水環(huán)境污染已是當今世界范圍內(nèi)普遍存在的問題，我國水污染問題尤其突出。我國是一個多湖泊的國家，面積在1km2以上的湖泊全國共有2300個，湖泊總面積約為71787km2，約占全國總面積的0.8%。隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展，農(nóng)業(yè)技術的進步，城鎮(zhèn)的人口和排污量不斷增加，使污染湖泊水體的因素日益增多,大量的工礦業(yè)廢水、生活污水及農(nóng)業(yè)污水排入江河湖海，造成土壤、地表水及地下水受重金屬、有機毒物、油類及氮、磷營養(yǎng)鹽等的嚴重污染，大量的營養(yǎng)物質(zhì)不斷流入湖泊，湖泊富營養(yǎng)化日趨嚴重。近20年來，我國有害的赤潮事件就有300多起，僅1998年全年發(fā)生赤潮22起，直接經(jīng)濟損失超過10億元，2000年東海發(fā)生的特大赤潮、2006年松花江流域化學污染事件、2007年太湖藍藻事件等都嚴重地影響了人們的生產(chǎn)生活。
目前全國80%以上的城市河流都受到污染，許多大江大河的城市段已達不到III類水質(zhì)的標準。據(jù)全國2 222個檢測站的統(tǒng)計，在138個城市河道中，符合II、III類水質(zhì)標準的僅占23%，超過V類水質(zhì)的占到38%，能飲用的地面水所剩無幾。2008年度全國七大水系407個重點監(jiān)測斷面中，只有34%適于直接飲用(屬I類水質(zhì))，24.8%適于漁業(yè)生產(chǎn)(屬I、II類水質(zhì))，38.1%適于游泳(屬I、II、III類水質(zhì))，另有38.1%是沒有任何用途的臭水(屬V類、劣V類水質(zhì))。
在工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程中，農(nóng)村的水環(huán)境也遇到空前的威脅，尤其是長江三角洲發(fā)達地區(qū)的農(nóng)村水環(huán)境生態(tài)，90%以上已喪失其基本功能。因此，我國的水體污染情況特別嚴重，以嚴重影響到我國經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展，污染水體的修復已經(jīng)成為當務之急。
二、水生植物在污染水體修復中的應用
目前水污染治理的方法主要有三類：物理方法、化學方法和生物方法。植物修復技術是新近發(fā)展起的生物修復技術的一個分支。是指利用生物生命代謝活動對水體中污染物的吸收、轉(zhuǎn)化和降解,達到減緩或最終消除水體污染、恢復水體生態(tài)功能的生物措施。植物修復技術作為一項綠色污染治理技術與傳統(tǒng)的物理化學修復技術相比，具有以下優(yōu)點：①費用省，植物修復技術可以現(xiàn)場進行，減少了運輸費用。避免了人類直接與污染物接觸;②環(huán)境影響小，不會形成二次污染或?qū)е挛廴疚锏霓D(zhuǎn)移;③可以最大限度地減低污染物濃度;④工程造價相對較低，不需要耗能或耗能很低;⑤能實現(xiàn)水體營養(yǎng)平衡，改善水體的自凈能力，并具有一定的生態(tài)景觀效應。
水體污染物主要有金屬污染、農(nóng)藥污染、有機物污染、非金屬如氮、磷、砷、硼等污染及放射性元素如鍶、鐳、鈾等污染。水生植物能通過吸收、吸附和富集作用除去污水中的污染物，包括對氮、磷的吸收利用、對重金屬的富集、對某些有機污染物及其它有毒有害物質(zhì)的去除。
1、水生植物對氮、磷的吸收利用及去除
氮和磷是植物生長的必需元素，利用水生植物對氮、磷元素的吸收作用就能夠同時達到對氮、磷元素的去除。水生植物對氮、磷均有一定的吸收能力，但不同的水生植物吸收能力不同。此外，不同水生植物以及同一水生植物的不同生長期、不同部分吸收氮、磷的能力也不同。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，夏季水生植物去氮效果順序為：鳳眼蓮﹥浮蓮﹥水鱉﹥浮萍﹥槐葉萍﹥紫草﹥水蘊草;夏季除磷效果最好的是鳳眼蓮和水蘊草。
2、水生植物對污水中重金屬元素的去除
重金屬污染現(xiàn)已成為危害最大的水污染問題之一。由于重金屬元素具有難降解、易積累、毒性大等特點，另外還能被水生植物富集吸收進入食物鏈，危害人、畜、鳥等各種生命。重金屬可以從多個方面危害到人的健康，在受污染的水環(huán)境中,重金屬污染尤其應受到人們的關注。
水生植物通過根部可以直接吸收水溶性重金屬，還能通過根際環(huán)境來改變污染物的化學形態(tài)，達到降低或消除重金屬污染物化學毒性和生物毒性的作用。一般來說，水生植物對重金屬的吸收積累能力為：沉水植物﹥漂浮植物﹥挺水植物。不同植物以及同一植物的不同部位濃縮作用也不同，一般為：根﹥莖﹥?nèi)~。
3、水生植物對污水中有機污染物及其它有毒有害物質(zhì)的去除
水生植物能吸收、富集一些有毒有害物質(zhì)，如有機污染物及一些病原體等。有機污染物的吸收是通過水生植物和微生物共同作用完成的。廢水中不溶性有機物通過沉淀、過濾作用，從廢水中截流下來而被微生物利用;可溶性有機物則通過植物根系生物膜的吸附、吸收和生物代謝降解過程被去除。水蔥可使食品廠廢水中化學需氧量(簡稱COD)降低70%～80%，使生化需氧量(簡稱BOD)降低60%～90%，茭白、慈菇對城市污水中BOD的去除率可達80%以上。此外，還有許多水生植物對污水中的有機污染物及其它有毒有害物質(zhì)有較高的吸收、吸附和富集作用。
三、水生植物修復技術
1、浮島技術
浮島技術的凈化機理是通過在浮床上種植水生植物，利用植物對氮、磷等營養(yǎng)物的吸收作用，以及根系附著微生物對污染物的降解作用，達到凈化水體，有效控制水體富營養(yǎng)化的目的。人工浮島技術作具有直接從水體中去除污染物、充分利用水面而無需占用土地、適應較寬的水深范圍、造價低廉且運行管理相對容易、創(chuàng)造生物的生息空間、改善景觀及有一定的經(jīng)濟效益(浮床栽培植物可以作為蔬菜、飼料、工業(yè)原料等)等綜合功能，在難以恢復岸邊水生植物帶的河流、湖泊或池塘等富營養(yǎng)化水域應具有廣泛的應用前景。
人工浮島技術是生態(tài)技術，無環(huán)境風險和二次污染，創(chuàng)新點是將陸生植物經(jīng)培育引入水體種植。人工浮島具有以下優(yōu)點：①浮島浮體可大可小，形狀變化多樣，易于制作和搬運;②跟人工濕地相比，植物更容易栽培;③無需專人管理，只需定期清理，大大減少人工和設備的投資，降低了維護保養(yǎng)費和設備的運行費用等。
人工浮島建成后能提供 4種基本的生態(tài)功能：①提供生境：人工浮島能支持許多植物的生長，從而可為魚類、鳥類和兩棲類等生物提供生境和避難所，在一定程度上恢復了湖泊生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性;②凈化水質(zhì)：浮島植物具有較大的密度和生物量，這意味著其能貯存大量營養(yǎng)物質(zhì);浮島植物根系微環(huán)境有利于微生物的大量生長，從而有利于發(fā)揮微生物對水質(zhì)的凈化作用;而且，人工浮島能通過植物根系的吸附和消浪作用促進懸浮物沉降，能通過遮蔭效應、競爭營養(yǎng)和降低水溫抑制浮游植物的生長;③消浪護岸：人工浮島能通過消浪作用穩(wěn)定湖濱帶，形成有利于水生植物恢復的相對的靜水環(huán)境;④改善景觀：浮島上不同類型植物的生長能可營造出一幅水上人文風景畫卷，形成美麗的景觀，迥異于恢復前單調(diào)的人工堤岸。
與水體治理的傳統(tǒng)技術相比，人工生物浮床的建設、運行成本較低，兩塊500 m2的浮床造價在80萬元左右，即使如此，相對傳統(tǒng)治污技術，生物浮床的工藝費用節(jié)省了50 %以上。此外，某些經(jīng)濟作物(如蔬菜、花卉)可以營銷市場以獲得經(jīng)濟效益。人工生物浮床除能去除水體中的污染物，從而凈化水質(zhì)這一最重要的功能外，其良好的景觀效果、增加生物多樣性以及一定的經(jīng)濟效益使得這一技術將具有廣闊的應用前景。
2、人工濕地技術 人工濕地是人工建造的、可控制和工程化的濕地系統(tǒng)，其基本原理是通過濕地自然生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學和生物作用來達到廢水處理的目的。這種濕地系統(tǒng)是在一定長寬以及底面有坡度的洼地中，由土壤和填料(如卵石等)混合組成填料床，污染水可以在床體的填料縫隙中曲折地流動，或在床體表面流動。在床體的表面種植處理性能好、成活率高的水生植物(如蘆葦?shù)?，形成一個獨特的動植物生態(tài)環(huán)境，對污染水進行處理。濕地水生植物在凈化水質(zhì)、治理水污染等方面起著重要作用。與傳統(tǒng)的污水二級生化處理工藝相比，具有凈化效果好、去除N與P能力強、工藝設備簡單、運轉(zhuǎn)維護管理方便、能耗低、對負荷變化適應性強、工程建設和運行費用低、出水具有一定的生物安全性、生態(tài)環(huán)境效益顯著、可實現(xiàn)廢水資源化等特點。
利用濕地水生植物處理污水在歐美等發(fā)達國家的應用已經(jīng)頗為廣泛。在丹麥，利用漂浮植物、沉水植物、挺水植物以及草濾帶組成的人工濕地，對控制農(nóng)田徑流污染發(fā)揮污水凈化效應;在英、美、日、韓等國都已建成一批規(guī)模不等的人工濕地。美國有600多處人工濕地工程用于處理污水。日本渡良瀨蓄水池的人工濕地也是一個十分成功的凈化污水的例子。日本渡良瀨蓄水池的人工濕地，是一座設有人工設施的蘆葦蕩，將蓄水池的水引到蘆葦蕩，通過吸附、沉淀及吸收作用，去除水中的氮、磷及浮游植物，達到對水體進行自然凈化的目的。這種凈化過程循環(huán)進行，確保蓄水池水質(zhì)潔凈。渡良瀨人工濕地的人工植被從陸地到水面依次為：杞柳(水邊林)—蘆葦、荻、蓑衣草(濕地植物)—茭白、寬葉香蒲(吸水植物)—荇菜、菱(浮葉植物)，形成了一體的生態(tài)空間。此外，在瑞典、芬蘭、德國、英國等其他發(fā)達國家，都在各自的研究基礎上不斷開發(fā)新型的濕地植物，不斷加強對濕地水生植物治污作用的研究。
我國濕地研究工作起步較晚，對城市濕地水生植物治理水污染作用的研究更是處于開端階段。
3、水生植被的組建及恢復
在湖泊、水庫組建常綠型人工水生植被，使之形成生長期和凈化功能的季節(jié)性交替互補，不僅可以凈化湖泊、水庫內(nèi)的水質(zhì)，而且可以阻止大量的外來污染物進入水體。
多種植物組合比單種植物能更好地對水體凈化。這是因為：不同水生植物的凈化優(yōu)勢不同，有的可以高效地吸收氮，有的卻能更好地富集磷;每種植物在不同時期的生長速率及代謝功能各不相同，由此導致不同時期對氮、磷等營養(yǎng)元素的吸收量也不同，而且隨著植物發(fā)育階段不同，附著于植物體的微型生物群落也會發(fā)生變化。微型生物群落的變化會直接影響植物對水體的凈化率，當多種植物搭配使用時就有利于植物間的取長補短，保持較為穩(wěn)定的凈化效果;多種植物的組合具有合理的物種多樣性，從而更容易保持長期的穩(wěn)定性，而且也會減少病蟲害。
4、消落帶植物修復
消落帶是指水利工程因運行需要調(diào)節(jié)水位消漲或自然水系最高水位線與最低水位線之間形成的消落區(qū)域，一般包括河道堤岸型、湖泊堤岸型和水庫岸坡型3種。水庫消落帶在庫區(qū)水體與陸岸之間形成的巨大環(huán)庫生態(tài)隔離帶，是一種特殊的水陸交錯濕地生態(tài)系統(tǒng)。
消落帶植被能攔截陸岸水土流失帶來的大量泥沙并吸收非點源污染物質(zhì)，減少水庫與河道的淤積與污染;以消落帶植被為主體的消落帶濕地生態(tài)系統(tǒng)能分解吸收庫區(qū)水體中的營養(yǎng)物質(zhì)，減少庫區(qū)的富營養(yǎng)化水平;消落帶生態(tài)系統(tǒng)是河流生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，其健康狀況直接影響到大量生物的生存;消落帶植被有固定河岸的作用，能防止堤坡因河水的沖刷而崩垮。
四、水生植物苗木的市場現(xiàn)狀
從相關資料分析，目前水生植物市場呈現(xiàn)如下特點：
1、銷售量猛增。隨著水景工程與濕地工程的增加，水生植物銷量以25-30%速度。各地的城市水景開發(fā)工程、濕地保護工程住宅小區(qū)水景工程的增加給水生植物創(chuàng)造了一個廣闊的空間，隨著這些水景開發(fā)項目的推進，今后水生植物的需求量必然會持續(xù)增長。
2、資源的多樣性需求 品種開發(fā)已由單一的荷花睡蓮等品種向多品種開發(fā)轉(zhuǎn)變, 市場對品種的選擇空間增大。
3、市場空間擴大。由于環(huán)境建設的深入發(fā)展,受國際濕地保護公約的積極推動,水生植物的應用領域在拓寬。最早水生植物在風景區(qū)、公園中應用較多,逐漸在房地產(chǎn)水景、庭院水景、城市綠化美化方面的應用越來越廣。
4、市場對產(chǎn)品質(zhì)量要求在提高。隨著市場發(fā)育越趨成熟，對產(chǎn)品質(zhì)量的要求也就越高，加上施工企業(yè)之間的競爭激烈，投資方對景觀要求嚴格所以對產(chǎn)品品種的純正、規(guī)格的計量、價格的合理都提出了新的要求。
五、水生植物市場需求
水生植物近年來的需求呈逐年上漲趨勢，市場的興起有多方面的原因，但最主要的原因有如下幾個方面。
1、人工水景 目前，住宅小區(qū)、公共綠地中營造的人工湖、小溪流，出于美化水體及凈化水質(zhì)的需要，種植適量的水生植物已成為設計師常用的手法。隨著人們對環(huán)境美觀的要求不斷提高，各種形式的人造水景將越來越多。水生植物已經(jīng)成為園林綠化工程中的一個充滿生命力的流行主題和嶄新亮點。
2、濕地公園 由于我國在工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進程中生態(tài)環(huán)境遭到嚴重破壞，為恢復生態(tài)環(huán)境，2000年，國家制定并發(fā)布了《中國濕地保護行動計劃》。2003年，我國完成了首次全國濕地資源調(diào)查，國務院于當年批準了《全國濕地保護工程規(guī)劃》。隨著《全國濕地保護工程規(guī)劃》的出臺，各地上馬了一些濕地公園和生態(tài)農(nóng)業(yè)觀光項目。這樣，水生植物的用量不斷增大。
3、污染水體修復 隨著城市建設速度的加快，大量污水、廢水的排放嚴重污染了環(huán)境和水源，造成水質(zhì)日益惡化，水資源日益不足。大量工程實踐表明，水生維管束植物處理法不僅能起到凈化水的作用，還能改善生態(tài)環(huán)境，促進退化水生態(tài)系的恢復，并且具有低投資、低能耗的特點，近年來已成為環(huán)境領域的研究熱點之一。水生植物對污染水體具有不同程度的凈化能力使得水生植物在近年來的環(huán)境治理工程中頻頻出現(xiàn)，這是促進近年來水生植物生產(chǎn)和銷售的另一個重要原因
4、天然河道、湖泊 為改善天然河道及湖泊的景觀，在適宜觀賞的區(qū)域種植各種水生植物。營造生態(tài)景觀，水生植物是不可缺少的材料。
5、人工濕地 為凈化水質(zhì)，或作為污水處理，建立人工濕地是一種低成本的有效手段，同時又具有景觀效應。因此，凈化功能強的水生植物大有用武之地。
6、人工浮島 為了能在深水區(qū)域及潮汐河道中種植水生植物，營造水景，凈化水質(zhì)，采用在人工浮島上種植水生植物已成為一種可行的方案。
7、沉水植物植被 水生植物中沉水植物是一類凈水作用強，有利于水體清澈的品種，具有沉水植物植被的水體生態(tài)才是完備的。隨著水生植物應用的深入，應用范圍將不斷擴大，應用方式也將推陳出新。
六、水生植物苗木市場存在的問題
當前水生植物苗木市場存在的問題主要有以下幾個方面：
1、生產(chǎn)上的盲目性，不作市場調(diào)查的跟風種植。
2、銷售上的無序競爭對多數(shù)企業(yè)傷害極大。
3、植物配置不夠合理，景觀單一，季節(jié)性景觀落差太大。觀賞最佳期僅從初夏至仲秋的半年時間，而在寒冷的冬季，一片荒蕪，這里就反映出一個資源多樣性不足的問題。
4、反季節(jié)栽培的容器苗供不應求?，F(xiàn)在多數(shù)園林綠化工程，都很難在最佳栽培季節(jié)內(nèi)完成，如果能提供高質(zhì)量的容器苗，對“急于求成”的形象工程來說，真是如魚得水。
七、開發(fā)水生植物的建議
1、針對缺少高大的耐濕、耐鹽堿喬灌木，使景觀缺乏層次感的不足，應該適當增加柳樹、水楊、中山彬、池杉、落羽杉、櫸樹、烏桕、水松、楱子、檉柳、水櫟、佛氏尼亞櫟以及常綠或半常綠的蒲葦?shù)确N的繁殖，以彌補市場上的短缺;
2、制訂產(chǎn)品質(zhì)量標準，提高種苗出圃質(zhì)量，樹立名牌意識。通過優(yōu)勝劣汰，重新洗牌，把企業(yè)提升到一個新的高度;
3、強市場調(diào)研，按照市場需求選擇前景好、效益好的開發(fā)品種，跳出大路貨、追求數(shù)量的怪圈;
4、今后，要選擇一些具有較高環(huán)保性、經(jīng)濟上可行、同時可資源化利用的本土水生植物.
5、并進一步完善產(chǎn)業(yè)服務機制，如水景、濕地修復的設計、施工(含種苗供應)、養(yǎng)護，主動地與水景、濕地項目的市場接軌，爭取產(chǎn)銷有機結(jié)合;
八、需要解決的關鍵問題
1、繼續(xù)尋找開發(fā)生物量大、富集污染物能力強的超富集植物，是植物修復技術走向工程應用的首要任務。鑒于超富集植物的專一性(往往只對某種特定的污染物表現(xiàn)出超富集能力)、區(qū)域性強，且大部分仍處于試驗階段，距實際應用還有一定距離，因此，今后應大力開發(fā)適應性強、生物量大、對多種目標污染物具有富集能力的超富集植物。
2、人工浮島技術治理污染水體的植物遴選與組合 據(jù)不完全統(tǒng)計，到目前為止對用于凈化富營養(yǎng)化水體的高等植物進行過研究的有近80余種，主要是一年生或多年生草本植物和花卉等，且利用水生高等植物凈化污水成本低，效果好，簡單易行。由于不同植物的生理特性不同、凈化富營養(yǎng)化水體的效果不同、收獲物的用途或經(jīng)濟價值不一樣，因此選擇出適合環(huán)境特點、具有較高凈化能力、又有一定經(jīng)濟價值的浮床植物或植物組合就是人工生物浮床要解決的關鍵問題之一。
3、水生植物的生長易受季節(jié)的影響，這就要求選擇出喜溫及耐寒的水生植物種類，這樣才能適應不同季節(jié)，達到終年凈化污水的目的;
4、不同條件下水生植物的最優(yōu)選型和最優(yōu)群落配置的研究。
九、投資水生植物效益分析
全社會環(huán)保意識的提高，城鄉(xiāng)經(jīng)濟建設的高速發(fā)展，環(huán)境綠化成本的壓力加大，人居環(huán)境的高標準定位，大面積濕地修復任務繁重，給水生植物產(chǎn)業(yè)提供了絕好的發(fā)展機遇。江蘇省共有濕地5997萬畝，約占省國土面積的39%，是全國濕地資源最為豐富的省份之一。從濕地植物資源來看，江蘇濕地高等植物就有484種。因此，我省的水生植物的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展空間十分巨大。太湖暴發(fā)藍藻危害，這對從源頭上根治太湖環(huán)境，改善水質(zhì)，提出了刻不容緩的要求。目前，江蘇省委省政府提出了建設一帶三網(wǎng)多點的林業(yè)生態(tài)工程，蘇州綜合治理太湖的清淤工程涵蓋140多公里太湖岸線，率先嘗試將防洪大壩恢復為自然生態(tài)濕地，種上各種水生植物。無錫市為治理太湖將在3年內(nèi)投入30億元，總工程量是4.17萬畝。以上僅僅舉江蘇一例，如果放大到全國，在未來的幾年內(nèi)，市場對水生植物的需求量可見一斑。開發(fā)水生植物用于污染水體綠化、美化、凈化，具有廣闊的應用前景，可以“公司+農(nóng)戶”的形式帶動周邊農(nóng)戶共同發(fā)展，必將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益。
十、風險分析
采用水生植物凈化富營養(yǎng)化水體，具有投資少、運轉(zhuǎn)費用低、節(jié)省能源、基本無二次污染等特點。但和所有處理技術一樣，利用水生植物修復富營養(yǎng)化水體也存在其自身局限性。如處理時間長、占地面積大及受氣候影響嚴重等。水生植物的生長受風、濕度、溫度、光照等氣候條件的影響，具有一定的區(qū)域性，適宜的風速和濕度會影響污染物的揮發(fā)及植物的蒸騰作用，光照、溫度的變化對植物的光合作用及光合產(chǎn)物的運輸、分布至關重要，進而影響根分泌物的含量與組成，最終影響植物的修復效果。因此，水生植物修復選擇植物宜因地制宜，首選生長在受污水體中的原生植物，既治理了受污水體，又恢復了水體自身的自然生態(tài)系統(tǒng)。同時亦可引種外來物種，但其對當?shù)厮w的適應性及修復效果尚需進一步研究論證。
十一、結(jié)論
我國水污染問題尤其突出，主要表現(xiàn)在城市污水處理率低以及湖泊海洋富營養(yǎng)化等方面。利用水生植物凈化污水具有投資、維護和運行費用低，管理簡便，污水處理效果好，可改善和恢復生態(tài)環(huán)境、回收資源和能源以及收獲經(jīng)濟植物等諸多優(yōu)點，特別適合小城市污水處理和富營養(yǎng)化湖泊治理。水生植物處理系統(tǒng)工藝包括人工濕地、植物凈化塘、水域浮床等，這些處理系統(tǒng)在城市污水、富營養(yǎng)化水體、工業(yè)廢水凈化方面均表現(xiàn)出良好的效果，引起國內(nèi)外的關注。水生植物修復技術具有投資、維護和運行費用低,管理簡便，處理效果好，可改善和恢復生態(tài)環(huán)境，回收資源和能源以及收獲經(jīng)濟植物等優(yōu)點。水生植物修復富營養(yǎng)化水體在理論上是可行的，在實踐上也是可操作的。隨著研究的深入與技術的完善,水生植物在解決水體富營養(yǎng)化方面將有更廣闊的前景。水生植物修復技術作為一種綠色技術將會有更加廣闊的發(fā)展天地，發(fā)展水生植物苗木有著良好的應用和市場前景。
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