湿地植物在污水处理中的作用及机理分析

2021-02-25王春晖

科技经济导刊 2021年3期

王纯，王春晖，程旭

（辽宁工程技术大学环境科学与工程学院，辽宁阜新 123000）

1.引言

自然环境中的湿地由水、土壤以及相关的植物构成。湿地内部的生态环境一般都由水资源长期控制，并且具有较高的活性。当前社会中，为了能够调节自然界的生态平衡，人工湿地的使用频率也在逐步增高。这种人工湿地能够在自然湿地原有的基础上掺杂一些煤渣或者砂石等介质，并根据当地的实际情况选择最为适合的湿地植物种植在污水处理系统当中。具有良好透性的水是构成人工湿地的基础，各种类型的微生物能够调节水环境中的平衡。同时，湿地植物是此种人造自然环境中的重点构成元素。为了能够形成良好的生物链，一般情况下还会放入一些无脊椎动物或者是有脊椎动物。为此，相关工作人员应该深切感知到自身所肩负的重要责任。及时进行工作理念的革新。根据当地的实际情况选择最为适合的湿地植物。这样才能够更好地让植物在人工湿地中发挥其应有的作用，利用其内部的各种生化反应处理水环境中的污染物，吸附有害物质。同时植物根部的氧气还能够维系微生物。湿地植物还能够释放出一定的酶类物质，并且可以维持水的传输力。

2.湿地植物在污水处理工作中的正面影响

2.1 湿地植物具有良好的吸附和富集能力

受到污染的水族盐中含有大量的氮元素和磷元素。这两种元素是植物生长过程中必须吸收的元素。植物在处理这两种元素的时候，主要通过对其的吸收和同化，将其转化为自身需要的物质。这一过程主要是通过植物的根系实现的。大量的氮元素在被植物吸收后能够有效合成植物生长所必需的蛋白物质和核酸物质。不仅如此，带元素还能够促进植物内部生成，比如叶绿素以及辅酶元素等，这些都是帮助植物健康生长的重要元素。另外，废水当中含有的磷元素也能够被湿地植物所吸收。磷元素能够促进植物内部生产出更多的ATP 物质，并且能够促进DNA 的合成，还能够形成磷脂等有机物质。

实体植物本身具有很多的类型。生根植物在成长的过程中能够利用其根部直接在土壤中吸收和同化氮元素或者磷元素，而浮水植物本身并不具有发达的根系。所以这类植物在吸收有机物质的时候，只能从水中吸收相关的营养物质。经过研究可以发现，当污水浓度比较低的时候，人工湿地中无论是否种植湿地植物，整个生态系统中的氮元素含量没有差别。但是随着污水中氮元素浓度的不断提升，种植湿地植物的湿地环境能够拥有更好的氮元素去除效果。在这些湿地植物当中，石菖蒲这种植物吸收氮元素的能力是最强的。由此可见，选择适合的湿地植物对于整个湿地生态环境而言都是极为重要的工作。通过一些学者的研究，可以发现湿地环境中的氧元素含量是较低的。受到消化反应的限制，植物去除氮元素的主要方式是通过呼吸作用实现的。

2.2 湿地植物具备传氧、强化微生物的功能

在湿地环境中，微生物的存在对于生态循环来讲具有重要的作用。微生物能够最先对水环境中的污染物进行稀释和降解。因此，人工湿地在构造的过程中也应该注重观察整个环境中微生物的种群类型和存在数量。这样才能够为人工湿地的健康成长提供足够量的分解者。但是由于湿地环境的特殊性，微生物生存必不可少的氧元素含量实际上是很低的。导致很多微生物在极其严苛的状态下艰苦生存。在缺氧的情况下，微生物并不能够进行正常的呼吸作用。因此湿地植物的种植对于微生物而言是极为重要的。这是由于湿地植物的根部以及进步具有较为完善的通气系统。即便是在缺氧的环境中，由于植物具有这种特殊的形态结构，也能够将光合作用顺利进行下去。并且可以将氧气传输到根系部位。这样不仅能够让植物在缺氧的环境中健康生存，还能够为微生物提供源源不断的氧气。通过一些学者研究可以明显发现，具有植物的湿地环境内部的微生物含量要远远高于没有湿地植物的环境。发达的植物根系还能够分泌一些特殊物质，能够帮助氮细菌的生长，从根本上促进了氮元素和磷元素的吸收。

很多植物都能够促进微生物的生长。尤其是植物的根系，不为能够为微生物提供适合的生存环境。不仅如此，植物通过内部的生化反应还能够将一些糖类以及酸类物质释放到土壤当中。这些都能够为微生物提供适宜的生存条件。其中，卢伟床系统根系部位的微生物数量能够达到108 个每克。即便季节改变，这一数据信息也不会产生明显的变化。污水中存在的氨氮。也能够通过硝化细菌等微生物得到处理。湿地植物的存在便能够让这类微生物健康生存。不仅如此，湿地植物还能够通过一系列的生化反应产生酶类物质。如过氧化物酶、硝酸还原酶等。这些酶类物质都能够具有净化水资源的能力。

3.湿地植物初然水资源污染物的作用机理

3.1 湿地植物具有去氮磷作用

在湿地环境中，但元素一般情况下会以两种形态存在，一种是有机氮元素，一种是无机氮元素。氮元素的主要循环方式如图1 所示。污水中含有的有机氮元素能够通过微生物的一系列作用。转化为氨氮。因此处理污水中的无机氮元素对于工作人员来讲是重点关注的问题。氨氮实际上是湿地植物成长过程中不可或缺的元素。能够帮助植物在内部合成有机氮。在一定的条件下，硝化细菌也能够将氨氮元素转化为硝化氮状态。但是消化作用并不能够彻底改变氮元素的存在状态。所以反硝化作用进行是至关重要的。反硝化作用一般情况下只能在厌氧的条件下顺利进行。根据湿地植物的特性可以了解到，湿地植物的根系部位存在两种区域，一种是好氧区，一种是厌氧区。这些区域可以为不同的硝化细菌提供了必要的生存条件。让这种微生物能够在湿地中顺利进行各种生化反应。进而实现氮元素的去除效果。

在污水中还存有很多的磷元素。主要的存在形态为正价的磷酸盐。除此之外还有聚磷酸盐和有机磷。其中很大一部分的聚磷酸盐都可以被水解。有机磷也能够通过一系列的矿化反应得到分解。这些过程都是通过聚磷菌的作用所实现的。由此可见，聚磷菌的存在对于处理污水中的磷元素具有极为重要的价值。不仅如此，水生植物本身也能够对磷元素具有很好的吸收作用。尤其是植物的叶子部位对磷元素的吸收效率更高。虽然水生植物对磷元素的吸收速度并不是很快。但此种生化过程处于不可逆的状态。也就是说，被吸收掉的磷元素不会再释放出来。这对于污水处理工作而言是极为重要的。

图1 氮元素的主要循环方式

3.2 湿地植物能够有效处理有毒有害物质

植物在处理重金属物质的时候，可以运用多种作用机理。通过稳定作用、富集作用或者是摄取和吸收都能够对重金属物质加以处理。不仅如此，植物还能够通过挥发作用或者是甲基化反应等达到相应的目的。在这些作用机理当中，植物的稳定只能够在极短的时间内将重金属元素去除掉。而植物的呼吸作用可以在此基础上发挥更为巨大的优势。就目前的情况来看，各个学者更加关注。汞元素以及硒元素的处理。很多湿地植物都能够吸收硒元素，并将其转化为可以挥发的状态。这样能够显著降低土壤中的毒性物质。通过研究可以发现，对于某些金属化合物而言，植物通过一系列的生化反应能够将其中的有害物质去除掉。一般情况下，植物会通过两种方式吸收重金属物质。一种是利用细胞壁内部的空间对其进行吸收，另一种则是运用细胞膜的渗透作用将重金属物质吸收。植物的细胞在经过一些螯合作用以及生物转化能力将重金属物质吸收。经过研究发现，很多植物的根系都能够形成一种铁锰氧化物膜。这种生物膜能够有效吸收重金属元素。在一定的条件下可以削弱污染物的活性。当外界条件发生变化时，这种生物膜还能够分解污染物。切实达到净化水资源的目的。