验数据进行分析的基础上选出所需要植物类型和种类。
研究结果:得出了可以用作中国北部沿海高盐度地区微咸水人工湿地污水处理系统的植物,选出了耐盐性和脱氮除磷效果均好的植物。
研究结论:(1)香蒲、睡莲、水葱、美人蕉、千屈菜和黄花鸢尾都可以用作中国北部沿海高盐度地区微咸水人工湿地污水处理系统的植物,其中以黄花鸢尾耐盐性最好。
(2)香蒲、睡莲、水葱、美人蕉和黄花鸢尾都具有较高的脱氮除磷效果,其中以黄花鸢尾处理效果最好。
(3)黄花鸢尾耐盐性和脱氮除磷效果好,并且具有很好的景观效益,可以在我国北方土壤盐碱化地区推广应用。
关键词:耐盐性;人工湿地;植物中图分类号:X173 文献标识码:AResearch on Pl ants of Constructed W etl and i n Salty Seashore Area at theNorth of Chi n aGU O Huan -x i a o 1,M A M u -yuan 2,SUN Hong -wen 2(1.The Third Survey and Design I nstitute of China Rail w ay,Tianjin 300251,China;2.Nankai University,Tianjin300071,China )Abstract:Research purposes:The pur poses are t o find suitable p lants for constructed wetland in salty seashore area at the North of China .Research m ethods:Some firstly chosen p lants with salinity t olerance are made trial in lab .And suitable p lants are chosen by the analysis of trial results .Research results:Plants f or constructed wetland in salty seashore area at the North of China and the p referential one with high salinity t olerance and good re moval efficiency of nitr ogen and phos phor are chosen .Research conclusi on s:(1)Typha orientalis,Ny mphaea tetragona,Lythrum salicaria,Scir pus tabernae montani,Canna generalis and Iris p seudoacorus are chosen as suitable p lants f or constructed wetland in salty seashore area at the North of China,and in which Iris p seudoacorus is with high salinity t olerance .(2)A s p lants for constructed wetland in salty seashore area,Typha orientalis,Ny mphaea tetragona,Scir pus tabernae montani,Canna generalis and Iris p seudoacorus are of high re moval efficiency of nitr ogen and phos phor and Iris p seudoacorus is the p referential one .(3)Iris p seudoacorus,which generally has a l ong fl orescence of five or six months and has a characteristic of cold -resistant,could be the p referential p lant for constructed wetland in salty seashore area at the North of China,not only with highsalinity t olerance and re moval efficiency of nitr ogen and phos phor but als o with good landscap ing benefits.(4)Typha orientalis,Ny mphaea tetragona,Scir pus tabernae montani,Canna generalis as p lants f or constructed wetland in salty seashore area and Iris p seudoacorus as the p referential one f or constructed wetland could be chosen for the areas with saline-alkali s oil at the North of China.Key words:salinity t olerance;constructed wetland;p lants 我国水资源短缺现象非常严重,人均淡水占有量不到世界平均值的1/4,居世界149个国家的第110位,被联合国列为13个贫水国之一;同时水污染也日益严重,目前,全国污水年排放量已达(560～600)×108t,其中80%以上的污水未经处理就直接排入水域。
《2024年人工湿地植物的选择及植物净化污水作用研究进展》范文
《人工湿地植物的选择及植物净化污水作用研究进展》篇一一、引言随着工业和城市化的快速发展，污水处理成为了环境治理领域的热点问题。
人工湿地作为一种经济、高效、生态的污水处理技术，正逐渐受到国内外研究者的广泛关注。
其中，植物作为人工湿地系统的重要组成部分，其选择与配置直接关系到湿地系统的处理效果和生态平衡。
本文将就人工湿地植物的选择及其在净化污水方面的作用进行深入研究与探讨。
二、人工湿地植物的选择1. 植物种类人工湿地植物的选择需考虑多种因素，包括植物的生态习性、生长速度、生物量、耐污能力等。
常见的湿地植物种类有芦苇、茭白、香蒲等。
这些植物具有生长迅速、生物量大、耐污能力强等特点，是人工湿地系统中的主要植物种类。
2. 选择原则在选择人工湿地植物时，应遵循适应性原则、功能性原则和景观性原则。
适应性原则指植物应能适应湿地环境，具有抗逆性；功能性原则指植物应具有较好的净化污水能力；景观性原则则要求植物具有良好的观赏性，以提升人工湿地的生态价值。
三、植物净化污水的作用1. 物理净化植物通过自身的生长和根系作用，可以吸附和截留污水中的悬浮物和颗粒物，从而起到物理净化的作用。
此外，植物的茎叶还可以为微生物提供附着和繁殖的场所，进一步增强净化效果。
2. 生物净化植物通过根系分泌的酶和有机酸等物质，为微生物提供了良好的生存环境。
这些微生物可以分解污水中的有机物、氮、磷等污染物，从而起到生物净化的作用。
此外，植物的根系还可以吸收和转化部分污染物，进一步提高净化效果。
四、研究进展近年来，关于人工湿地植物的选择及植物净化污水作用的研究取得了显著进展。
研究者们通过实验和模拟研究，深入探讨了不同植物种类、不同配置方式对人工湿地净化效果的影响。
同时，还研究了植物生理生态特性与污水处理效果之间的关系，为人工湿地的设计和运行提供了重要依据。
五、结论与展望人工湿地作为一种生态、经济、高效的污水处理技术，在污水处理领域具有广阔的应用前景。
人工湿地水生植物对氮磷吸收及对重金属镉去除效果的研究
人工湿地水生植物对氮磷吸收及对重金属镉去除效果的研究人工湿地是一种模拟自然湿地的人工建筑，通过其天然湿地特点，可以对废水进行处理和净化。
人工湿地中的水生植物起着重要的作用，它们可以通过吸收氮、磷等营养物质和吸附重金属来提高废水的净化效果。
本文将对人工湿地水生植物对氮磷吸收和对重金属镉去除效果的研究进行探讨。
一、人工湿地水生植物对氮磷吸收的研究氮和磷是废水中常见的营养物质，过量的氮磷会导致水体富营养化，引发水质问题。
人工湿地中的水生植物通过吸收和转化氮磷来改善水质。
1. 水生植物对氮的吸收氮可分为氨态氮和硝态氮两种形态，水生植物能够通过根系吸收这些氮源，并转化为植物生长所需的蛋白质等有机物。
研究发现，不同种类的水生植物对氮的吸收效果存在差异。
例如，节根草在吸收氨态氮方面效果较好，而芦苇对硝态氮的吸收效果较好。
2. 水生植物对磷的吸收磷是生物体生长所必需的元素，但过多的磷会导致水体富营养化。
水生植物通过吸收磷来控制水体的富营养化程度。
硅藻是一种常见的水生植物，它具有较好的磷吸收能力，可以将水体中的磷转化为有机磷，并减少磷对水体的污染。
二、人工湿地水生植物对重金属镉的去除效果的研究重金属镉是废水中常见的污染物，对人体健康造成严重影响。
水生植物通过吸附和沉积作用，可以有效地去除水体中的重金属镉。
1. 水生植物对镉的吸附作用水生植物的根系和叶片表面具有较强的吸附能力，能够吸附水体中的重金属镉。
这是因为水生植物根系和叶片表面结构复杂，具有丰富的负电荷基团，与镉离子之间产生吸附作用。
2. 水生植物对镉的沉积作用水生植物在吸附镉的同时，还能将其有效地转移到根部或其他地方，形成沉积物。
这种沉积作用可以减少镉对水体的毒性，使水体中的镉浓度得到降低。
三、人工湿地水生植物对氮磷吸收和对重金属镉去除效果的综合研究人工湿地中的水生植物不仅可以吸收氮磷，减少水体富营养化程度，还可以对重金属镉进行有效去除。
一些研究表明，有机质含量高的湿地土壤对氮磷的吸收效果更好。
人工湿地植物的选择及植物净化污水作用研究进展
人工湿地植物的选择及植物净化污水作用研究进展人工湿地植物的选择及植物净化污水作用研究进展引言：人工湿地技术是一种生态工程技术，通过植物的生态净化功能，将污水中的有机污染物和重金属离子转化为无害物质，从而达到净化水体、保护环境的目的。
人工湿地植物的选择对植物净化污水作用具有至关重要的影响。
本文将以人工湿地植物的选择及植物净化污水作用研究进展为主题，综述相关研究成果，并展望未来的发展方向。
一、人工湿地植物的选择原则在人工湿地设计中，植物的选择是决定人工湿地系统能否有效净化污水的关键因素之一。
植物对污水的净化作用主要有植物吸收、植物降解、植物沉积和植物根区共生微生物降解等多种途径。
基于不同途径的净化作用，应根据不同情况选择适宜的植物。
一般来说，植物的选择原则包括以下几点：1. 适应性强：选择具有抗污染能力和适应水文条件变化的植物。
不同植物对水质的抗污染能力不同，应选择适应采用水环境条件并能在一定的废水复杂组分下生长的植物。
2. 生长速度快：选择生长速度较快的植物能快速吸收水体中的营养物质，加速水体净化效果。
3. 根系发达：选择根系发达的植物能增加根区表面积，提高污水中营养物质的吸附效果。
4. 生物生活阶段相对较长：选择生物生活阶段相对较长的植物，以保证长期稳定的净化效果。
二、常见人工湿地植物及其净化污水作用1. 早熟禾早熟禾是一种常用的人工湿地植物，它具有生长速度快、根系发达、抗污染能力较强等优点。
早熟禾的根系能够吸附并转化废水中的氨氮、硝酸盐等营养物质，并具有移除重金属的能力。
2. 芦苇芦苇是一种多年生草本植物，适应性广，广泛应用于人工湿地系统。
芦苇的根系具有较强的吸附能力，能有效去除废水中的重金属、氨氮等污染物质。
另外，芦苇根区的共生微生物也能分解有机物质，促进废水的净化效果。
3. 黄花菜黄花菜是一种适应力强的多年生植物，对湿地供水状况的变化具有较高的适应性。
黄花菜能够吸附废水中的氨氮、总磷等营养物质，并能减少废水中有机污染物的释放。
人工湿地植物研究
第14卷第2期湖泊科学Vol.14,No.2 2002年6月JOURNAL OF LAKE SCIENCES Jun.,2002人工湿地植物研究*成水平吴振斌况琪军(中国科学院水生生物研究所,淡水生态与生物技术国家重点实验室,武汉430072)提要本文阐述了植物在人工湿地污水净化过程中作用及存在的若干问题,提出了研究人工湿地植物的一些设想.植物在人工湿地中起着非常重要的作用,不但直接摄取利用污水中的营养物质、吸收富集污水中的重金属等有毒有害物质;而且输送氧气到根区,提供根区微生物生长、繁殖和降解对氧的需求;还能维持和加强人工湿地系统内的水力学传输.但目前人工湿地植物的应用还存在着枯死衰退、杂草丛生和根系扩展较浅等问题,影响人工湿地的净化功能.通过对人工湿地植物生理生态特性如气体代谢、光合作用、逆境生理和相生相克等研究,筛选出优良植物种类,创造适宜人工生境,将有利于充分发挥湿地植物功能,提高人工湿地污水处理能力.关键词人工湿地植物污水处理分类号Q948.8人工湿地污水处理系统是在自然或半自然净化系统的基础上发展起来的污水处理技术[1],具有投资省、运行费用低和效果良好等优点[2-4].人工湿地是一种人为地将石、砂、土壤、煤渣等一种或几种介质按一定比例构成的基质,并有选择性地植入植物的污水处理生态系统.介质、植物和微生物是其基本构成[3],其中对植物的研究是一个重点.本文主要阐述人工湿地植物的研究状况及今后的研究设想.1植物在人工湿地中作用植物在污水控制方面有以下优势:1)通过光合作用为净化作用提供能量来源;2)具有美观可欣赏性,能改善景观生态环境;3)可以收割回收资源;4)可作为介质所受污染程度的指示物;5)能固定土壤中的水分,圈定污染区,防止污染源的进一步扩散;6)植物庞大的根系为细菌提供了多样的生境,根区的细菌群落可降解许多种污染物;7)还能输送氧气至根区,有利于微生物的好氧呼吸[5].在人工湿地净化污水过程中,植物作用可以归纳为三个重要的方面:1)直接吸收利用污水中可利用态的营养物质、吸附和富集重金属和一些有毒有害物质;2)为根区好氧微生物输送氧气;3)增强和维持介质的水力传输.1.1吸收利用、吸附和富集作用植物根系能从污水中吸收营养物质加以利用、吸附和富集重金属和一些有毒有害物质.进行城镇污水处理试验中发现,种植水烛(Typha an gusti folia)和灯心草(Juncus e ff uses)的人工湿地基质中氮、磷的含量分别比无植物的对照基质中的含量低18%-28%和20%-31%[6],可见水烛和灯心草吸收利用了污水中部分的氮和磷物质.Ellis等(1994)的研究结果表明湿地中宽叶香蒲(Typha la ti folia)和黑三棱(Sparganium sp.)是摄取同化、吸附富集高速公路径流油类、有机物、铅和锌的较适宜植物种类[7].在海涂,芦苇(Phra gmites austr a lis)床湿地系统是削减进入海洋过量营养物质的强有力手段之一[8].池杉(Taxodium ascen dens)人工湿地对污水中总氮和氨氮的净化效果明显地好于对照,对重金属亦具有良好的去除作用[9].吴振斌等报道芦苇-水葱(Schoenoplec-*国家杰出青年基金(39925007)、武汉市青年科技晨光计划(20005004044)、中国科学院知识创新重点项目(KSCX2-SW -102)等资助.收稿日期:2001-07-10;收到修改稿日期:2001-12-30.成水平,男,1969年生,副研究员.180湖泊科学14卷tus lacustris)、茭白(Zizan ia lati f olia)-菖蒲(Acorus calamus)、草(Scirpus sp.)-苔草(Carex sp.)等植物组合的垂直流人工湿地系统除磷效率及稳定性均高于无植物对照,去除率为40%-60%,其中茭白-菖蒲组合的总磷平均去除率达65%[10].且对藻毒素有一定的去除作用,芦苇-水葱、茭白-菖蒲组对藻毒素(浓度为0.117L g/ L)的去除率分别为68.5%和34.6%;在三种主要藻毒素RR、YR、LR中,对YR的去除效果最好,出水浓度在检测限以下(0.01L g/L)[11].垂直流人工湿地处理低浓度重金属污水的试验表明风车草(Cyp e rus alterni f olius)能吸收富集水体中30%的铜和锰,对锌、镉、铅的富集也在5%-15%[12].Gross的研究报道了栽种有芋(Colocasia esculenta)、美人蕉属一种(Canna glauca)等植物的人工湿地对水体中外源生物活性物质、LAS等具有很好的去除效果[13].另外一些研究也显示了植物的吸收和吸附作用,栽种植物的湿地对污水中的营养物质及重金属的去除能力高于无植物系统[14,15].植物的吸收、吸附和富集作用与植株的生长状况和根系发达程度密切相关,因而不同植物构成的人工湿地净化污水效果存在着差异.香蒲属植物我国常见的近10种,有的种类能长至几米,有的则高不足30cm[16].长苞香蒲(Typha angustata.)和水烛等大型种类具有粗壮的根系和许多发达的不定根,是较佳的净水植物;而小型种类(如小香蒲Typha min ima)的根系发达程度无法与前者相比拟,净化污水的效果则差一些.Gerberg等作了不同高等水生植物人工湿地净化城镇综合污水的研究[17],发现进水中氨氮的浓度为24.7mg/L时,经过草、芦苇和宽叶香蒲三种单一植物的人工湿地处理后,出水氨氮浓度分别为1.4mg/L、5.3mg/L和7.7mg/L,草、芦苇对污水中氨氮的去除能力明显高于香蒲;从三块湿地对污水中BOD5的去除效果来看,草(去除率96%)优于芦苇(81%)和宽叶香蒲(74%),它们的出水BOD5浓度为5.3-30.4mg/L,优于或等效于常规二级水处理出水质量标准(30mg/L).Adcock等研究了人工湿地和天然湿地中三种植物的地上、地下和总的生物量、生长状况和组织中营养成份的含量,结果表明通过植物的吸收利用,水麦冬(Triglochin procerum)对氮、磷的去除效果是Baumea articulata和芦苇的5倍[18].人工湿地植物的生长受介质、气候、温度等影响,其吸收营养盐的能力随生长与生理活动状态而变化,因而污水净化效果也不一样.在深圳白泥坑水源保护的人工湿地中,灯心草因生长不好而遭淘汰[19].而在马鞍山,采用灯心草等处理金属矿酸性废水效果良好;在武汉,人工湿地中的灯心草一直生长旺盛,对凯氏氮的去除率维持在95%以上[20].灯心草的净化效果表现出不同气候区域的差异.在长江中下游一带,灯心草成为一种适宜的人工湿地植物种类.介质的差异可能是造成灯心草吸收营养盐能力差异的另一个重要因素.白泥坑湿地介质为碎石[19],灯心草从介质中吸收营养盐能力下降,生长受阻,生物量下降,又反过来影响植物对营养盐的吸收,形成恶性循环;湿地介质为粘土与砂的混合物时[20],灯心草一直旺盛,吸收营养盐能力正常,净化效果较好.植物对营养盐的吸收能力高低,温度也是一个不容忽视的因素.在冬季,人工湿地中水烛地面部分枯黄,对污水中凯氏氮、氨氮等的去除能力明显低于夏季(P<0.05)[20].人工湿地对磷的去除研究表明,冬季人工湿地出水中的无机磷浓度甚至高出进水;但在夏季,植物新陈代谢旺盛、生理活动加强,即使加大污染负荷,人工湿地仍表现出一定的无机磷去除能力[10].32e条件下,池杉人工湿地对总氮、总磷的去除效果明显地好于20e时的去除效果[9].可见温度影响了植物的生长及生理活动,从而影响到植物吸收营养盐的能力.1.2输氧作用湿地环境对很多生物来说是一种严酷的逆境,最严酷的条件是湿地土壤缺氧.缺氧条件下,生物不能进行正常的有氧呼吸,还原态的某些元素和有机物的浓度可达到有毒的水平.人工湿地中植物能将光合作用产生的氧气通过气道输送至根区,在植物根区的还原态介质中形成氧化态的微环境[21],这种根区有氧区域和缺氧区域的共同存在为根区的好氧、兼性和厌氧微生物提供了各自适宜的小生境,使不同的微生物各得其所,发挥相辅相成的作用[2].Dunbabin等测试了小型湿地根区的氧浓度、pH值及氧化能力,发现三者在有植物系统中皆高于无植物系统,即使在人工湿地中补充碳源加大耗氧量,无植物系统中氧浓度大量下降的情况下,有植物系统根区继续保持氧化状态[22].由于挺水植物的输氧作用,形成了氧化态的根区,有植物湿地底质中氧化-还原电位明显地高于无植物区域底质,间隙水中的总铁、总锰含量下降[23].从香蒲人工湿地中微生物的空间分布状况来看,对照和香蒲湿地中5-10cm处与20cm处的细菌、放线菌和真菌数量之比分别为:11.1和2.0(平均值),香蒲的存在有利于微生物在人工湿地纵深的扩展[24].水生植物植株和根系的输氧作用促进了深层基质中微生物的生长和繁殖.1.3 加强和维持水力传输的作用由于植物根和根系对介质的穿透作用,在介质中形成了许多微小的气室或间隙,减小了介质的封闭性,增强了介质的疏松度,从而使得介质的水力传输得到加强和维持[2,25].成水平进行的人工湿地处理污水的试验中发现,经过3-5个月的污水处理后,不种植物的对照土壤介质板结,发生淤积;而种有水烛和灯心草的人工湿地渗虑性能好,污水能很快地渗入介质[20].据报道,即使较板结的土壤,在2-5年之内,经过植物根系的穿透作用,其水力传输能力可与砂砾、碎石相当[25].植物的生长能加快天然土壤的水力传输程度,且当植物成熟时,根区系统的水容量增大[2,26].即使当植物的根和根系腐烂时,剩下许多的空隙和通道,也有利于土壤的水力传输[2].2 人工湿地植物研究中存在的若干问题植物在人工湿地污水净化过程中的作用与其生长状况密切相关,生长越旺盛、根系越发达的植株,其净化污水的能力、输氧和穿透的作用越大.但试验或应用的人工湿地中植物的生长也存在一些问题,影响其作用的正常发挥.大多数湿地植物有一个春夏季萌芽、秋冬季枯死的生长周期.在人工湿地这个半自然或人工的生境条件下,植物生长亦存在着这种现象,由此导致根区法污水处理系统冬季的污水净化效果下降[2].香蒲人工湿地和芦苇床系统也因在冬季植株地面部分枯黄,对污水中氨氮的去除率明显地低于其他季节[20,27].衰退(Die-back)是湿地植物的又一问题.除直接损伤、擦伤外,水质和基质的不同组成、水位的高低及富营养状态都能引起水生植物的衰退[17,20,28].以碎石为基质的人工湿地生境不利于灯心草幼蘖的长出,重新分蘖的管状茎亦稀疏、弯曲死亡[21].Amstrong 等认为植物体腐烂、超负荷有机污染物冲击或富营养化等产生的植物毒素(如有机酸、硫化物等)在芦苇组织中的富集是引起芦苇衰退的主要原因之一[29].氮、磷作为营养元素是水生植物生长发育、繁殖所必需的,但高浓度的N 、P 污水又影响到植物的正常生长.当污水中凯氏氮的浓度达到54.5mg/L(或氨氮24.7mg/L)时,人工湿地中的香蒲叶将枯黄或致死,且短期内难以恢复[17,20].这种NP 污水对植物生长的影响,被认为是植物大量地吸收并积累了NH +4而引起的单盐毒害作用[30].高浓度的N 、P 污水也影响到水稻幼苗中的过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶活性(SOD),幼苗苗高及可溶性蛋白含量均与N 、P 浓度呈负相关关系[30];而小麦衰老过程中,其SOD 活性下降,POD 活性升高,膜脂过氧化作用增强,叶片光合作用和根系功能急剧下降,植株整体快速衰亡[31].一般在人工湿地中选择一种或几种植物作为优势种栽种,有利于植物的快速生长.但在实际的应用过程中,当人工湿地略为干旱时,杂草便大量地入侵,并抑制栽种植物的生长[2],Cooper 等建议对湿地进行改造,防止杂草的入侵,或人工拔除杂草,提高大型植物的生长速度[32].不过,对于较大面积的日常运行的人工湿地来说,经常性靠人工拔除杂草可能为人工湿地的管理在资金和人力上提出了难题.植物具有庞大根系是被选为人工湿地净水植物的主要因素之一.但在试验和应用的人工湿地中,植物根系往往扩展不力,不能形成庞大的根系,无法抵达底部,人工湿地的体积得不到充分地利用.Ed wards 的研究报道,经过两个生长季节之后,人工湿地草的根系主要集中在0.12-0.15m 以上的表层,只占据了5%左右的基质[33].在设计深度为0.6m 的人工湿地中,香蒲和灯心草的根系也主要分布在0.25m 以上的空间[24].3 人工湿地植物研究设想及展望由于上述因素的存在,降低了人工湿地植物的整体净化效果.因此,作者认为目前对人工湿地中水生植物的研究应集中于人工湿地生境条件下水生植物的生理生态研究、植物种类筛选及适宜人工生境的研究与创建,为进一步发挥植物在人工湿地中的作用和完善人工湿地污水处理技术提供依据和手段.3.1 水生植物生理生态研究人工湿地是一种半自然或人工的生境,既具有天然湿地积水的特征,又具有人工控制、强化的特点.在这1812期 成水平等:人工湿地植物研究182湖泊科学14卷样的生境中,植物的生理与天然环境下相比有其独特之处.湿地植物的气体交换与输导代谢是其生存和净化污水的关键因素之一.Bendi x(1994)和Tornbjerg(1994)等对宽叶香蒲和水烛内部气体输导规律进行了对比研究,结果表明在相同的环境条件下,水烛的气体交换容量是宽叶香蒲的两倍,水烛的根系输氧作用更为有效,因此后者能生长在较深的水体中,这样便可以解释两种香蒲的不同生长深度[34,35].不同湿地植物,气体交换的特征不一.例如宽叶香蒲与其他一些湿地植物相反,其气孔在夜间完全关闭,气孔传输的气体量随昼夜、季节和地域的变化较大[36].莎草(Cyperus p a pyrus)是一种C4光合途径的挺水植物,黑暗中其茎秆中CO2的浓度为周围大气的74倍,而光照条件下光合作用固定部分HCO-3,茎秆胞间的CO2浓度因内部的C O2与HC O-3的平衡反应声大量地下降,茎秆和根系呼吸作用产生CO2的35%-57%在茎秆中通过光合作用重新固定;光暗的变化也严重地影响到茎秆和根系的O2的浓度[37].植物组织中积累的植物毒素如有机酸或硫化物等引起衰退[29],可能导致植物维管的堵塞,不利于CO2的上行和O2的下输,光合作用和呼吸作用难以正常维持而死亡.因此,研究湿地植物气体输导及其在人工湿地中的调控规律和代谢机制是维持植物正常生长和人工湿地正常发育所必需的.光合作用是植物的生长、繁殖和净化污水的能量来源[5],产生的O2为植物根区微生物的好氧呼吸提供氧源.研究人工湿地条件下植物的光合作用特征对发挥植物在人工湿地中的作用非常必要.环境条件的改变能导致植物光合途径的变化、对植物的光合作用和呼吸作用等生理生态特性亦有影响[38].研究胁迫条件下的植物生理,有助于对湿地植物的选择,为维持植物的正常生长提供依据.胁迫条件往往破坏植物细胞内的自由其代谢平衡,过剩自由基的存在,引发或加强脂过氧化作用,膜系统受到伤害,甚至植株死亡.已有研究表明,高浓度的N、P污水灌溉下,水稻幼苗的SOD、POD活性变化,影响了幼苗的生长高度[30].不同种类植物生长一起,存在着相互之间的作用,包括两个方面:一是对光、水、营养等环境因素的竞争;另一是植物之间通过释放化学物质,影响周围植物的生长,包括促进和抑制作用[39].人工湿地常用的植物,如香蒲、芦苇等也存在这样的相生相克作用.Sczepanska报道了宽叶香蒲、水葱、木贼(Equisetu m limosum)、苔草等植物体腐烂产生的化感物质对芦苇生长、繁殖具有抑制作用[40].黑藻(Hydrilla verticillata)对金鱼藻属的一种(Ce r a tophyllum sp.)亦具有抑制作用[41].某些植物的枯枝落叶经水淋或微生物的作用也释放出克生物质,抑制植株自身的生长.宽叶香蒲枯枝烂叶腐烂后阻碍其本身新芽的萌发和新苗的生长[42];芦苇腐烂后产生的乙酸、硫化物等在芦苇组织中的富集,抑制芦苇本身的生长发育,造成大面积的芦苇衰退[29].因此,研究人工湿地植物的相生相克作用,对人工湿地杂草的生物控制和防治、净水植物的优化组合及减少残体对湿地植物的生长抑制均具有重要意义.3.2植物种类筛选及适宜人工生境的创建对人工湿地植物生理生态进行研究的最终目的是要促进植物的生长,筛选适宜于人工湿地生境的植物种类.大多数植物对于污染这种特殊的逆境个有适应性,产生一定的抗性,并且这种抗性在一定程度上具有遗传性,从而可以进行代间传递[43].利用植物这种对污染的适应性进化,可以筛选出符合要求的人工湿地植物,包括净化特定污水的特异性植物.应用植物的相生相克原理,有可能筛选出对杂草具有克生作用的、能自身快速生长的湿地植物种类.研究不同水份状态湿地植物的根系发育规律和地面植株的生长状况,通过一些环境因子的改变和人工湿地的设计、操作、运行的调控,创造有利于根系进一步向深处扩展的条件,充分地利用人工湿地的体积.而如何创造湿地植物越冬生长的条件,使其在冬季仍然表现出良好的生长状况,常年维持人工湿地的高效净化污水能力等也有待于进一步地研究.致谢本文承夏宜M研究员审阅,在此深表感谢!参 考 文 献1 Fet ter C W Jr,Sl oey W E,Spangle r F L.Pote ntial replac eme nt of septic ta nk drain fiel ds by a rtifici al ma rsh waste wa ter treat ment syste ms.G ro un d Water,1976,14(6):396-4012 Bri x H.Tre at ment of wastewate r i n the rhi zo sphere of wetla nd plant s-T he roo -t zone method.Wat Sci Techno l ,1987,19:107-1183 Conley L M,Di ck R I,Lio n L W.An Asse ssme nt of t he root zone method of waste wa ter t reat ment.Res JW PC F,1991,63:239-2474 Gree n M B,Upton J.Constructed reed be ds:A c os-t ef fecti ve way to pol ish waste water effl ue nts fo r small co mm uni ties.Wat er Envi ro n Res,1994,66(3):188-1925 Shi mp J F,T ra cy J C,Davi s L C,et al.Benefi cia -l ef fect s of plant s in the reme di ati on of soi l and groundwate r co nt ami na ted wit h orga ni c ma terial s-Criti cal Re v i e ws.En viron Sci Techno l ,1993,23(1):41-476 成水平,夏宜M .香蒲、灯心草人工湿地的研究Ó.净化污水的机理.湖泊科学,1998,10(2):66-717 Ellis J B,Revit t D M,Shutes R B E,et al.The pe rform anc e of veget ated bi ofil ters f or hi ghway runoff control.Sci Total En viron,1994,146-147:543-5508 Hosokawa Y,Ho ri e T.Fl ow and partic ulate nutrie nt re mo val by we tland with eme rgent mac ro phyte.Sci Tot al En viron,1992,sup p l.1271-12829 杨昌凤,黄淦全,宋文初等.模拟人工湿地处理污水的试验研究.应用生态学报,1991,2(4):350-35410 吴振斌,陈辉蓉,成水平等.人工湿地磷的去除研究.水生生物学报,2001,25(1):28-3511 吴振斌,陈辉蓉,雷腊梅等.人工湿地系统去除藻毒素研究.长江流域资源与环境,2000,9(2):242-24712 Che ng S,Grosse W,Karrenbrock F,et al .Effi cienc y o f c onstruc ted wetl ands in deco nt ami na tion of wa ter pollute d by hea vy met als.Ecol En g ,,2001,18(3):317-32513 Grosse W.Consolidate d Repo r-t P rojec t N b ERBIC18CT960059i n I NC O -DC -Bi otechnol ogy -of the 4th Fra mewo rk P rogram me of Europea n Co mmi ssio n,Brus -sel s.199914 Rosgers K H,B ree n P F ,Chick A J.Ni trogen remo val i n e x pe ri me nt al we tla nd treat ment syste ms:evi dence f or the role of aq ua tic pal nts.Res JWPC F,1991,63:934-94115 唐述虞,宋正达,史建文等.金属矿酸性废水的湿地生态工程处理研究.中国环境科学,1993,13(5):356-36016 颜素珠.中国水生高等植物图说.北京:科学出版社,1983,33517 Ge rsberg R M,El ki ns B V,L yon S R,et al .Role of aquatic plant s i n wa ste wate r trea tme nt by artifi cial we tlands.Wat Res,1986,20(3):363-36818 Adcoc k P W,Ganf G G.Growth -characte ristics of three m acrophyte specie s gro wi ng i n a na trual and c onstruc ted wetl and syste m.Water Sci Technol,1994,29(4):95-10219 朱 彤,许振成,胡康萍等.人工湿地污水处理系统应用研究.环境科学研究,1991,4(5):17-2220 成水平,况琪军,夏宜M .香蒲、灯心草人工湿地的研究:Ñ.净化污水的效果.湖泊科学,1997,9(4):351-35821 Fennessy M S,Cronk J K,Mit sch W J.Mac rophyte produc tivi ty and co mm uni ty de velop ment i n c re ated freshwater wetl andsunder e xperim enal hydrologi cal c ondi tio ns.Ecol Eng 1994,3(4):469-48422 Arm st rong W.Root aerati on in wetl and co ndi tion.In:Hook D D,Crawfo rd R M,eds.Pl ant life i n anae robi c environ ments .Ann Arbor:Ann Arbor Sc-i ence,MI,1978.269-29723 Dunbabin J S,Poko rny J,Bowme r K H.Rhizosphere oxy genati on by Typha dom ingensi s Pers.in minia ture artifi cial we tland filt ers use d fo r me tal rem oval f orm waste wa ters.Aquat Bot ,1988,29:303-31724 成水平,夏宜M .香蒲、灯心草人工湿地的研究:Ò.净化污水的空间.湖泊科学,1997,10(1):62-6625 Be ven K,Ger mann P.Mac ropo re s and wa ter f lo w in soil s.Wat Reso ur Res,1982,18:131126 Kic kut h R.Degradati on a nd incorpo ra tion of nut ri ents f rom rural wa ste wate rs by pl ant rhi zosphere under li mni c conditi ons.In:Utili sa t i on of m anure by l and m o f t he Europe Co mmuni ties(E UR 5672e),Lo ndon,1977.335-34327 李科德,胡正嘉.人工模拟芦苇床系统处理污水的效能.华中农业大学学报,1994,13(5):511-51728 Ostendorp W./Die -bac k 0of ree ds i n Europe -A c ri tical re v i e w of lite rature.Aquati c Bot ,1989,35:5-2629 Arm st rong J,Armstrong W,W u Z,et al .A role fo r phytot oxins i n the Phragm ites die -bac k syndro me?Foli a Geobot Ph y t otax ,1996,31:127-14230 崔克辉,何之常,张甲耀等.模拟N 、P 污水对水稻幼苗过氧化物酶和氧化物歧化酶的影响.环境科学学报,1995,15(4):447-45331 岳寿松,于振文,余松烈.小麦旗叶与根系衰老的研究.作物学报,1996,22(1):55-5832 Cooper P F,Hobso n J A,Jo ne s S.Se wage trat ment by ree d bed syste ms.J Inst Water Envi ron Manage ,1989,3:60-7433 Ed wa rds G S.Root distributi on of sof -t ste m bul rush (Sci rpus validus )i n a c onst ruc ted wetl and.T VA Coop F or Stud Progra m,TVA.Fo re st y Bul id,Norri s,TN37828,USA.29054194G,1992.239-2431832期 成水平等:人工湿地植物研究184湖泊科学14卷34Be ndi x M,Tornbje rg T,Brix H.Inte rna l gas transport in Typha lati f o lia L.and Typha angusti folia L.:1.Hu midit y-induced pressurizati on a nd cnvec tive throughflo w.Aquatic Bo t,1994,49:75-8935Tornbjerg T,Bendi x M,Brix H.Internal ga s transport in Ty p ha lati folia L.a nd Ty pha angusti f o llia L.:2.Co nve cti ve throughflo w pa thways and e colo g i cal sig ni fica nce.Aquatic Bo t,1994,49:91-10536Knapp A K,Ya vitt J B.Gas e xchange characte ristics of T ypha lati f olia L.fro m ni ne si tes ac ross No rth Ame ri ca.Aquat ic Bot,1995,49:203-21537Li M,Jo ne s M B.CO2and O2transport i n the aerenchy ma of C yperus papyrus L.Aq uat ic Bot,1995,52:93-10638Smi th W K,Donahue R A.Sim ul ated infl ue nce of al titude on photosyntheti c CO2upta ke pote ntial i n plant s.Plant,Cell and Envi ro nment,1991,14:133 -14639孙文浩,余叔文.相生相克效应及其应用.植物生理学通讯,1992,28(2):81-8740Szcze panska W.All elopat hy a mong the a qua tic plants.Po l Arch Hydrobio l,1971,18(1):17-3041Kulshresht ha M,Gopal B.All elopat hi c i nfluence of Hy dril la vert icillata(L F)Royle on the di st ri buti on o f Cerat ophyll um spec ies.Aquatic Bot,1983,16(2):207-20942Mc Na ughton S J.Auto toxic fee dba ck i n rela tion to germi na tion and seedli ng gro wth i n Ty p ha lati f o lia.Ecol,1968,49:367-36943段昌群.植物对环境污染的适应与植物的微进化.生态学杂志,1995,14(5):43-50Macrophytes in Artificial WetlandC HENG Shuiping WU Zhenbin KUANG Qijun(State Ke y Laboratory o f Freshwate r Ecology and Biotechnology,Institute o fHydrobiolo gy,Chinese Acade my o f Sciences,Wuhan430072,P.R.China)AbstractThe role and problem of macrophyte in artificial wetland for wastewater treatment are summarized and some research in-terests are proposed in this paper.Macrophyte plays three i mp ortant roles in arti ficial wetland.1)Uptake the nutrients,ad-sorb and accumulate heavy metal and poisonous substances from wastewater.2)Transfer oxygen to rhizophere for the growth,reproduction and decompositions of microorgani sms.3)Enhance and stabilize the hydraulic transportation of media. However,die-back of macrophyte,grown weed and shallow extension of root in the wetland,which affect the growth and pu-rification efficiency of plants in wetland,are porblems for artificial wetland management.To strengthen and enhance the roles of macrophyte and the wastewater purification function of artificial wetland,the physiological ecology of macrophyte such as gas transportation and exchange,photosynthesis,stressed physiology and allelopathy of macrophyte should be studied further to select opti mum macrophyte species and sui table arti ficial habitat should be established in the artificial wetland.Key Words Artificial wetland,macrophyte,wastewater treatment。
《2024年人工湿地植物的选择及植物净化污水作用研究进展》范文
《人工湿地植物的选择及植物净化污水作用研究进展》篇一一、引言随着工业化和城市化的快速发展，污水处理问题逐渐凸显。
人工湿地作为一种新型的污水处理技术，以其低能耗、低投资和良好的生态效益受到了广泛关注。
植物作为人工湿地系统中的核心组成部分，其选择对湿地系统的稳定运行和污水净化效果具有重要影响。
本文将就人工湿地植物的选择及其在净化污水过程中的作用进行深入研究与探讨。
二、人工湿地植物的选择1. 常见人工湿地植物种类人工湿地植物种类繁多，主要包括芦苇、菖蒲、香蒲、水芹菜等。
这些植物具有较高的生长速度、耐污能力强、对水质改善效果好等特点。
在选择植物时，需根据湿地类型、气候条件、水质状况等因素进行综合考虑。
2. 植物选择的原则在选择人工湿地植物时，应遵循适应性、耐污性、生长速度、根系发达程度等原则。
适应性强的植物能够在不同环境条件下生长，耐污性好的植物能够承受较高的污染物负荷，生长速度快的植物能够快速覆盖湿地表面，根系发达的植物则有利于提高湿地的稳定性。
3. 植物选择的实验研究近年来，许多学者通过实验研究探讨了不同植物在人工湿地系统中的表现。
实验结果表明，某些植物在特定条件下对污染物的去除效果显著，如芦苇对氮、磷等营养物质的去除具有较好效果，而水芹菜则对重金属等污染物有较好的吸附作用。
三、植物净化污水作用研究进展1. 植物对污染物的吸收与转化人工湿地中的植物通过吸收、转化和降解等方式，将水中的污染物转化为无害物质。
例如，植物通过根系吸收水中的营养物质，并将其转化为自身生长所需的物质；同时，植物还能分泌出一些酶，将部分有机物降解为简单的小分子物质。
2. 根系微生物的协同作用人工湿地中的植物根系为微生物提供了生长和繁殖的场所。
这些微生物能够进一步分解有机物，将氮、磷等营养物质转化为气体或沉淀物，从而实现污水的净化。
研究表明，植物与根系微生物的协同作用对提高人工湿地的净化效果具有重要作用。
3. 不同植物的净化效果比较不同植物在人工湿地系统中的净化效果存在差异。
《2024年人工湿地植物的选择及植物净化污水作用研究进展》范文
《人工湿地植物的选择及植物净化污水作用研究进展》篇一一、引言随着城市化进程的加快，污水处理问题日益突出。
人工湿地作为一种新兴的污水处理技术，因其具有低成本、低能耗、高效率等优点，得到了广泛的应用。
而植物作为人工湿地的重要组成部分，其选择和净化污水的作用成为了研究的热点。
本文将就人工湿地植物的选择及植物净化污水作用的研究进展进行详细介绍。
二、人工湿地植物的选择1. 植物选择的原则在选择人工湿地植物时，应遵循适应性、耐污性、生长速度、生物量等原则。
适应性强的植物能在不同的环境条件下生长，耐污性好的植物能抵抗污水中的有毒物质，生长速度和生物量则是影响人工湿地处理效果的重要因素。
2. 常用植物种类目前，人工湿地中常用的植物种类包括菖蒲、芦苇、香蒲、水葱等。
这些植物具有较强的适应性、耐污性和生长能力，能有效去除污水中的氮、磷等营养物质。
3. 植物选择的研究进展近年来，研究者们通过实验和模拟，对人工湿地植物的选择进行了深入研究。
研究表明，不同植物对污水的处理效果存在差异，应根据地域、气候、水质等因素，选择适合的植物种类。
此外，复合植物系统的应用也成为了研究热点，通过多种植物的组合，提高人工湿地的处理效果。
三、植物净化污水的作用1. 物理作用植物通过其发达的根系和茎叶，能吸附、截留污水中的悬浮物，从而起到物理净化的作用。
此外，植物的茂盛生长还能为微生物提供栖息地，有利于微生物的生长和繁殖。
2. 化学作用植物能通过分泌酶、有机酸等物质，改变污水的化学性质，使污水中的有害物质得到分解和转化。
同时，植物还能吸收污水中的营养物质，如氮、磷等，降低水体的富营养化程度。
3. 生物作用植物为微生物提供了生长和繁殖的场所，促进了微生物的繁衍。
微生物通过分解有机物、氧化还原等生物化学反应，进一步去除污水中的营养物质和有害物质。
4. 研究进展近年来，关于植物净化污水的作用研究取得了重要进展。
研究者们通过分子生物学、基因工程等技术手段，深入研究了植物的生理生化机制，揭示了植物净化污水的分子基础。
试述人工湿地植物水体净化效能研究进展
试述人工湿地植物水体净化效能研究进展摘要：人工湿地是一种有效的水体净化技术，通过植物和微生物的共同作用，可以去除水体中的污染物质。
本文综述了人工湿地植物水体净化效能的研究进展，包括植物种类的选择、植物对污染物的吸附和降解能力、植物与微生物的协同作用等方面。
研究结果表明，人工湿地植物对水体中的有机物、氮、磷等污染物具有较好的去除效果，但仍存在一些挑战和问题，如植物种类的选择、适应性和生长条件的优化等。
未来的研究应重点关注人工湿地植物的生态效应和长期稳定性，以提高水体净化效能。
关键词：人工湿地；植物；水体净化；污染物；研究进展引言：人工湿地是一种模拟自然湿地的人工构造，通过植物和微生物的共同作用，可以去除水体中的污染物质。
近年来，人工湿地作为一种低成本、高效能的水体净化技术，受到了广泛关注。
植物在人工湿地中起到了至关重要的作用，通过吸附、降解和转化等机制，可以有效去除水体中的有机物、氮、磷等污染物。
本文旨在综述人工湿地植物水体净化效能的研究进展，为进一步优化人工湿地设计和运行提供参考。
1.人工湿地植物种类的选择人工湿地植物的选择是影响水体净化效能的关键因素之一，选择适合的植物种类对于人工湿地的有效运作至关重要。
关于人工湿地植物种类时需要考虑这几个因素。
人工湿地是一个湿润的环境，因此选择具有良好耐湿能力的植物至关重要，一些常见的湿地植物包括芦苇、香蒲、菖蒲等。
这些植物具有较强的适应能力，能够在湿润的环境中生长并吸收废水中的营养物质。
其次要选择生长速度较快的植物有助于提高人工湿地的处理效率。
快速生长的植物能够更快地吸收废水中的营养物质，并通过根系的作用帮助去除废水中的污染物。
例如，箭莎是一种生长迅速且能够吸收大量营养物质的湿地植物。
其三，植物的根系在人工湿地中起着重要的作用，它们能够吸收废水中的营养物质，并提供生物降解废物的场所。
选择具有发达根系结构的植物有助于增加废水的处理效果，例如，香蒲和菖蒲具有丰富的根系，能够有效地吸收废水中的营养物质。
人工湿地植物的研究进展
人 工 湿 地 （ ｏ ｓ ｕ ｔｄＷｅｌ ｄ 是 一 种 人 为 地 将 果好 ， Ｃ ｎｔ ｃ ｔ ｎ ） ｒ ｅ ａ 反应速 率也 大 。 ｅ ｎ ｓ Ｆ ｎ ｅｓ ｙ等人 ｌ ７ 】 究表 明 ， 的研 空气
基质、 微生 物 和植 物按 一 定方 式 配置 而 成 的复 合 生态 中的 氧 气 向水 中 的扩 散 速 率 远 小 于 各 种水 生 植 物 根
了分 析 ． 并对 人 工湿 地植 物今 后 的研 究 重 点进 行 了展 水 中 的大肠杆 菌和病 毒『 。 ８ ］ 等 望， 以期 为类 似研 究提 供参考 。
１ 人 工 湿 地 植 物 的 作 用
总 的来 说 ， 物 的作 用可 分 为直 接 净 化作 用 和 间 植
接净 化作用 。 直接净 化作用 是指植 物通过 吸收 、 附和 吸
归 纳为 以下 几 个 方 面Ｉ ： 直 接 吸 收 、 ¨］ ① 利用 污水 中可 指 植 物 能 为 湿 地 系 统 其他 去 除污 水 中污 染 物 的 过 程 如 加 利 用 态 的营 养 物质 ， 吸附 和 富 集 重 金属 及 有毒 、 害 提 供 有 利 的 环境 （ 向植 物 根 区 供 氧 、 强 水 力 传 导 有
摘
要 ： 工 湿 地 因其 去 污效 果 好 、 行费 用 低 而 被 广 泛 应用 于污 水 处 理 中 。 地植 物在 其 中起 着 重要 作 用 。 述 了人 工 人 运 湿 论
湿 地 植 物 的 作用 、 污 机 理及 植 物 资 源 ． 望 了今 后 的发 展 重 点 ， 去 展 以期 为类 似研 究 提 供 参 考 。
而植 物 根 系表 面也 是 重金 属和 一 些有 机 物 沉积 植 物是 人工 湿地 的最 重 要组 成 部分 【。笔 者 从人 工湿 表 面 ． ２ ］ 地 植 物 的作 用 、 净化 机 理 和湿地 植 物资 源 等方 面 进行 的场所 。 有些 植物 （ 芦苇 ） 如 的根 系分泌 物还 能杀 死 污
人工湿地研究现状与展望
人工湿地研究现状与展望人工湿地研究现状与展望一、引言人工湿地作为一种生态工程手段，在近几十年得到了广泛的研究和应用。
它不仅可以提供良好的水资源管理、水质净化和生态修复等功能，还能够保护和增加湿地生物多样性。
本文将对人工湿地的研究现状进行概述，并对未来人工湿地研究的发展进行展望。
二、人工湿地研究现状人工湿地研究主要集中在以下几个方面。
1. 水质净化人工湿地可以通过湿地植物的吸附作用、微生物的降解作用以及湿地土壤的过滤作用，有效去除水中的悬浮固体、溶解性有机物、重金属离子等污染物质。
研究者通过人工湿地的建设和调控，探索了不同植被类型和环境因素对水质净化效果的影响，为水污染治理提供了可行的技术途径。
2. 生态修复人工湿地可以重建受损湿地的生态系统，恢复水域的生态功能。
研究者通过人工湿地的建设和管理，重新建立起营养物质循环系统，并引入湿地特有的植物和动物种群，促进湿地的自然恢复。
在生态修复方面的研究中，人工湿地被广泛应用于湖泊、河流和城市水体等不同类型的水环境中。
3. 湿地生态系统服务功能评估人工湿地作为湿地生态系统的重要组成部分，具有多种生态系统服务功能，如水资源调节、水质改善、生物多样性保护等。
通过对人工湿地的生态系统服务功能进行评估，可以为湿地保护和管理提供科学依据。
现有的研究主要集中在湿地功能评估方法和指标体系的建立，以及湿地在生态系统服务中的贡献量化等方面。
三、人工湿地研究展望1. 湿地生态系统微观过程研究目前的人工湿地研究主要关注湿地的整体生态效益以及宏观过程，对于湿地微观过程的认识还较为有限。
未来的研究可以从湿地内部微环境的观测与分析入手，深入探索湿地中植物、微生物和土壤等微观因素对湿地功能的维持和提升作用。
2. 水污染物去除技术研究虽然人工湿地可以去除水中的污染物质，但对于某些难降解的有机物和重金属离子等污染物，其去除效果还有待进一步提高。
未来的研究可以探索新型湿地材料和微生物技术，提升人工湿地对水污染物的去除效率。
湿地植物对人工湿地生态修复作用研究
湿地植物对人工湿地生态修复作用研究湿地植物对人工湿地生态修复作用研究摘要：湿地是生态系统的重要组成部分，具有水资源补给、水质净化和生物多样性保护等重要生态功能。
然而，随着城市化进程的加快和人类活动的无序扩张，湿地面积急剧减少，湿地生态系统遭受严重破坏。
人工湿地的建设和修复成为重要的生态工程措施。
湿地植物是人工湿地生态修复中不可或缺的重要组成部分。
本文将研究湿地植物对人工湿地生态修复作用的调查，并对其机理进行分析。
1. 引言湿地是具有地表水存在和土壤过湿的特征，常见的湿地包括沼泽、湖泊、河口和海滩等。
湿地植物是湿地生态系统的主要组成部分，特别是沼泽湿地，植物在湿地生态系统中起着至关重要的作用。
然而，由于自然因素和人类活动的干扰，湿地植物种类和数量不断减少，导致湿地的生态功能下降，水质恶化，生态系统稳定性降低。
2. 湿地植物及其生态修复特点湿地植物具有较强的适应水湿环境的能力，其根系结构和形态特征使其能够在土壤不断变化和水分充足的环境中生存和繁衍。
湿地植物具有良好的防止水土流失和沉积物固定的功能。
同时，湿地植物的生长和代谢过程可以吸收湖泊和河流中的营养物质，起到净化水体的作用。
3. 湿地植物对水质净化的作用湿地植物是水质净化的重要生物过滤器，通过其根系和叶片对水中的营养盐、重金属等有害物质进行吸收和转化。
湿地植物还可以通过吸附微生物和微生物活动，降低水体中有害微生物的浓度，减少潜在的传染病风险。
4. 湿地植物对湿地生境恢复的作用湿地植物具有很强的根系系统，能够固定土壤，防止水土流失。
植物根系的生长和代谢过程可以促进土壤微生物的繁衍，提高土壤肥力和湿地生境质量。
5. 湿地植物对生物多样性保护的作用湿地是众多生物物种的栖息地，湿地植物的丰富性和多样性对于维持湿地生态系统的稳定性和生物多样性至关重要。
湿地植物提供了生物多样性保护的物质基础和空间结构，为湿地中的其他生物提供栖息地和食物来源。
6. 湿地植物对人工湿地生态修复的适应性分析湿地植物在人工湿地的种植和生态修复过程中具有良好的适应性。
城市人工湿地植物物种筛选、配置优化研究探讨
城市人工湿地植物物种筛选、配置优化研究探讨城市人工湿地上种植了大量植物物种，对吸收各种重金属污染物，优化湿地环境，促进生态平衡作用明显，还能美化城市生活环境，并具有一定经济价值。
如何有效筛选、搭配不同的绿化物种，对保证植物物种健康生长和人工湿地功能的充分发挥意义重大。
标签：人工湿地；植物物种；筛选；配置优化引言：人工湿地植物物种选择有很多要求，应考虑植物物种与城市环境相融合，抗逆性比较强，具有一定的净化能力，根系比较发达，可以适应各种不同的生长环境，保证成活率，并集一定的观赏价值、审美价值和经济价值于一体，在选定不同的植物物种后，还需要对物种的配置进行具体的优化，只有这样人工湿地在城市中的作用才能最大限度的发挥，也能为植物物种营造更加优良的生长环境；在物种筛选、配置优化上不到位，人工湿地的整体效果就会大打折扣，往往会造成很大的人力、财力和物力的损失。
1、人工湿地植物的功能（一）吸收净化功能。
大多数植物根系能吸收地下污水中的各类营养物质，在防止地下水体富营养化方面有一定作用，同时，大量根系的聚集，还能吸收氮磷钾、重金属等，也可以改善湿地上的土壤质量。
北京大学植物专业曾做个一个实验：在选定湿地上种植植物后，湿地周边的氮磷钾及其他元素经检测大约降低了60%，而且湿地周边的空气清新度也有了提高，而没有种植植物的，往往会出现大范围的蚊蝇等，人们一般是躲的远远的，非常明显的体现了植物物种的吸收净化功能。
湿地中的有机污染物的净化是由湿地上的植物与地下的微生物共同作用完成的，很多有机污染物都会有效的处理掉。
不同的植物物种在吸收重金属上效果是不一样的，是通过根部吸收水溶性的重金属污染物，还能通过改变根际环境来改变污染物的化学形态，达到降低或者消除重金属污染物化学毒素和生物毒性的作用。
（二）维持湿地环境。
在城市人工湿地中，植物物种是其中的重要组成部分，它可以很好的降低湿地表层各种水流的速度，从而吸收更多的表层水分，储备在植物物种下的地下空间中，同时，也能为湿地表层各类悬浮物的沉淀创造了条件，减少基质侵蚀和污染物再悬浮的风险。
人工湿地植物筛选及其对营养型污水的净化效果研究的开题报告
人工湿地植物筛选及其对营养型污水的净化效果研究的开题报告一、研究目的和意义：人工湿地是一种自然的生态系统工程，其中植物扮演着重要角色。
人工湿地植物筛选及其对营养型污水的净化效果研究，旨在通过筛选适合人工湿地生态系统的植物，提高人工湿地对营养型污水的净化效果，并为城市水源治理提供参考和指导。
二、研究内容和方法：1.植物筛选：本研究将从水生、湿生及陆生植物中选择具有较强营养物吸附能力及适应性、高净化效率的植物作为研究对象。
采用对比试验、生存率、生长速率等多种方法评估各植物对污染物净化效果的影响。
2.营养型污水处理：以不同浓度、不同营养物比例的模拟污水为处理对象，在人工湿地中进行植物生长和营养物吸附试验，同时对处理前后的水质指标进行分析。
三、预期成果：1.筛选出适宜生长、具有较强营养物吸附能力和高净化效率的植物。
2.建立人工湿地植物和营养型污水处理的实验模型，探索其污染物净化机理。
3.提高人工湿地对营养型污水的净化效果，为城市水源治理提供理论和实践参考。
四、研究难点：1.植物筛选：如何从各类植物中筛选出适宜人工湿地生态系统、生长速度较快且具有营养物吸附能力的植物。
2.营养型污水的处理：如何选择适宜的营养物比例和浓度，如何避免植物受到过量污染情况下的生长阻碍，如何维护人工湿地系统的动态平衡。
五、研究计划和进度：本研究计划通过6个月的实验和1个月的数据分析，正式完成研究任务。
具体进度：1.前期准备：半个月。
包括人工湿地的设计，设备采购、实验室条件的调配和人员培训等。
2.植物筛选：1个月。
从白天鹅草、芦苇、菖蒲等常见植物中选择适宜种植的植物进行试验。
3.营养型污水的处理：2个月。
分别设置不同营养物浓度的模拟污水，以筛选出最佳人工湿地植物组合。
4.数据分析和论文撰写：2个月。
对实验结果进行统计分析，撰写实验报告和论文。
六、论文结构和内容：本文将分为以下部分：1.绪论：研究背景和意义、目的和意义及当前研究现状。
人工湿地植物应用现状与问题分析
人工湿地植物应用现状与问题分析人工湿地植物应用现状与问题分析一、引言湿地是自然界生态系统中重要的一环，不仅具有保持水质、调节气候、维持生物多样性等功能，还对于土壤保持、防洪抗旱等具有重要作用。
然而，随着人类活动的加剧，湿地资源受到了严重的破坏和退化。
为了恢复和保护湿地生态系统，人工湿地以其低成本、高效益的特点逐渐受到关注。
而人工湿地植物作为人工湿地中重要的组成部分，在湿地生态系统的恢复和稳定化中发挥着重要的作用。
本文将对人工湿地植物应用的现状与存在的问题进行分析和探讨。
二、人工湿地植物应用现状1. 植物选择人工湿地植物的选择是人工湿地建设的关键。
根据湿地的功能和地理环境等因素，选择适宜的植物种类非常重要。
如选择能抗盐碱胁迫的植物种类用于海岸带人工湿地；选择能抗污染和富营养化的植物种类用于城市污水处理人工湿地等。
目前，人工湿地植物的选择已有一定的成果，但还需要更进一步的研究和实践。
2. 生长环境人工湿地植物的生长环境是影响其生长和功能发挥的关键因素。
湿地水质、土壤、光照等因素都会对植物生长和养分吸收等产生影响。
因此，在人工湿地建设中，必须要注意植物的生长环境，并根据不同的植物特点进行合理的搭配和布局。
3. 功能发挥人工湿地植物在湿地生态系统中发挥着多种功能。
它们可以吸收废水中的氮、磷等营养物质，改善水质；能够净化空气中的有害物质，提供氧气；还能够提供栖息地和食物来源，维持湿地的生物多样性。
目前，人工湿地植物已经在污水处理、生态恢复等方面得到了广泛应用，并取得了可喜的成果。
三、人工湿地植物应用问题分析1. 植物选择不合理目前，在人工湿地植物的选择上存在一些问题。
一些地方由于对湿地植物缺乏深入了解，在选择植物时仅仅依靠经验和传统观念，未能充分考虑植物适应性和功能要求。
另外，一些地方在选择湿地植物时倾向于引进外来物种，未能充分考虑其生态适应性和对本地生态系统的影响。
2. 植物适应性差由于人工湿地植物的引种和培育存在一定的困难，导致一些湿地植物的适应性较差。
人工湿地植物研究
人工湿地植物研究人工湿地植物研究概述：人工湿地是一种模拟自然湿地生态系统的人工建造的湿地环境。
它通过植物、微生物和环境条件的相互作用，提供氮、磷、有机物等营养物质的去除和转化，对污染物进行治理。
植物是人工湿地系统中最重要的组成部分，起着污染物吸附、降解、转化和气体交换的关键作用。
因此，人工湿地植物研究对于湿地治理技术的发展具有重要意义。
一、人工湿地植物的选择与优化人工湿地植物的选择是建设和运营湿地的关键环节。
不同类型的污染物对植物有不同的富集和降解能力，因此应根据具体污染物类型选择适应性强、耐污染的植物种类。
同时，考虑到湿地系统中生态平衡和污染物去除效率，还需要合理选择植物群落结构，包括主植物、次植物和伴生植物的配置。
在植物的选择与优化过程中，需要考虑植物的生长特性、耐盐碱能力、吸附降解能力等因素，为湿地系统的稳定运行提供有力支撑。
二、人工湿地植物对污染物的去除机制植物是人工湿地中的重要组成部分，通过其根系、叶片和茎的生物吸附和累积作用，可以有效去除污染物。
一方面，植物根系的生长能够增加土壤的导水性和通透性，促进污染物在土壤中的迁移和流动；另一方面，植物根系分泌的黏质物质能够吸附和固定污染物，降低其在水环境中的浓度。
同时，植物叶片的表面秘有利于捕集和吸附悬浮物和污染物，并通过光合作用将有机物质转化为植物生长所需的养分。
此外，植物所释放的氧气也可以促进污染物的生物降解和氧化分解作用。
三、人工湿地植物与微生物的相互作用植物和微生物之间存在着复杂而密切的相互作用关系。
湿地植物通过其根系分泌的物质和根际环境的调节，为湿地微生物提供了适宜的生长条件，促进了微生物对污染物的降解作用。
而微生物则通过分解植物残体和根泛根物质，提供植物所需的营养物质，促进植物的生长和根系发育。
这种植物与微生物之间的共生关系，对于人工湿地的正常运行和污染物的去除具有重要意义。
四、人工湿地植物的养护与管理人工湿地植物的养护与管理是保证湿地系统正常运行和污染物去除效率的关键环节。
《2024年人工湿地水生植物对氮磷吸收及对重金属镉去除效果的研究》范文
《人工湿地水生植物对氮磷吸收及对重金属镉去除效果的研究》篇一一、引言随着工业化、城市化进程的快速发展，水体污染问题日益突出，特别是氮磷营养物及重金属镉的排放，给生态环境带来了巨大压力。
人工湿地作为一种生态、经济且高效的污水处理技术，在水污染治理方面发挥了重要作用。
而人工湿地中的水生植物因其强大的净化能力，在氮磷吸收及重金属镉的去除方面具有显著效果。
本文旨在研究人工湿地中水生植物对氮磷的吸收机制及其对重金属镉的去除效果，以期为人工湿地的优化设计和运行管理提供理论支持。
二、研究方法1. 实验设计本研究选取了人工湿地中常见的几种水生植物，如菖蒲、芦苇、水葱等，通过模拟实际污水环境，探究其对氮磷及重金属镉的吸收效果。
实验分为对照组（无植物）和实验组（含不同种类水生植物），每组设置三个平行样。
2. 实验过程实验周期为三个月，期间定期向湿地系统中投加含氮磷及重金属镉的模拟污水。
定期监测并记录各组氮磷及重金属镉的浓度变化。
3. 数据分析运用统计学方法对实验数据进行处理和分析，探究不同水生植物对氮磷及重金属镉的吸收规律。
三、结果与讨论1. 氮磷吸收实验结果表明，菖蒲、芦苇和水葱等水生植物对氮磷有显著的吸收作用。
在实验期间，实验组中的水生植物显著降低了水体中的氮磷浓度，且不同植物之间存在差异。
其中，菖蒲对氮的吸收效果最好，而芦苇对磷的吸收效果更佳。
这可能与植物的生物量、根系结构以及生物化学过程有关。
2. 重金属镉去除实验发现，人工湿地中的水生植物对重金属镉也有一定的去除效果。
通过植物的根系吸附和离子交换等作用，有效降低了水体中的镉含量。
其中，菖蒲对镉的去除效果最为明显。
这可能与菖蒲根系发达，具有较大的比表面积和丰富的微生物群落有关。
3. 影响因素分析水生植物的种类、生物量、湿地系统的运行时间等因素均会影响氮磷及重金属镉的去除效果。
此外，环境因素如水温、光照、pH值等也会对植物的吸收和去除效果产生影响。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况进行优化设计和运行管理。
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第14卷第2期湖泊科学Vol.14,No.2 2002年6月JOURNAL OF LAKE SCIENCES Jun.,2002人工湿地植物研究*成水平吴振斌况琪军(中国科学院水生生物研究所,淡水生态与生物技术国家重点实验室,武汉430072)提要本文阐述了植物在人工湿地污水净化过程中作用及存在的若干问题,提出了研究人工湿地植物的一些设想.植物在人工湿地中起着非常重要的作用,不但直接摄取利用污水中的营养物质、吸收富集污水中的重金属等有毒有害物质;而且输送氧气到根区,提供根区微生物生长、繁殖和降解对氧的需求;还能维持和加强人工湿地系统内的水力学传输.但目前人工湿地植物的应用还存在着枯死衰退、杂草丛生和根系扩展较浅等问题,影响人工湿地的净化功能.通过对人工湿地植物生理生态特性如气体代谢、光合作用、逆境生理和相生相克等研究,筛选出优良植物种类,创造适宜人工生境,将有利于充分发挥湿地植物功能,提高人工湿地污水处理能力.关键词人工湿地植物污水处理分类号Q948.8人工湿地污水处理系统是在自然或半自然净化系统的基础上发展起来的污水处理技术[1],具有投资省、运行费用低和效果良好等优点[2-4].人工湿地是一种人为地将石、砂、土壤、煤渣等一种或几种介质按一定比例构成的基质,并有选择性地植入植物的污水处理生态系统.介质、植物和微生物是其基本构成[3],其中对植物的研究是一个重点.本文主要阐述人工湿地植物的研究状况及今后的研究设想.1植物在人工湿地中作用植物在污水控制方面有以下优势:1)通过光合作用为净化作用提供能量来源;2)具有美观可欣赏性,能改善景观生态环境;3)可以收割回收资源;4)可作为介质所受污染程度的指示物;5)能固定土壤中的水分,圈定污染区,防止污染源的进一步扩散;6)植物庞大的根系为细菌提供了多样的生境,根区的细菌群落可降解许多种污染物;7)还能输送氧气至根区,有利于微生物的好氧呼吸[5].在人工湿地净化污水过程中,植物作用可以归纳为三个重要的方面:1)直接吸收利用污水中可利用态的营养物质、吸附和富集重金属和一些有毒有害物质;2)为根区好氧微生物输送氧气;3)增强和维持介质的水力传输.1.1吸收利用、吸附和富集作用植物根系能从污水中吸收营养物质加以利用、吸附和富集重金属和一些有毒有害物质.进行城镇污水处理试验中发现,种植水烛(Typha an gusti folia)和灯心草(Juncus e ff uses)的人工湿地基质中氮、磷的含量分别比无植物的对照基质中的含量低18%-28%和20%-31%[6],可见水烛和灯心草吸收利用了污水中部分的氮和磷物质.Ellis等(1994)的研究结果表明湿地中宽叶香蒲(Typha la ti folia)和黑三棱(Sparganium sp.)是摄取同化、吸附富集高速公路径流油类、有机物、铅和锌的较适宜植物种类[7].在海涂,芦苇(Phra gmites austr a lis)床湿地系统是削减进入海洋过量营养物质的强有力手段之一[8].池杉(Taxodium ascen dens)人工湿地对污水中总氮和氨氮的净化效果明显地好于对照,对重金属亦具有良好的去除作用[9].吴振斌等报道芦苇-水葱(Schoenoplec-*国家杰出青年基金(39925007)、武汉市青年科技晨光计划(20005004044)、中国科学院知识创新重点项目(KSCX2-SW -102)等资助.收稿日期:2001-07-10;收到修改稿日期:2001-12-30.成水平,男,1969年生,副研究员.180湖泊科学14卷tus lacustris)、茭白(Zizan ia lati f olia)-菖蒲(Acorus calamus)、草(Scirpus sp.)-苔草(Carex sp.)等植物组合的垂直流人工湿地系统除磷效率及稳定性均高于无植物对照,去除率为40%-60%,其中茭白-菖蒲组合的总磷平均去除率达65%[10].且对藻毒素有一定的去除作用,芦苇-水葱、茭白-菖蒲组对藻毒素(浓度为0.117L g/ L)的去除率分别为68.5%和34.6%;在三种主要藻毒素RR、YR、LR中,对YR的去除效果最好,出水浓度在检测限以下(0.01L g/L)[11].垂直流人工湿地处理低浓度重金属污水的试验表明风车草(Cyp e rus alterni f olius)能吸收富集水体中30%的铜和锰,对锌、镉、铅的富集也在5%-15%[12].Gross的研究报道了栽种有芋(Colocasia esculenta)、美人蕉属一种(Canna glauca)等植物的人工湿地对水体中外源生物活性物质、LAS等具有很好的去除效果[13].另外一些研究也显示了植物的吸收和吸附作用,栽种植物的湿地对污水中的营养物质及重金属的去除能力高于无植物系统[14,15].植物的吸收、吸附和富集作用与植株的生长状况和根系发达程度密切相关,因而不同植物构成的人工湿地净化污水效果存在着差异.香蒲属植物我国常见的近10种,有的种类能长至几米,有的则高不足30cm[16].长苞香蒲(Typha angustata.)和水烛等大型种类具有粗壮的根系和许多发达的不定根,是较佳的净水植物;而小型种类(如小香蒲Typha min ima)的根系发达程度无法与前者相比拟,净化污水的效果则差一些.Gerberg等作了不同高等水生植物人工湿地净化城镇综合污水的研究[17],发现进水中氨氮的浓度为24.7mg/L时,经过草、芦苇和宽叶香蒲三种单一植物的人工湿地处理后,出水氨氮浓度分别为1.4mg/L、5.3mg/L和7.7mg/L,草、芦苇对污水中氨氮的去除能力明显高于香蒲;从三块湿地对污水中BOD5的去除效果来看,草(去除率96%)优于芦苇(81%)和宽叶香蒲(74%),它们的出水BOD5浓度为5.3-30.4mg/L,优于或等效于常规二级水处理出水质量标准(30mg/L).Adcock等研究了人工湿地和天然湿地中三种植物的地上、地下和总的生物量、生长状况和组织中营养成份的含量,结果表明通过植物的吸收利用,水麦冬(Triglochin procerum)对氮、磷的去除效果是Baumea articulata和芦苇的5倍[18].人工湿地植物的生长受介质、气候、温度等影响,其吸收营养盐的能力随生长与生理活动状态而变化,因而污水净化效果也不一样.在深圳白泥坑水源保护的人工湿地中,灯心草因生长不好而遭淘汰[19].而在马鞍山,采用灯心草等处理金属矿酸性废水效果良好;在武汉,人工湿地中的灯心草一直生长旺盛,对凯氏氮的去除率维持在95%以上[20].灯心草的净化效果表现出不同气候区域的差异.在长江中下游一带,灯心草成为一种适宜的人工湿地植物种类.介质的差异可能是造成灯心草吸收营养盐能力差异的另一个重要因素.白泥坑湿地介质为碎石[19],灯心草从介质中吸收营养盐能力下降,生长受阻,生物量下降,又反过来影响植物对营养盐的吸收,形成恶性循环;湿地介质为粘土与砂的混合物时[20],灯心草一直旺盛,吸收营养盐能力正常,净化效果较好.植物对营养盐的吸收能力高低,温度也是一个不容忽视的因素.在冬季,人工湿地中水烛地面部分枯黄,对污水中凯氏氮、氨氮等的去除能力明显低于夏季(P<0.05)[20].人工湿地对磷的去除研究表明,冬季人工湿地出水中的无机磷浓度甚至高出进水;但在夏季,植物新陈代谢旺盛、生理活动加强,即使加大污染负荷,人工湿地仍表现出一定的无机磷去除能力[10].32e条件下,池杉人工湿地对总氮、总磷的去除效果明显地好于20e时的去除效果[9].可见温度影响了植物的生长及生理活动,从而影响到植物吸收营养盐的能力.1.2输氧作用湿地环境对很多生物来说是一种严酷的逆境,最严酷的条件是湿地土壤缺氧.缺氧条件下,生物不能进行正常的有氧呼吸,还原态的某些元素和有机物的浓度可达到有毒的水平.人工湿地中植物能将光合作用产生的氧气通过气道输送至根区,在植物根区的还原态介质中形成氧化态的微环境[21],这种根区有氧区域和缺氧区域的共同存在为根区的好氧、兼性和厌氧微生物提供了各自适宜的小生境,使不同的微生物各得其所,发挥相辅相成的作用[2].Dunbabin等测试了小型湿地根区的氧浓度、pH值及氧化能力,发现三者在有植物系统中皆高于无植物系统,即使在人工湿地中补充碳源加大耗氧量,无植物系统中氧浓度大量下降的情况下,有植物系统根区继续保持氧化状态[22].由于挺水植物的输氧作用,形成了氧化态的根区,有植物湿地底质中氧化-还原电位明显地高于无植物区域底质,间隙水中的总铁、总锰含量下降[23].从香蒲人工湿地中微生物的空间分布状况来看,对照和香蒲湿地中5-10cm处与20cm处的细菌、放线菌和真菌数量之比分别为:11.1和2.0(平均值),香蒲的存在有利于微生物在人工湿地纵深的扩展[24].水生植物植株和根系的输氧作用促进了深层基质中微生物的生长和繁殖.1.3 加强和维持水力传输的作用由于植物根和根系对介质的穿透作用,在介质中形成了许多微小的气室或间隙,减小了介质的封闭性,增强了介质的疏松度,从而使得介质的水力传输得到加强和维持[2,25].成水平进行的人工湿地处理污水的试验中发现,经过3-5个月的污水处理后,不种植物的对照土壤介质板结,发生淤积;而种有水烛和灯心草的人工湿地渗虑性能好,污水能很快地渗入介质[20].据报道,即使较板结的土壤,在2-5年之内,经过植物根系的穿透作用,其水力传输能力可与砂砾、碎石相当[25].植物的生长能加快天然土壤的水力传输程度,且当植物成熟时,根区系统的水容量增大[2,26].即使当植物的根和根系腐烂时,剩下许多的空隙和通道,也有利于土壤的水力传输[2].2 人工湿地植物研究中存在的若干问题植物在人工湿地污水净化过程中的作用与其生长状况密切相关,生长越旺盛、根系越发达的植株,其净化污水的能力、输氧和穿透的作用越大.但试验或应用的人工湿地中植物的生长也存在一些问题,影响其作用的正常发挥.大多数湿地植物有一个春夏季萌芽、秋冬季枯死的生长周期.在人工湿地这个半自然或人工的生境条件下,植物生长亦存在着这种现象,由此导致根区法污水处理系统冬季的污水净化效果下降[2].香蒲人工湿地和芦苇床系统也因在冬季植株地面部分枯黄,对污水中氨氮的去除率明显地低于其他季节[20,27].衰退(Die-back)是湿地植物的又一问题.除直接损伤、擦伤外,水质和基质的不同组成、水位的高低及富营养状态都能引起水生植物的衰退[17,20,28].以碎石为基质的人工湿地生境不利于灯心草幼蘖的长出,重新分蘖的管状茎亦稀疏、弯曲死亡[21].Amstrong 等认为植物体腐烂、超负荷有机污染物冲击或富营养化等产生的植物毒素(如有机酸、硫化物等)在芦苇组织中的富集是引起芦苇衰退的主要原因之一[29].氮、磷作为营养元素是水生植物生长发育、繁殖所必需的,但高浓度的N 、P 污水又影响到植物的正常生长.当污水中凯氏氮的浓度达到54.5mg/L(或氨氮24.7mg/L)时,人工湿地中的香蒲叶将枯黄或致死,且短期内难以恢复[17,20].这种NP 污水对植物生长的影响,被认为是植物大量地吸收并积累了NH +4而引起的单盐毒害作用[30].高浓度的N 、P 污水也影响到水稻幼苗中的过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶活性(SOD),幼苗苗高及可溶性蛋白含量均与N 、P 浓度呈负相关关系[30];而小麦衰老过程中,其SOD 活性下降,POD 活性升高,膜脂过氧化作用增强,叶片光合作用和根系功能急剧下降,植株整体快速衰亡[31].一般在人工湿地中选择一种或几种植物作为优势种栽种,有利于植物的快速生长.但在实际的应用过程中,当人工湿地略为干旱时,杂草便大量地入侵,并抑制栽种植物的生长[2],Cooper 等建议对湿地进行改造,防止杂草的入侵,或人工拔除杂草,提高大型植物的生长速度[32].不过,对于较大面积的日常运行的人工湿地来说,经常性靠人工拔除杂草可能为人工湿地的管理在资金和人力上提出了难题.植物具有庞大根系是被选为人工湿地净水植物的主要因素之一.但在试验和应用的人工湿地中,植物根系往往扩展不力,不能形成庞大的根系,无法抵达底部,人工湿地的体积得不到充分地利用.Ed wards 的研究报道,经过两个生长季节之后,人工湿地草的根系主要集中在0.12-0.15m 以上的表层,只占据了5%左右的基质[33].在设计深度为0.6m 的人工湿地中,香蒲和灯心草的根系也主要分布在0.25m 以上的空间[24].3 人工湿地植物研究设想及展望由于上述因素的存在,降低了人工湿地植物的整体净化效果.因此,作者认为目前对人工湿地中水生植物的研究应集中于人工湿地生境条件下水生植物的生理生态研究、植物种类筛选及适宜人工生境的研究与创建,为进一步发挥植物在人工湿地中的作用和完善人工湿地污水处理技术提供依据和手段.3.1 水生植物生理生态研究人工湿地是一种半自然或人工的生境,既具有天然湿地积水的特征,又具有人工控制、强化的特点.在这1812期 成水平等:人工湿地植物研究182湖泊科学14卷样的生境中,植物的生理与天然环境下相比有其独特之处.湿地植物的气体交换与输导代谢是其生存和净化污水的关键因素之一.Bendi x(1994)和Tornbjerg(1994)等对宽叶香蒲和水烛内部气体输导规律进行了对比研究,结果表明在相同的环境条件下,水烛的气体交换容量是宽叶香蒲的两倍,水烛的根系输氧作用更为有效,因此后者能生长在较深的水体中,这样便可以解释两种香蒲的不同生长深度[34,35].不同湿地植物,气体交换的特征不一.例如宽叶香蒲与其他一些湿地植物相反,其气孔在夜间完全关闭,气孔传输的气体量随昼夜、季节和地域的变化较大[36].莎草(Cyperus p a pyrus)是一种C4光合途径的挺水植物,黑暗中其茎秆中CO2的浓度为周围大气的74倍,而光照条件下光合作用固定部分HCO-3,茎秆胞间的CO2浓度因内部的C O2与HC O-3的平衡反应声大量地下降,茎秆和根系呼吸作用产生CO2的35%-57%在茎秆中通过光合作用重新固定;光暗的变化也严重地影响到茎秆和根系的O2的浓度[37].植物组织中积累的植物毒素如有机酸或硫化物等引起衰退[29],可能导致植物维管的堵塞,不利于CO2的上行和O2的下输,光合作用和呼吸作用难以正常维持而死亡.因此,研究湿地植物气体输导及其在人工湿地中的调控规律和代谢机制是维持植物正常生长和人工湿地正常发育所必需的.光合作用是植物的生长、繁殖和净化污水的能量来源[5],产生的O2为植物根区微生物的好氧呼吸提供氧源.研究人工湿地条件下植物的光合作用特征对发挥植物在人工湿地中的作用非常必要.环境条件的改变能导致植物光合途径的变化、对植物的光合作用和呼吸作用等生理生态特性亦有影响[38].研究胁迫条件下的植物生理,有助于对湿地植物的选择,为维持植物的正常生长提供依据.胁迫条件往往破坏植物细胞内的自由其代谢平衡,过剩自由基的存在,引发或加强脂过氧化作用,膜系统受到伤害,甚至植株死亡.已有研究表明,高浓度的N、P污水灌溉下,水稻幼苗的SOD、POD活性变化,影响了幼苗的生长高度[30].不同种类植物生长一起,存在着相互之间的作用,包括两个方面:一是对光、水、营养等环境因素的竞争;另一是植物之间通过释放化学物质,影响周围植物的生长,包括促进和抑制作用[39].人工湿地常用的植物,如香蒲、芦苇等也存在这样的相生相克作用.Sczepanska报道了宽叶香蒲、水葱、木贼(Equisetu m limosum)、苔草等植物体腐烂产生的化感物质对芦苇生长、繁殖具有抑制作用[40].黑藻(Hydrilla verticillata)对金鱼藻属的一种(Ce r a tophyllum sp.)亦具有抑制作用[41].某些植物的枯枝落叶经水淋或微生物的作用也释放出克生物质,抑制植株自身的生长.宽叶香蒲枯枝烂叶腐烂后阻碍其本身新芽的萌发和新苗的生长[42];芦苇腐烂后产生的乙酸、硫化物等在芦苇组织中的富集,抑制芦苇本身的生长发育,造成大面积的芦苇衰退[29].因此,研究人工湿地植物的相生相克作用,对人工湿地杂草的生物控制和防治、净水植物的优化组合及减少残体对湿地植物的生长抑制均具有重要意义.3.2植物种类筛选及适宜人工生境的创建对人工湿地植物生理生态进行研究的最终目的是要促进植物的生长,筛选适宜于人工湿地生境的植物种类.大多数植物对于污染这种特殊的逆境个有适应性,产生一定的抗性,并且这种抗性在一定程度上具有遗传性,从而可以进行代间传递[43].利用植物这种对污染的适应性进化,可以筛选出符合要求的人工湿地植物,包括净化特定污水的特异性植物.应用植物的相生相克原理,有可能筛选出对杂草具有克生作用的、能自身快速生长的湿地植物种类.研究不同水份状态湿地植物的根系发育规律和地面植株的生长状况,通过一些环境因子的改变和人工湿地的设计、操作、运行的调控,创造有利于根系进一步向深处扩展的条件,充分地利用人工湿地的体积.而如何创造湿地植物越冬生长的条件,使其在冬季仍然表现出良好的生长状况,常年维持人工湿地的高效净化污水能力等也有待于进一步地研究.致谢本文承夏宜M研究员审阅,在此深表感谢!参 考 文 献1 Fet ter C W Jr,Sl oey W E,Spangle r F L.Pote ntial replac eme nt of septic ta nk drain fiel ds by a rtifici al ma rsh waste wa ter treat ment syste ms.G ro un d Water,1976,14(6):396-4012 Bri x H.Tre at ment of wastewate r i n the rhi zo sphere of wetla nd plant s-T he roo -t zone method.Wat Sci Techno l ,1987,19:107-1183 Conley L M,Di ck R I,Lio n L W.An Asse ssme nt of t he root zone method of waste wa ter t reat ment.Res JW PC F,1991,63:239-2474 Gree n M B,Upton J.Constructed reed be ds:A c os-t ef fecti ve way to pol ish waste water effl ue nts fo r small co mm uni ties.Wat er Envi ro n Res,1994,66(3):188-1925 Shi mp J F,T ra cy J C,Davi s L C,et al.Benefi cia -l ef fect s of plant s in the reme di ati on of soi l and groundwate r co nt ami na ted wit h orga ni c ma terial s-Criti cal Re v i e ws.En viron Sci Techno l ,1993,23(1):41-476 成水平,夏宜M .香蒲、灯心草人工湿地的研究Ó.净化污水的机理.湖泊科学,1998,10(2):66-717 Ellis J B,Revit t D M,Shutes R B E,et al.The pe rform anc e of veget ated bi ofil ters f or hi ghway runoff control.Sci Total En viron,1994,146-147:543-5508 Hosokawa Y,Ho ri e T.Fl ow and partic ulate nutrie nt re mo val by we tland with eme rgent mac ro phyte.Sci Tot al En viron,1992,sup p l.1271-12829 杨昌凤,黄淦全,宋文初等.模拟人工湿地处理污水的试验研究.应用生态学报,1991,2(4):350-35410 吴振斌,陈辉蓉,成水平等.人工湿地磷的去除研究.水生生物学报,2001,25(1):28-3511 吴振斌,陈辉蓉,雷腊梅等.人工湿地系统去除藻毒素研究.长江流域资源与环境,2000,9(2):242-24712 Che ng S,Grosse W,Karrenbrock F,et al .Effi cienc y o f c onstruc ted wetl ands in deco nt ami na tion of wa ter pollute d by hea vy met als.Ecol En g ,,2001,18(3):317-32513 Grosse W.Consolidate d Repo r-t P rojec t N b ERBIC18CT960059i n I NC O -DC -Bi otechnol ogy -of the 4th Fra mewo rk P rogram me of Europea n Co mmi ssio n,Brus -sel s.199914 Rosgers K H,B ree n P F ,Chick A J.Ni trogen remo val i n e x pe ri me nt al we tla nd treat ment syste ms:evi dence f or the role of aq ua tic pal nts.Res JWPC F,1991,63:934-94115 唐述虞,宋正达,史建文等.金属矿酸性废水的湿地生态工程处理研究.中国环境科学,1993,13(5):356-36016 颜素珠.中国水生高等植物图说.北京:科学出版社,1983,33517 Ge rsberg R M,El ki ns B V,L yon S R,et al .Role of aquatic plant s i n wa ste wate r trea tme nt by artifi cial we tlands.Wat Res,1986,20(3):363-36818 Adcoc k P W,Ganf G G.Growth -characte ristics of three m acrophyte specie s gro wi ng i n a na trual and c onstruc ted wetl and syste m.Water Sci Technol,1994,29(4):95-10219 朱 彤,许振成,胡康萍等.人工湿地污水处理系统应用研究.环境科学研究,1991,4(5):17-2220 成水平,况琪军,夏宜M .香蒲、灯心草人工湿地的研究:Ñ.净化污水的效果.湖泊科学,1997,9(4):351-35821 Fennessy M S,Cronk J K,Mit sch W J.Mac rophyte produc tivi ty and co mm uni ty de velop ment i n c re ated freshwater wetl andsunder e xperim enal hydrologi cal c ondi tio ns.Ecol Eng 1994,3(4):469-48422 Arm st rong W.Root aerati on in wetl and co ndi tion.In:Hook D D,Crawfo rd R M,eds.Pl ant life i n anae robi c environ ments .Ann Arbor:Ann Arbor Sc-i ence,MI,1978.269-29723 Dunbabin J S,Poko rny J,Bowme r K H.Rhizosphere oxy genati on by Typha dom ingensi s Pers.in minia ture artifi cial we tland filt ers use d fo r me tal rem oval f orm waste wa ters.Aquat Bot ,1988,29:303-31724 成水平,夏宜M .香蒲、灯心草人工湿地的研究:Ò.净化污水的空间.湖泊科学,1997,10(1):62-6625 Be ven K,Ger mann P.Mac ropo re s and wa ter f lo w in soil s.Wat Reso ur Res,1982,18:131126 Kic kut h R.Degradati on a nd incorpo ra tion of nut ri ents f rom rural wa ste wate rs by pl ant rhi zosphere under li mni c conditi ons.In:Utili sa t i on of m anure by l and m o f t he Europe Co mmuni ties(E UR 5672e),Lo ndon,1977.335-34327 李科德,胡正嘉.人工模拟芦苇床系统处理污水的效能.华中农业大学学报,1994,13(5):511-51728 Ostendorp W./Die -bac k 0of ree ds i n Europe -A c ri tical re v i e w of lite rature.Aquati c Bot ,1989,35:5-2629 Arm st rong J,Armstrong W,W u Z,et al .A role fo r phytot oxins i n the Phragm ites die -bac k syndro me?Foli a Geobot Ph y t otax ,1996,31:127-14230 崔克辉,何之常,张甲耀等.模拟N 、P 污水对水稻幼苗过氧化物酶和氧化物歧化酶的影响.环境科学学报,1995,15(4):447-45331 岳寿松,于振文,余松烈.小麦旗叶与根系衰老的研究.作物学报,1996,22(1):55-5832 Cooper P F,Hobso n J A,Jo ne s S.Se wage trat ment by ree d bed syste ms.J Inst Water Envi ron Manage ,1989,3:60-7433 Ed wa rds G S.Root distributi on of sof -t ste m bul rush (Sci rpus validus )i n a c onst ruc ted wetl and.T VA Coop F or Stud Progra m,TVA.Fo re st y Bul id,Norri s,TN37828,USA.29054194G,1992.239-2431832期 成水平等:人工湿地植物研究184湖泊科学14卷34Be ndi x M,Tornbje rg T,Brix H.Inte rna l gas transport in Typha lati f o lia L.and Typha angusti folia L.:1.Hu midit y-induced pressurizati on a nd cnvec tive throughflo w.Aquatic Bo t,1994,49:75-8935Tornbjerg T,Bendi x M,Brix H.Internal ga s transport in Ty p ha lati folia L.a nd Ty pha angusti f o llia L.:2.Co nve cti ve throughflo w pa thways and e colo g i cal sig ni fica nce.Aquatic Bo t,1994,49:91-10536Knapp A K,Ya vitt J B.Gas e xchange characte ristics of T ypha lati f olia L.fro m ni ne si tes ac ross No rth Ame ri ca.Aquat ic Bot,1995,49:203-21537Li M,Jo ne s M B.CO2and O2transport i n the aerenchy ma of C yperus papyrus L.Aq uat ic Bot,1995,52:93-10638Smi th W K,Donahue R A.Sim ul ated infl ue nce of al titude on photosyntheti c CO2upta ke pote ntial i n plant s.Plant,Cell and Envi ro nment,1991,14:133 -14639孙文浩,余叔文.相生相克效应及其应用.植物生理学通讯,1992,28(2):81-8740Szcze panska W.All elopat hy a mong the a qua tic plants.Po l Arch Hydrobio l,1971,18(1):17-3041Kulshresht ha M,Gopal B.All elopat hi c i nfluence of Hy dril la vert icillata(L F)Royle on the di st ri buti on o f Cerat ophyll um spec ies.Aquatic Bot,1983,16(2):207-20942Mc Na ughton S J.Auto toxic fee dba ck i n rela tion to germi na tion and seedli ng gro wth i n Ty p ha lati f o lia.Ecol,1968,49:367-36943段昌群.植物对环境污染的适应与植物的微进化.生态学杂志,1995,14(5):43-50Macrophytes in Artificial WetlandC HENG Shuiping WU Zhenbin KUANG Qijun(State Ke y Laboratory o f Freshwate r Ecology and Biotechnology,Institute o fHydrobiolo gy,Chinese Acade my o f Sciences,Wuhan430072,P.R.China)AbstractThe role and problem of macrophyte in artificial wetland for wastewater treatment are summarized and some research in-terests are proposed in this paper.Macrophyte plays three i mp ortant roles in arti ficial wetland.1)Uptake the nutrients,ad-sorb and accumulate heavy metal and poisonous substances from wastewater.2)Transfer oxygen to rhizophere for the growth,reproduction and decompositions of microorgani sms.3)Enhance and stabilize the hydraulic transportation of media. However,die-back of macrophyte,grown weed and shallow extension of root in the wetland,which affect the growth and pu-rification efficiency of plants in wetland,are porblems for artificial wetland management.To strengthen and enhance the roles of macrophyte and the wastewater purification function of artificial wetland,the physiological ecology of macrophyte such as gas transportation and exchange,photosynthesis,stressed physiology and allelopathy of macrophyte should be studied further to select opti mum macrophyte species and sui table arti ficial habitat should be established in the artificial wetland.Key Words Artificial wetland,macrophyte,wastewater treatment。