人工湿地中水生植物的作用和选择_吴建强
人工湿地植物的功能与选择
人工湿地植物的功能与选择人工湿地是一种模拟自然湿地的人工生态系统，可用于处理废水、改善水质、保护生态环境等多种目的。
在人工湿地中，植物是不可或缺的组成部分，其具有多种功能，并且不同的植物适用于不同的湿地类型和处理目标。
本文将讨论人工湿地植物的功能与选择，以期提供有关人工湿地植物选用的一些指导原则。
首先，人工湿地植物在净化水质方面发挥着重要作用。
植物通过根系吸收水中的营养物质，从而减少水域中的富营养化现象。
其中，沼生植物是一类常见的人工湿地植物，拥有较高的生物量和生活力。
它们的根系具有丰富的表面积，能有效吸附废水中的氮、磷等营养物质，并将其转化为自身生长所需的营养物。
此外，沼生植物的茎叶能提供充足的氧气，促进水中微生物的分解和去除有机物质。
除了净化水质，人工湿地植物还能发挥其他生态功能。
首先，湿地植物能够抵御水体中的波浪侵蚀，保护岸线和堤坝的完整性。
湿地植物的根系具有良好的抓固性能，能够稳定土壤结构，降低波浪冲击力。
其次，湿地植物能够提供栖息地和食物源，吸引鸟类、鱼类等野生生物栖息繁衍。
一些湿地植物还具有药用价值，如菖蒲、紫菀等，被广泛用于中药制剂。
人工湿地植物的选择应根据湿地类型、处理目标以及植物的生态特性来确定。
例如，普通芦苇适应广泛，是一种常用的湿地植物，适合处理高浓度有机物质的废水。
其他一些湿地植物，如蔓榆、黑杨等，具有耐盐碱、抗氧化等特性，适合处理含盐水或工业废水。
另外，植物的生活史特点也需要考虑，如生长速度、生命周期等。
对于需要快速覆盖和处理效果的湿地项目，可选择生长速度较快的湿地植物，如芦苇等。
而对于长期维护和监测的湿地项目，可以选择长寿命的湿地植物，如黑杨等。
在人工湿地植物的种植过程中，还需注意一些技术要点。
首先，需要选择适宜的植株来源，如苗圃或种植点附近野生繁殖的植株。
其次，对于湿地植物的种植与管理，应注意栽植密度、根系保护、适时修剪等方面。
栽植密度的选择不仅关系到植物的生长状态和养分利用效率，还影响到底部栖息生物的分布和入侵水生植物的可能性。
人工湿地植物的作用和选择
人工湿地植物的作用和选择环科1101 牛海鹏人工湿地是一种新型的污水处理模式,是以污水处理为目的的人工设计建造和监督控制的与沼泽类似的地面。
其设计和建造是通过对湿地自然生态系统中的物理、化学和生物作用的优化组合而进行的,也正是利用这3种作用的协同关系进行的废水处理,使水质得到不同程度的改善,同时通过营养物质和水分的生物地球化学循环,促进绿色植物的生长,实现污水的资源化和无害化。
植物是人工湿地的核心,不但可以去除污染物,还可以促进污水中营养物质的循环和再利用,同时还能绿化土地,改善区域气候,促进生态环境的良性循环。
1植物在人工湿地中的作用湿地植物能通过吸收、吸附和富集等作用去除污水中的污染物,包括对氮、磷的吸收利用及对重金属的吸附和富集。
徐德福等的研究表明,种植美人蕉、菩提子、凤眼莲和芦苇的湿地,对氮、磷去除率分别是10.91%～59.32%和50.13%～87.26%〔1〕进行城镇污水处理试验中发现,种植水烛和灯心草的人工湿地中氮、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%,可见水烛和灯心草吸收利用了污水中部分的氮和磷。
污水中的氮以有机氮和无机氮两种形式存在,其中无机氮作为植物生长过程中不可缺少的营养物质,能以离子形式(NH+4和NO-3)被植物吸收利用;部分有机氮被微生物分解成氨氮后,也能被植物吸收利用。
当植物从污水中吸收氮元素后,将氮元素合成植物蛋白质等有机氮,最后通过对植物的收割将它们从湿地系统中去除。
对风车草净化生活污水的实验表明,每克干重风车草能净吸收污水中2.25mg氮。
无机磷也是植物必需的营养元素,废水中的无机磷在植物吸收及同化作用下可转化成植物的ATP、DNA、RNA等有机成分,然后通过植物的收割而移去。
通过建立小试系统,对有植物湿地系统和无植物湿地系统进行了比较研究,结果表明有植物湿地系统春夏季平均磷的去除率在60%以上,即使在冬季也能达到40%以上,出水总磷浓度达到或低于国家地面水三级标准,处理效果接近二级生化处理厂,而且出水水质稳定,冬季仍能正常运行,而无植物湿地系统磷的去除率仅为28%植物通过根部直接吸收水溶性重金属,还能通过改变根际环境来改变污染物的化学形态,达到降低或消除重金属污染物化学毒性和生物毒性的作用。
人工湿地植物的功能与选择
人工湿地植物的功能与选择人工湿地植物的功能与选择人工湿地是一种模拟自然湿地生态系统的建筑结构，通过设计和种植适宜的湿地植物，能够有效净化水质、改善生态环境。
人工湿地植物在湿地生态系统中起着至关重要的作用，其功能与选择是设计一个成功湿地系统的关键因素。
人工湿地的功能主要有水质净化、生态修复、生态景观等。
首先，人工湿地植物通过吸收水中的营养物质，如氮、磷等，减少了水中的富营养化物质的含量。
湿地植物的根系能够吸收水中的溶解氧，改善了水体的通气状况，减少了水中的藻类和浮游生物的生长。
其次，湿地植物可以吸收重金属和有机污染物，起到了水质净化的作用。
湿地植物的根系提供了丰富的微生物生境，这些微生物能够降解有机污染物，净化水体。
此外，湿地植物还为湿地生态系统提供了良好的栖息地，吸引了许多鸟类、昆虫等动物，丰富了湿地生态景观。
选择合适的人工湿地植物至关重要。
在人工湿地设计中，植物的选择应根据湿地的性质、设计要求和当地的气候条件等因素来确定。
首先，植物要选择适应湿地环境并具有耐寒性的物种。
在常年湿润的湿地中，可以选择芦苇、香蒲等湿生植物，它们具有耐水浸泡和泥浆侵蚀的能力。
而在季节性湿地中，应选择耐旱的物种。
其次，植物的生长特性也是选择的重要考虑因素。
一般来说，植物的生长速度快、生命力强、适应性广、根系发达的物种更具有优势。
例如，中国传统的湿地植物箬竹，它生长迅速，根系发达，能够吸收大量的水中营养物质。
最后，植物的景观效果也是选择的考虑因素之一。
人工湿地不仅要具备功能，还要具备良好的景观效果，能够与周围环境和谐地融合在一起。
除了上述的一些常见湿地植物外，还有一些特定功能的植物也十分适合用于人工湿地系统。
例如，苦草是一种适应盐碱地的植物，可用于海水淡化厂的人工湿地系统中。
乌苏里异燕麦是一种适应低温和强风环境的植物，可用于北方地区的人工湿地系统中。
水葫芦、象草等浮萍类植物能够快速繁殖，能够有效控制水体中的营养盐含量。
在人工湿地建设中，植物的养护和管理也是非常重要的。
《2024年人工湿地中水生植物的作用和选择》范文
《人工湿地中水生植物的作用和选择》篇一一、引言人工湿地作为一种自然与人工相结合的生态系统，对于改善水质、净化水体和生态修复具有重要作用。
其中，水生植物作为人工湿地的重要组成部分，不仅在生态系统中发挥着关键作用，而且对于提高水质、维护湿地生态平衡具有不可替代的作用。
本文将详细探讨人工湿地中水生植物的作用及选择。
二、水生植物在人工湿地中的作用1. 净化水质水生植物通过吸收、吸附、富集等生物化学过程，能够有效地去除水中的氮、磷等污染物，降低水体的富营养化程度，从而改善水质。
此外，水生植物还能通过根系分泌的特殊物质抑制有害藻类的生长，维持水体的生态平衡。
2. 提供生态栖息地水生植物为水生动物提供了栖息、繁殖和觅食的场所，有助于维护湿地生态系统的生物多样性。
同时，水生植物还能为鸟类、昆虫等提供食物和栖息地，有助于维持生态系统的稳定性。
3. 调节气候水生植物通过蒸腾作用，能够增加湿地的湿度，调节局部气候。
此外，水生植物还能减缓地表径流，降低洪峰流量，减轻洪水对湿地的冲击。
三、水生植物的选择在选择人工湿地中的水生植物时，需要综合考虑植物的生态习性、生长速度、耐污能力、观赏价值等因素。
以下是一些常用的水生植物及其特点：1. 耐污型水生植物耐污型水生植物具有较强的耐污能力和适应性，能够在污染严重的水体中生长，如芦苇、菖蒲、水葱等。
这些植物能够有效地吸收和富集水中的氮、磷等污染物，降低水体的富营养化程度。
2. 观赏型水生植物观赏型水生植物具有较高的观赏价值，能够为人工湿地增添美景，如荷花、睡莲、紫鸭跖草等。
这些植物不仅能够净化水质，还能为人们提供优美的视觉享受。
3. 综合性水生植物综合性水生植物在净化水质、提供生态栖息地、调节气候等方面都具有较好的表现，如香蒲、灯芯草等。
这些植物的生长速度适中，耐污能力较强，是人工湿地中较为理想的选择。
四、结论人工湿地中的水生植物在净化水质、提供生态栖息地、调节气候等方面发挥着重要作用。
人工湿地中水生植物的作用和选择
人工湿地中水生植物的作用和选择人工湿地是一种模拟自然湿地生态系统的人工建筑，其具有净化水质、提供生态服务和保卫生物多样性等重要功能。
而水生植物作为人工湿地的重要组成部分，扮演着重要的角色。
本文将探讨。
一、水生植物在人工湿地中的作用1. 净化水质水生植物在人工湿地中通过吸纳养分和吸附悬浮颗粒物等方式，有效地净化水质。
起首，水生植物具有很强的吸纳能力，能够吸纳水中的氮、磷等营养物质，防止过度富营养化现象的发生。
其次，水生植物的根系能够吸附悬浮颗粒物，降低水中悬浮物的浓度，使水质更澄莹透亮。
2. 保持水体稳定水生植物的根系可以稳固地抓住湿地底部的土壤，保持水体的稳定。
这对于防止水体的冲刷和泥沙的淤积至关重要。
此外，水生植物的叶子和茎干也能够减缓水流速度，降低水体的能量，进一步保持水体的稳定。
3. 提供栖息地人工湿地中的水生植物为各种水生生物提供了宽敞的栖息地。
它们的茎叶提供了栖息、觅食和繁殖的场所，使得湿地成为了各种动物的故里。
同时，水生植物通过茂盛的生长也为水生生物提供了丰富的食物资源。
4. 增进生物多样性水生植物的存在增进了湿地生态系统的生物多样性。
湿地是许多物种的栖息地，而水生植物是这个生物多样性的基础。
它们为湿地中的昆虫、鱼类、鸟类等提供了丰富的食物资源，形成了复杂的食物链和生态网络。
二、人工湿地中水生植物的选择水生植物的选择对于人工湿地的效果至关重要。
以下是一些适合选择的水生植物：1. 管理型水生植物管理型水生植物是指具有较强适应性和生长能力，且能够便利地控制其遮盖范围的植物。
例如，香蒲、蒲草、芦苇等，它们的根系发达，生长快速，不仅能够有效吸纳营养物质，还可以控制湿地景观的形态。
2. 净化型水生植物净化型水生植物是指能够有效净化水体的植物。
例如，菱角、鸢尾、水毛茛等，它们的叶片表面和茎具有较强的吸附能力，能够吸附大量的悬浮颗粒物和有害物质，净化水体。
3. 虹吸型水生植物虹吸型水生植物是指根系具有虹吸效应的植物。
水生植物在湿地生态系统中的作用
水生植物在湿地生态系统中的作用水生植物是湿地生态系统中的重要组成部分，它们扮演着关键的角色，对湿地生态系统的稳定和生态平衡起着重要作用。
本文将重点介绍水生植物在湿地生态系统中的作用，并探讨其对环境、生物多样性和人类的影响。
水生植物对湿地生态系统的环境起着重要的调节作用。
水生植物能够吸收水中的营养物质，并将其中的有机物分解为无机物，进而降解水体中的污染物质，净化水质，使水质保持清澈透明。
水生植物的根系能够固定土壤，减少水流冲刷，保持湿地的稳定性。
水生植物的叶片及茎部也能够阻挡水流，减缓水流速度，降低洪涝的风险，减少水土流失。
水生植物能提供棲息地，为湿地中的动物提供食物和栖息地，丰富湿地的生物多样性。
水生植物对湿地生态系统的生物多样性保护、维持和促进起着重要作用。
湿地是生物多样性的重要栖息地之一，而水生植物作为湿地中的主要植被类型，不仅为湿地中的动植物提供栖息地和食物，而且通过其独特的生长环境为湿地生态系统中的生物提供了广泛的生存空间，各类水生植物组成了独特的湿地植被群落，维系着湿地生态系统的稳定性和完整性。
湿地植物通过氧化作用提供氧气，同时通过光合作用，能够吸收二氧化碳，减少温室气体排放，对气候变化的缓解有所帮助。
湿地中的水生植物还可以有效地净化水质，维护水体中微生物、浮游动植物的生态平衡，并丰富了湿地的生态景观。
水生植物对人类生活和经济产出也有积极的影响。
水生植物对湿地的生态平衡和稳定性的维护，有利于维持地区水源的稳定，减轻洪涝灾害的风险，对农业生产具有重要意义。
水生植物本身也是重要的生态资源，在药用、食用、观赏和工艺制作等方面都有一定的应用价值。
湿地生态旅游和休闲观赏也受到水生植物的绿化景观的吸引。
水生植物在湿地生态工程和生态修复中有利用潜力。
在湿地污染修复中，通常可以利用水生植物对化学污染物的吸收蓄积，以提高水体净化效果。
水生植物在湿地生态系统中发挥着多方面的作用，不仅是湿地生态系统中的重要组成部分，更是维持湿地生态系统的稳定性和完整性的关键因素。
人工湿地植物的功能与选择
人工湿地植物的功能与选择在城市化进程快速发展的同时，人工湿地越来越被重视并广泛应用于处理城市污水和改善水环境质量。
而人工湿地植物，作为人工湿地中最重要的组成部分之一，在净化水质、保护生态环境、提供生态服务等方面发挥着重要的作用。
人工湿地植物的功能主要有以下几个方面：1. 污水净化功能：人工湿地植物通过根系吸附、吸收、降解有害物质，如重金属、氨氮等，减少水体中的污染物质浓度。
植物的根系可以提供生物膜，附着微生物吸附或降解有机物质，促进水体中溶解氧的增加，从而改善水质。
2. 水体调蓄功能：人工湿地植物可以吸收水体中的过剩养分，减少水体中的富营养化现象，防止水体中的藻类大量繁殖，并降低水体中的悬浮物质，改善水体的透明度。
同时，植物的根系可以增强土壤的保水能力，减少水体排放量的波动，达到水体调蓄的功能。
3. 生态保护功能：人工湿地植物能够提供适宜的生境环境，吸引和滋养各种水生生物，保护水生生物多样性。
湿地植物可以提供多样的栖息地，为水生生物的繁殖和生长提供良好的环境。
同时，湿地植物还能提供食物链的起点，为湿地中的动物提供食物，维持生态平衡。
在选择人工湿地植物时，需要考虑以下几个因素：1. 适应能力：选择能够适应湿地环境的植物品种。
湿地环境特点包括湿润、潮湿、湿地淤泥土壤等，需要选择能够适应这些环境的植物品种。
2. 生长速度：选择生长速度适中、能够迅速生长并形成稳定根系的植物。
这样可以更快地建立起稳定的湿地植物群落，提高湿地的处理效果。
3. 水质适应性：选择能够耐受一定程度水质污染的植物。
湿地在处理污水时，水质会发生变化，有些植物对污染物的耐受能力较强，具有较好的适应性。
4. 多样性：选择具有多样性的植物种类。
不同植物具有不同的根系特点和功能，搭配使用可以提高湿地的处理效果。
常见的人工湿地植物包括芦苇、香蒲、菖蒲、蕨类等。
这些植物具有根系发达、能够吸附和吸收有害物质的特点，是人工湿地中的主要植物类型。
此外，一些水生植物如睡莲、荷花等也常被用于人工湿地的修建。
水生植物在人工湿地中的应用
水生植物在人工湿地中的应用[摘要]：人工湿地治理污水已经成为当前污水处理的一次革命，水生植物作为污水处理系统的重要组成部分和湿地景观的重要造景元素，成为污水处理革命成败的关键。
文章阐述了在人工湿地营建中水生植物的选择、配置，及应用现状中存在的问题。
[关键词]：水生植物; 人工湿地; 选择与配置; 应用随着工业的不断发展，水污染的日益加剧，污水环境治理的问题成为了目前社会的焦点。
人工湿地作为一种污水生物处理技术，因其具有独特的优势，而得到广泛的应用。
其中，水生植物在这个过程中扮演了重要的角色。
首先水生植物的应用达到了污水净化的目的，与此同时水生植物的景观营造也是人工湿地中的一道靓丽独特的风景线。
因此科学的选择和配置水生植物对人工湿地系统和景观的营建具有极其重要的意义。
1. 人工湿地概述湿地，作为地球上具有多种功能的生态系统，可以沉淀、排除、吸收和降解有毒物质，使潜在的污染物转化为资源，因而被誉为“地球之肾”。
人工湿地是在天然湿地的净化功能基础上，参与人为因素的一种由人工将砾石、砂、土壤、煤渣等介质按一定比例构成的底部封闭并有选择性的植入水生植物的污水处理系统。
利用系统中基质一水生植物一微生物的物理、化学、生物的三者协同作用，通过基质过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污水的高效净化。
2. 水生植物概述水生植物是指生长在水体、沼泽地的植物，包括草本和木本植物。
目前国内通用的分类方法是把水生植物分为4类:（1）挺水植物。
挺水植物是指茎叶挺出水面的水生植物。
常见的有荷花、千屈菜、菖蒲、香蒲、黄菖蒲、燕子花、慈姑、芦苇、灯心草、蒲苇等。
（2）浮叶植物。
浮叶植物是指叶片浮在水面的水生植物。
常见的有凤眼莲、王莲、睡莲、萍蓬草、芡实等。
（3）漂浮植物。
漂浮植物的根不生于泥中，植株部分漂浮于水面之上，部分悬浮于水里。
如满江红、水鳖、浮萍等。
（4）沉水植物。
沉水植物的整个植株全部没于水中，或仅有少许叶尖或花露于水面。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第21卷第1期2005年1月水资源保护W ATER RES OURCES PROTECTI ON V ol.21N o.1Jan.2005 基金项目:国家“十五”重大科技专项(2003AA601070);水利部科技创新重点项目“生物生态技术处理新沂河污水示范工程研究”.作者简介:吴建强(1977—),男,江苏宜兴人,硕士研究生,研究方向为环境规划管理与评价.E 2mail :wutong7779@ 人工湿地中水生植物的作用和选择吴建强,阮晓红,王 雪(河海大学环境科学与工程学院,江苏南京 210098)摘要:综述国内外有关人工湿地水生植物在污水净化过程中的作用及其选择的研究成果,提出了人工湿地系统水生植物有待进一步研究的问题。
人工湿地水生植物的主要作用为:吸收利用和吸附富集污染物质、传输氧到湿地系统、为微生物提供栖息地、维持系统的稳定、积累有机物质。
人工湿地系统要选择栽种耐污能力强、去污效果好、适合当地环境、根系发达、有一定经济价值的水生植物。
关键词:人工湿地;污水处理;水生植物中图分类号:X824 文献标识码:A 文章编号:1004Ο6933(2005)01Ο0001Ο06Selection and function of aquatic plants in constructed w etlandsWU Jian 2qiang ,RUAN Xiao 2hong ,WANG Xue(College o f Environmental Science and Engineering ,Hohai Univer sity ,Nanjing 210098,China )Abstract :The effects and selection of aquatic plants in constructed wetlands during the process of wastewater purifying is expounded in detail.And the issues to be further studied on aquatic plants in the constructed wetland system are presented.The main functions of aquatic plants in constructed wetlands include assimilating ,utilizing ,ads orbing and enriching pollutants ,transmitting oxygen to the constructed wetland system ,providing habitat for microorganisms ,maintaining the stability of system ,and accumulating organic substances.Aquatic plants planted in the constructed wetlands should be those with high tolerance against pollution ,g ood decontamination efficiency ,developed root system ,and those has economic value and fit for local area.K ey w ords :constructed wetland ;wastewater treatment ;aquatic plants 人工湿地是依据土地处理系统及水生植物处理污水的原理,由人工建立的具有湿地性质的污水处理生态系统。
采用人工湿地(constructed wetlands )净化污水始于1953年德国的Max Planck ,该研究所的Seidel 博士在研究中发现芦苇能去除大量有机和无机物[1]。
20世纪60年代末,Seidel 与K ickuth 合作并由K ickuth 于1972年提出了根区理论[2],该理论的提出掀起了人工湿地研究与应用的热潮,标志着人工湿地作为一种独具特色的新型污水处理技术正式进入水污染控制领域。
现在国外已广泛运用人工湿地处理市政、工业、农业和城市暴雨径流废水技术[3],而在我国这些都处于起步阶段。
人工湿地具有以下特点[4～6]:投资省,运行费用低,出水水质好,具有较强的氮、磷处理能力,运行维护管理方便,管理水平不高,并能和稳定塘联合用于高纯度废水处理或者废水三级处理。
前人对人工湿地中水生植物的研究报道大多着眼于某一种或某几种植物的某一或某几个方面。
本文在前人所做工作的基础上,对人工湿地中水生植物的作用及其选择作一个较为系统和全面的阐述。
1 水生植物的作用介质、水生植物和微生物是人工湿地的基本构成[7]。
其中,水生植物是其特点所在,也是湿地处理系统最明显的生物特征,它是人工湿地的主要组成部分,并在其中起着重要作用。
其作用主要体现在:・1・①吸收利用、吸附和富集作用;②氧的传输作用;③为微生物提供栖息地;④维持系统的稳定;⑤有机物的积累作用。
另外,水生植物还具有美观可欣赏性、可以通过收割回收以达到一定经济效益、可作为介质所受污染程度的指示物、有助于酶在湿地系统的扩展等作用。
1.1 吸收利用、吸附和富集作用水生植物能直接吸收利用污水中的营养物质,供其生长发育。
废水中的有机氮被微生物分解与转化,而无机氮(氨氮)作为植物生长过程中不可缺少的物质被植物直接摄取,合成蛋白质与有机氮,再通过植物的收割而从废水和湿地系统中除去。
无机磷也是植物必需的营养元素,废水中的无机磷在植物吸收及同化作用下可转化成植物的ATP、DNA、RNA 等有机成分,然后通过植物的收割而移去[8]。
生根植物直接从砂土中去除氮磷等营养物质,而浮水植物则在水中去除营养物质[4]。
许多根系不发达的沉水植物,例如金鱼藻属(Ceratophyllum)也能直接从水中吸收营养物质[4]。
大型挺水植物的茎和叶以及浮水植物的根还可以用来减缓水流速度和消除湍流,以达到过滤和沉淀砂粒、有机微粒的作用[4]。
有人在城镇污水处理试验中发现[9],种植水烛(Typha angustifolia)和灯芯草(Juncus eff 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%,可见水烛和灯芯草吸收利用了污水中部分的氮和磷物质。
在海涂,芦苇(Phragmites australis)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[10]。
池杉(Taxodium ascendens)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[11]。
水生植物还能吸附、富集一些有毒有害物质,如重金属铅、镉、汞、砷、钙、铬、镍、铜、铁、锰、锌等,其吸收积累能力为:沉水植物>飘浮植物>挺水植物,不同部位浓缩作用也不同,一般为:根>茎>叶,各器官的累积系数随污水浓度的上升而下降[12～15]。
研究认为,植物对有毒有害物质的吸收以被动吸收为主,增加植物和废水的接触时间,可增强植物对其的去除率[16～19]。
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(Cyperus alternifolius)能吸收富集水体中30%的铜和锰,对锌、镉、铅的富集也在5%～15%[20]。
E llis等[21]的研究结果表明,湿地中宽叶香蒲(Typha latifolia)和黑三棱(Spargnium 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。
芥菜(Brassis juncea)根际附着大量的细菌后,能加速硒的富集和挥发[22]。
高粱(Azospirillum brasilense)也能利用根际细菌加速硝酸盐、钾和磷酸盐的富集[23]。
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的[24,25]。
1.2 氧的传输作用湿地环境对很多微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[26]。
人工湿地中污染物所需要的氧主要来自大气自然复氧和植物输氧。
有研究表明,水生植物的输氧速率远比依靠空气向液面扩散速率大,植物的输氧功能对人工湿地降解污染物好氧的补充量远大于由空气扩散所得氧量。
植物输氧是植物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[27]。
输送过程以及氧在湿地中的分布状态如图1所示(以芦苇床为例)[28,29]。
这种输氧作用使根毛周围形成一个好氧区域,其中好氧生物膜对氧的利用使离根毛较远的区域呈现缺氧状态,更远的区域则完全厌氧。
这种连续呈现好氧、缺氧、厌氧的状态,相当于许多串联或并联的A/A/O 处理单元,这样植物在为湿地系统输氧的同时,还可以通过硝化、反硝化作用及微生物对磷的过量积累作用使氮、磷从废水中去除。
因此,水生植物在人工湿地去除铵、亚硝酸盐、硝酸盐、磷酸盐、SS和BOD 等方面间接或直接地起着重要作用[4]。
图1 湿地中氧的分布及植物输氧过程通常人工湿地的输氧能力T0在5～45gO2/(m2・d)・2・之间,一般为20gO 2/(m 2・d )。
处理过程的需氧量R 0可以用式(1)进行估算。
植物的供氧能力P 0可以用式(2)来估算[30]。
R 0=115Q (S 0-S a )(1)P 0=A s T 0(2)式中:R 0为处理过程的需氧量,gO 2/d ;Q 为流量,m 3/d ;S 0为进水BOD 5质量浓度,mg/L ;S a 为出水BOD 5质量浓度,mg/L ;P 0为处理过程的需氧量,gO 2/d ;A s 为湿地床面积,m 2;T 0为植物的输氧能力,gO 2/(m 2・d )。
人工湿地中植物根毛的释放氧气也有助于在好氧情况下湿地中物质的传递和变化,如图2所示[28,29]。
图2 植物根毛释放氧气作用下湿地中的物质传递及变化过程1.3 为微生物提供栖息地微生物是人工湿地净化污水的主要“执行者”,它们把有机质作为丰富的能源,将其转化为营养物质和能量。
人工湿地中微生物的种类和数量是极其丰富的,因为人工湿地水生植物的根系常形成一个网络状的结构,并在植物根系附近形成好氧、缺氧和厌氧的不同环境,为各种不同微生物的吸附和代谢提供了良好的生存环境,也为人工湿地污水处理系统提供了足够的分解者。
很多湿地的大型挺水植物在水中部分能附生大量的藻类,这也为微生物提供了更大的接触表面积[4]。