论文部分内容阅读
摘要：本文简要阐述了植物在人工湿地处理系统中的作用，介绍了人工湿地中植物的类型，并分析了人工湿地中植物的筛选与配置原则，对人工湿地处理系统中植物的筛选配置具有一定的意义。
关键词：人工湿地 植物 选择
Research on the selection and deployment of plants in constructed wetland wastewater treatment system
Abstract: The function of plants was illustrated in this paper. Then, several types of wetland plants were introduced. Lastly, we discussed how to select and deploy these plants. This may have a certain significant to the constructed wetland system.
Keywords: constructed wetland; plants; selection
中图分类号：U664.9+2
前言
人工湿地污水处理系统可利用自然生态系统中物理、化学和生物等因素协同作用而实现污水净化[1]，它是一种基于自然或半自然净化系统的污水处理技术[2]。它能够通过湿地系统中的植物生长以减少废水中的化学需氧量（COD）、生物需氧量(BOD)、氮(N)、磷(P)、固体悬浮物和部分重金属 [3-6]。人工湿地系统具有建造和运行费用便宜、易于维护、抗冲击负荷能力强、管理方便等优点[7]。按照人工湿地中污水流动方式的不同可分为表面流人工湿地、潜流人工湿地和垂直流人工湿地[8]。
植物是人工湿地系统的核心部分，是去除水中污染物的关键。湿地植物的选择和配置不仅会影响污水处理效果，而且对景观、生态等也有重要影响。
1植物在人工湿地中的作用
湿地植物是水陆交错地带中生态系统的一个重要的组成部分,在水体修复,维持生态平衡和生物多样性上具有重要作用。在人工湿地的应用中湿地植物也起着非常重要的作用。
1.1去除废水中的营养物质和有害物质
湿地植物能直接吸收利用污水中的营养物质和有害物质。湿地植物通过吸收、吸附和富集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。
1.2抑藻作用
许多研究表明湿地植物对水花生、水浮莲、满江红、紫萍、浮萍和水葫芦等有抑制作用[10]。其克制机制主要表现在资源竞争抑制、生化克制、物理效应等。
1.3景观价值
在设计人工湿地时,可将水景、绿化以及人文景观相协调,筛选湿地植物时还可以将景观要求列为一项被选择的标准。使人工湿地一年四季植物生长茂盛,郁郁葱葱,以取得景观与净化水质兼得的效果。
2 人工湿地植物类型
人工湿地的植物类型主要有
2.1漂浮植物
漂浮植物中常用作人工湿地系统处理的有水葫芦、大薸、水芹菜、李氏禾、浮萍、水蕹菜、豆瓣菜等。漂浮植物的特点有：①生命力强，对环境适应性好，根系发达；②生物量大，生长迅速；③具有季节性休眠现象④生育周期短，主要以营养生长为主，对N的需求量最高。
2.2根茎、球茎及种子植物
这类植物主要包括睡莲、荷花、马蹄莲、慈姑、荸荠、芋、泽泻、菱角、薏米、芡实等。它们或具有发达的地下根茎或块根，或能产生大量的种子果实，多为季节性休眠植物类型，一般是冬季枯萎春季萌发，生长季节主要集中在4-9月。这类植物具有以下特点：①耐淤能力较好，适宜生长在淤土层深厚肥沃的地方，生长离不开土壤；②适宜生长环境的水深一般为40-100 CM左右；③具有发达的地下块根或块茎，其根茎的形成对P元素的需求较多，因此，对P的吸收量较大；④种子果实类植物，其种子和果实的形成需要大量的P和K元素。
2.3 挺水草本植物类型
这类植物包括芦苇、茭草、香蒲、旱伞竹、皇竹草、藨草、水葱、水莎草、纸莎草等，为人工湿地系统主要的植物选配品种。这些植物的共同特性在于：①适应能力强，或为本土优势品种；②根系发达，生长量大，营养生长与生殖生长并存，对N和P、K的吸收都比较丰富；③能于无土环境生长。根据植物的根系分布深浅及分布范围，可以将这类植物分成四种生长类型，即深根丛生型、深根散生型、浅根丛生型和浅根散生型。
3 人工湿地植物的选用配置原则
人工湿地植物的选用配置应遵循以下原则：
3.1植物应具有良好的生态适应能力和生态营建功能
构建人工湿地选择物种的适地适钟原则包括适应当地的气候条件、地形条件和人文景观条件。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[11]。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。
3.2植物应具有很强的生命力和旺盛的生长势，即具有抗逆性
（1）抗冻、抗热能力
由于污水处理系统是全年连续运行的,故要求水生植物即使在恶劣的环境下也能基本正常生长,而那些对自然条件适应性较差或不能适应的植物都将直接影响净化效果。例如北方地区四季分明,冬季气温较低,植物生长受到一定影响。因此,应该在广泛调查的基础上,优先利用当地原有水生生物种类,对于引进的物种可以在开展实验研究后再作出选择。
抗病、虫害能力
污水生态处理系统中的植物易滋生病虫害,抗病虫害能力直接关系到植物自身的生长与生存,也直接影响其在处理系统中的净化效果。
耐盐能力
根据实际情况的需要, 如在盐沼地区若需要选用人工湿地技术, 那么必须考虑选择耐盐能力强的植物物种。
3.3植物的根系发达且年生长期长，最好是冬季半枯萎或常绿植物
选用根系发达、茎叶茂密的植物。污水中的BOD5 、COD、TN、TP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, 因此应选择根系比较发达的物种。
人工湿地处理系统中常会出现因冬季植物枯萎死亡或生长休眠而导致功能下降的现象，因此，应着重选用常绿冬季生长旺盛的水生植物类型。
3.4易管理
管理简单、方便是人工湿地生态污水处理工程的主要特点之一。若能筛选出净化能力强、抗逆性相仿,而生长量较小的植物,将会减少管理上尤其是对植物体后处理上的许多麻烦。
3.5美化景观
由于城镇污水的处理系统一般都靠近城郊,同时面积较大,故美化景观也是必须考虑的。
4 结论与展望
人工湿地是一种与生态环境结合能力较强的污水处理技术，对面源污染、工农业污染和生活污水等都有较好的处理作用，已得到了较多应用。在实际的工程应用中，应对湿地植物的选择配置进行深入的研究，以达到既具有高效的污水处理率又能美化景观、保护生态环境的目的。
参考文献
[1] 张洪刚, 洪剑明.人工湿地中植物的作用. 湿地科学. 2006,4(2): 146-154.
[2] Fetter C WJr , Sloey W E , Spangler F L.Potential replacement of septic tank drain fields by artificial marsh wastewater treatment systems. Ground Water [M],1976 , 14 (6) :396 - 401.
[3] 张鸿, 陈光荣, 吴振斌, 等. 两种人工湿地中氮, 磷净化率与细菌分布关系的初步研究. 华中师范大学学报 (自然科学版). 1999, 33(4): 575-578.
[4] 阳承胜, 蓝崇钰和束文圣. 重金属在宽叶香蒲人工湿地系统中的分布与积累. 水处理技术. 2002, 28(2): 101-104.
[5] 廖新俤和骆世明. 人工湿地对猪场废水有机物处理效果的研究. 應用生态学报. 2002, 13(1): 113-117.
[6] 张甲耀, 夏盛林, 邱克明, 等. 潜流型人工湿地污水处理系统氮去除及氮转化细菌的研究. 环境科学学报. 1999, 19(3): 323-327.
[7] 白晓慧, 王宝贞, 余敏, 等. 人工湿地污水处理技术及其发展应用. 哈尔滨建筑大学学报. 1999, 32(6): 88-92.
[8] 籍国东, 孙铁珩和李顺. 人工湿地及其在工业废水处理中的应用. 应用生态学报. 2002, 13(2): 224-228.
[9] 由文辉.蓝藻水华的毒性及其生物控制[ J].生物学通报,1994,6(29): 8~9.
[10]段昌群.植物对环境污染的适应与植物的微进化[J].生态学杂志,1995,14(5):43-50.
关键词：人工湿地 植物 选择
Research on the selection and deployment of plants in constructed wetland wastewater treatment system
Abstract: The function of plants was illustrated in this paper. Then, several types of wetland plants were introduced. Lastly, we discussed how to select and deploy these plants. This may have a certain significant to the constructed wetland system.
Keywords: constructed wetland; plants; selection
中图分类号：U664.9+2
前言
人工湿地污水处理系统可利用自然生态系统中物理、化学和生物等因素协同作用而实现污水净化[1]，它是一种基于自然或半自然净化系统的污水处理技术[2]。它能够通过湿地系统中的植物生长以减少废水中的化学需氧量（COD）、生物需氧量(BOD)、氮(N)、磷(P)、固体悬浮物和部分重金属 [3-6]。人工湿地系统具有建造和运行费用便宜、易于维护、抗冲击负荷能力强、管理方便等优点[7]。按照人工湿地中污水流动方式的不同可分为表面流人工湿地、潜流人工湿地和垂直流人工湿地[8]。
植物是人工湿地系统的核心部分，是去除水中污染物的关键。湿地植物的选择和配置不仅会影响污水处理效果，而且对景观、生态等也有重要影响。
1植物在人工湿地中的作用
湿地植物是水陆交错地带中生态系统的一个重要的组成部分,在水体修复,维持生态平衡和生物多样性上具有重要作用。在人工湿地的应用中湿地植物也起着非常重要的作用。
1.1去除废水中的营养物质和有害物质
湿地植物能直接吸收利用污水中的营养物质和有害物质。湿地植物通过吸收、吸附和富集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。
1.2抑藻作用
许多研究表明湿地植物对水花生、水浮莲、满江红、紫萍、浮萍和水葫芦等有抑制作用[10]。其克制机制主要表现在资源竞争抑制、生化克制、物理效应等。
1.3景观价值
在设计人工湿地时,可将水景、绿化以及人文景观相协调,筛选湿地植物时还可以将景观要求列为一项被选择的标准。使人工湿地一年四季植物生长茂盛,郁郁葱葱,以取得景观与净化水质兼得的效果。
2 人工湿地植物类型
人工湿地的植物类型主要有
2.1漂浮植物
漂浮植物中常用作人工湿地系统处理的有水葫芦、大薸、水芹菜、李氏禾、浮萍、水蕹菜、豆瓣菜等。漂浮植物的特点有：①生命力强，对环境适应性好，根系发达；②生物量大，生长迅速；③具有季节性休眠现象④生育周期短，主要以营养生长为主，对N的需求量最高。
2.2根茎、球茎及种子植物
这类植物主要包括睡莲、荷花、马蹄莲、慈姑、荸荠、芋、泽泻、菱角、薏米、芡实等。它们或具有发达的地下根茎或块根，或能产生大量的种子果实，多为季节性休眠植物类型，一般是冬季枯萎春季萌发，生长季节主要集中在4-9月。这类植物具有以下特点：①耐淤能力较好，适宜生长在淤土层深厚肥沃的地方，生长离不开土壤；②适宜生长环境的水深一般为40-100 CM左右；③具有发达的地下块根或块茎，其根茎的形成对P元素的需求较多，因此，对P的吸收量较大；④种子果实类植物，其种子和果实的形成需要大量的P和K元素。
2.3 挺水草本植物类型
这类植物包括芦苇、茭草、香蒲、旱伞竹、皇竹草、藨草、水葱、水莎草、纸莎草等，为人工湿地系统主要的植物选配品种。这些植物的共同特性在于：①适应能力强，或为本土优势品种；②根系发达，生长量大，营养生长与生殖生长并存，对N和P、K的吸收都比较丰富；③能于无土环境生长。根据植物的根系分布深浅及分布范围，可以将这类植物分成四种生长类型，即深根丛生型、深根散生型、浅根丛生型和浅根散生型。
3 人工湿地植物的选用配置原则
人工湿地植物的选用配置应遵循以下原则：
3.1植物应具有良好的生态适应能力和生态营建功能
构建人工湿地选择物种的适地适钟原则包括适应当地的气候条件、地形条件和人文景观条件。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[11]。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。
3.2植物应具有很强的生命力和旺盛的生长势，即具有抗逆性
（1）抗冻、抗热能力
由于污水处理系统是全年连续运行的,故要求水生植物即使在恶劣的环境下也能基本正常生长,而那些对自然条件适应性较差或不能适应的植物都将直接影响净化效果。例如北方地区四季分明,冬季气温较低,植物生长受到一定影响。因此,应该在广泛调查的基础上,优先利用当地原有水生生物种类,对于引进的物种可以在开展实验研究后再作出选择。
抗病、虫害能力
污水生态处理系统中的植物易滋生病虫害,抗病虫害能力直接关系到植物自身的生长与生存,也直接影响其在处理系统中的净化效果。
耐盐能力
根据实际情况的需要, 如在盐沼地区若需要选用人工湿地技术, 那么必须考虑选择耐盐能力强的植物物种。
3.3植物的根系发达且年生长期长，最好是冬季半枯萎或常绿植物
选用根系发达、茎叶茂密的植物。污水中的BOD5 、COD、TN、TP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, 因此应选择根系比较发达的物种。
人工湿地处理系统中常会出现因冬季植物枯萎死亡或生长休眠而导致功能下降的现象，因此，应着重选用常绿冬季生长旺盛的水生植物类型。
3.4易管理
管理简单、方便是人工湿地生态污水处理工程的主要特点之一。若能筛选出净化能力强、抗逆性相仿,而生长量较小的植物,将会减少管理上尤其是对植物体后处理上的许多麻烦。
3.5美化景观
由于城镇污水的处理系统一般都靠近城郊,同时面积较大,故美化景观也是必须考虑的。
4 结论与展望
人工湿地是一种与生态环境结合能力较强的污水处理技术，对面源污染、工农业污染和生活污水等都有较好的处理作用，已得到了较多应用。在实际的工程应用中，应对湿地植物的选择配置进行深入的研究，以达到既具有高效的污水处理率又能美化景观、保护生态环境的目的。
参考文献
[1] 张洪刚, 洪剑明.人工湿地中植物的作用. 湿地科学. 2006,4(2): 146-154.
[2] Fetter C WJr , Sloey W E , Spangler F L.Potential replacement of septic tank drain fields by artificial marsh wastewater treatment systems. Ground Water [M],1976 , 14 (6) :396 - 401.
[3] 张鸿, 陈光荣, 吴振斌, 等. 两种人工湿地中氮, 磷净化率与细菌分布关系的初步研究. 华中师范大学学报 (自然科学版). 1999, 33(4): 575-578.
[4] 阳承胜, 蓝崇钰和束文圣. 重金属在宽叶香蒲人工湿地系统中的分布与积累. 水处理技术. 2002, 28(2): 101-104.
[5] 廖新俤和骆世明. 人工湿地对猪场废水有机物处理效果的研究. 應用生态学报. 2002, 13(1): 113-117.
[6] 张甲耀, 夏盛林, 邱克明, 等. 潜流型人工湿地污水处理系统氮去除及氮转化细菌的研究. 环境科学学报. 1999, 19(3): 323-327.
[7] 白晓慧, 王宝贞, 余敏, 等. 人工湿地污水处理技术及其发展应用. 哈尔滨建筑大学学报. 1999, 32(6): 88-92.
[8] 籍国东, 孙铁珩和李顺. 人工湿地及其在工业废水处理中的应用. 应用生态学报. 2002, 13(2): 224-228.
[9] 由文辉.蓝藻水华的毒性及其生物控制[ J].生物学通报,1994,6(29): 8~9.
[10]段昌群.植物对环境污染的适应与植物的微进化[J].生态学杂志,1995,14(5):43-50.