黑臭流域解析：沉水植物对水质改善的作用机理

查看全部 · 发表于 2021-6-16 10:40:19

沉水植物作为初级生产者，在水生态系统中起着重要作用，重建沉水植物群落结构被认为是修复富营养化水体的有效手段。

1、对氮、磷营养盐的控制

氮、磷是植物生长的必需营养元素。长势良好的水生植物可使水体中总氮、总磷含量明显降低。

沉水植物除了通过根、叶吸收水体中的氮、磷及控制水体中营养盐浓度外，还可在光合作用过程中产生氧气扩散到根际并进入沉积物，影响沉积物氮、磷的循环。

相关研究表明，沉水植物覆盖的区域中，氧气可以渗透至沉积物表层20 mm处，而在无沉水植物覆盖的区域，氧气的渗透深度仅4 mm；沉积物中的Fe2+在沉水植物根际氧化作用下形成Fe3+,并与PO43--P形成铁-磷复合体,抑制磷从沉积物释放到水体中。同时，沉水植物通过促进沉积物-水界面的反硝化作用，还原硝酸盐，释放出分子态氮(N2)或一氧化二氮(N2O)，减少水体中的氮营养盐。

研究表明，苦草(Vallisneria L.)、黑藻(Hydrilla verticillata L.)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、伊乐藻(Elodea nuttalli)、狐尾藻(Myriophyllum L.)、菹草(Potamogeton crispus L.)均能有效去除水体中的氮、磷等营养盐含量,其中以苦草效果最好。

金鱼藻、伊乐藻、眼子菜(Potamogeton L.)、狐尾藻、苦草等沉水植物通过叶片吸收等方式，对水体中总磷具有较好的去除效果，尤其在春季和秋季，金鱼藻对水体中总磷的去除率高达92.00%，且对总溶解性磷的去除率也高达90.93%。

在太湖梅梁湾的生态修复工程区中，沉水植物的根系吸收作用和化学反应促进作用使沉积物总氮、总磷营养盐分别由修复前(2003年)的7 043、1 370 mg/kg降低至2 929、352 mg/kg。

2、提高水体透明度

沉积物再悬浮会直接影响水体的透明度，而沉水植物可以减缓水流速度和风力，并且通过根部固定沉积物，抑制再悬浮。同时，沉水植物还可作为悬浮物的捕获器，促进沉降，进而提高水体透明度。

Horppila等进行为期83 d的研究发现，在沉水植物金鱼藻和钝叶眼子菜(Potamogeton obtusifolius)生长的区域，表层沉积物再悬浮量为793 g(DW)/m2，而在无沉水植物生长的区域，表层沉积物再悬浮量为1 701 g(DW)/m2。

研究发现沉水植物覆盖率大于30%的湖泊能够长期维持清水态，而沉水植物覆盖率小于30%的湖泊则再度发展为浊水态湖泊。

在沉水植物生长的区域，通过沉积物再悬浮带入水体中的磷元素含量为11.8 mg/(m2·d)，无沉水植物生长区域的磷元素含量为24.5 mg/(m2·d)。由此可知，在缺乏沉水植物的富营养化湖泊中，沉积物再悬浮会导致水体磷营养盐浓度增加。

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