1.城市公園水體污染原因
通過對國內城市公園的調查分析,發現公園的水體污染具有三點共同之處,即污染源類似、污染物基本相同、都缺乏綜合防治污染的措施。水體污染主要來自以下幾個方面:①臨近水體的民居、餐廳、廁所等的生活污水;②水邊植物的代謝殘留物;③游人隨手丟棄的垃圾雜物;④公園植物施加的化肥農藥;⑤初雨攜帶的地面植物表面的塵埃等有害物質;⑥游艇等公園娛樂設施的直接接觸污染??傊?,雖然各地情況不同,排入水中的污染物種類略有差異,但以上污染源的污染物基本上可劃分為四大類:植物性營養類有機物、油脂石油類有機物、人工合成且難于降解的有機物、重金屬類。
2.水生植物凈化水質的機理
通過種植水生植物凈化水質,是利用許多水生植物特別是水生維管束植物能夠大量吸收營養物質,或降解轉化有毒有害物質為無毒物質的性質。在廢水或受到污染的天然水體中種植大量耐污染凈化較強的水生高等植物,使其通過自身的生命活動將水中的污染物質分解轉化或富集到體內,然后除去,恢復水域中的養分平衡;同時通過水生植物的光合作用放出氧氣,增加水中溶解氧含量,從而改善水質,減輕或消除水污染。
2.1植物自身的性狀和抗性能力
水生植物由于長期生活在一種缺氧、弱光的環境中,本身的形態解剖結構上形成特殊性狀。根、莖、葉形成完整的通氣組織,保證器官和組織對O2的需要;葉片呈肉質,如香蒲表皮有厚角質層,柵欄組織發達,污染點處的根、莖、葉表皮細胞排列緊密等結構能抵抗因污染受害而引起的同化功能下降、水分過分蒸騰,增強了香蒲植物的耐污性和抵抗力。
2.2植物的吸收、富集作用
水生植物根系發達,利于吸收水中物質。植物吸收污染物后,尤其是重金屬離子、農藥和其他人工合成有機物等,便富集、固定在體內或土壤中,減少水體中污染物量。研究表明,Pb, Zn進入香蒲體內,主要積聚在皮層細胞中的細胞壁上,只有少量進入原生質,可見細胞壁對重金屬有較高的親和力。香蒲植物吸收廢水中的重金屬時,吸收能力大小依次是根>地下莖>葉,并且按照一定的比例從生境中吸取各種元素,形成新的動態平衡,防止對某元素吸收過多而引起毒害。當水生植物被運送出水生生態系統時,被吸收的營養物質隨之從水體中輸出,從而達到凈化水體的作用。
2.3水生植物的沉降、吸附和過濾作用
生長旺盛的水生植物,根系發達,與水體接觸面積大,形成密集的過濾層。如香蒲的地下莖和根形成縱橫交鍺的地下莖網,水流緩慢時重金屬和懸浮顆粒被阻隔而沉降,防止其隨水流失。同時又在其表面進行離子交換、整合、吸附、沉淀等,不溶性膠體為根系勤附和吸附,凝集的菌膠團把懸浮性的有機物和新陳代謝產物沉降下來。浮水植物發達的根系與水體接觸面積很大,能形成一道密集的過濾層,當水流經過時,不溶性膠體會被根系粘附或吸附而沉降下來,特別是將其中的有機碎屑沉降下來。
2.4生化作用
水生植物可通過向水體中釋放化感物質來抑制浮游植物的生長。研究表明,這是其在水體生態系統中競爭營養、光照和空間等資源時取得優勢的有效策略。光合作用產生的氧氣(O2)和大氣中的O2直接輸送到植株各處,并向水中擴散;一方面根系通過釋放O2,氧化分解根系周圍的沉降物;另一方面使水體底部和基質土壤形成許多厭氧和好氧小區,為微生物活動創造條件,進而形成“根際區”。這樣,植物代謝產物和殘體及溶解的有機碳給濕地中的菌落提供食物源;同時,大量微生物在基質表面形成灰色生物膜,增加了微生物的數量和分解代謝的面積,使植物根部的污染物(富集或沉降下來的)被微生物分解利用或經生物代謝降解過程而去除。富營養化水體中,也可依靠水生植物根莖上的微生物使反硝化菌、氨化菌等加速轉化過程,便于水生植物的吸收與利用,減少底泥向水體中的營養鹽釋放。
2.5對浮游藻類的競爭抑制作用
富營養化嚴重的水體中,藻類瘋長,水質惡化。栽種水生植物后,同浮游藻類競爭營養物質以及所需的光熱條件,同時分泌出抑藻物質,破壞藻類正常的生理代謝功能,迫使藻類死亡,以防止其帶來的毒素。這樣可以提高水體透明度,改善水中的DO含量,促進沉水植物與共生菌的生長,進一步凈化水質。
一般而言,在水生植物凈化水質的系統中,廢水中污染物的生物凈化有以下兩種主要途徑: ①被水生植物通過體內降解轉化為無害物質所除去(這類污染物主要是有機化合物);②被水生植物吸收,富集到體內,然后通過人工收獲植物除去(這類污染物主要是礦質營養和重金屬元素)。
3城市公園水體凈化植物選擇的主要原則
3.1 適地適種
利用水生植物來凈化水體,“使人與環境、生物與環境、生物與生物、社會經濟發展與資源環境以及生態系統與生態系統之間協調發展”是它的重要特點,特別是將人類作為系統的一個組成部分而不是獨立于外。 同時不同地區具有不同的環境背景,存在地域的差異和特殊性等,因此優先選用本土植物, 慎重引入外來植物, 避免引發生物安全性問題。
3.2具有抗逆性
由于水生的植物根系長期浸泡在水中并接觸濃度較高且變化較大的污染物, 因此, 選用的水生植物應具有抗逆性,即耐污能力, 耐鹽能力, 抗凍、抗熱能力, 抗病蟲害能力強的物種, 有助于水體生態系統的健康穩定發展。
3.3凈化能力強
污水中的化學需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、總氮(TN)、總磷(TP)和非離子氨等主要是靠附著生長在水生植物根區表面及附近的微生物去除的, 因此選擇選用根系發達、莖葉茂密的植物,一方面是植物的生物量較大, 另一方面是植物體內污染物的濃度較高。
3.4觀賞性
水體是城市公園景觀的重要組成部分,因此選擇具有較高觀賞性的植物,通過合理的群落配置,營造富有詩情畫意、環境優雅的濕地植物景觀。
3.5綜合利用價值高
資源化程度高,即植物便于再利用,如作飼料、肥料、沼氣、藥材等。
4.結語
與其他物理、化學及工程的方法相比,利用水生植物凈化受污染城市公園水體有顯著的優越性。其成本低、對環境擾動小,有利于保護和改善原有環境,有較高的美化環境的價值,治理污染時可以收獲植物和生物能源,獲得更好的經濟效益;同時,水生植物的應用也是現代園林景觀水景設計的重要內容設計之一,具有較大的優勢:(1) 水生植物的姿態、色彩及清香,加強了水體的空間感和美感,還具有凈化水體的生態作用;(2)植物材料和后期養護管理成本低廉;(3)水生植物在水面上的配置可以豐富水體的景觀空間層次、環境的色彩對比、景物輪廓的起伏與節奏變化,從而增添景觀的意境;(4)水生觀賞植物成活率高。由于水中的環境較陸地上穩定得多,所以水生植物對環境和氣候的反應沒有陸生植物敏感;(5)水生植物的繁殖能力強,特別是營養繁殖可稱得上容易、迅速,短期內便可蔓延成片,易于成景。
因此,要因地制宜,結合景觀特色和水生觀賞植物的生態習性,在營造自然的溪流、瀑布、水池等水景的同時,配置多種水生觀賞植物,既可以增添園林景觀的情趣,又具有水源凈化涵養的生態功能,從而充分的發揮。