摘 要:人工湿地水体受到人为因素、环境等因素的影响,污染情况越来越严重,自身净化功能遭到了破坏,生态和观赏功能难以体现。水生植物能够改善水质,提升水生态系统的稳定性。本文阐述了人工湿地景观水体的污染现状及原因,以及常见的治理方法,分析水生植物对水体的影响,以重庆彩云湖国家湿地公园为例,研究如何利用水生植物来提升水体生态系统的稳定性。
关键词:水生植物;人工湿地公园;生态修复
中图分类号:X52 文献标识码:A DOI:10.11974/nyyjs.[1**********]
1 人工湿地景观水体的污染及治理概述
1.1 人工湿地景观水体的污染现状和原因
人工湿地景观水体是指对天然的水体进行改造,或者是完全人工施工的封闭或者半封闭的水体,景观水体的主要功能是观赏、娱乐以及美化环境。例如,重庆璧山观音塘湿地公园、重庆彩云湖国家湿地公园、重庆涪江国家湿地公园等。
旅游区、风景名胜区、城市公园、私人庭院、校园、高档小区以及各类厂矿企业等为人工湿地景观水体存在的主要地方,这些人工湿地景观水体大多肩负着美观和生态两种功能。但是,景观水体本身的特征以及外界环境、人为因素等的影响,大多数的景观水体都受到了不同程度的污染,部分景观水体更是污染了周围的环境,给周边的游客、居民带来了负面影响,对周边的生态环境造成了污染。根据我国相关统计数据得知,我国有超过90%的公园水体受到了不同程度的污染,水体脏乱发黑、发臭,水体富营养化严重。目前城市公园中的水体水质的调查结果都显示,水质存在富营养化的特征,且水体中的磷盐和氮盐含量较高。我国湖泊中的水体水质富营养化程度不断加深,大多数的湖泊水质都为四类、劣四类甚至是劣五类。湖泊通过清淤、换水等方法缓解水质,但即使是处理过后的水体,水质仍然属于富营养化。
人工湿地景观水体不仅要具备景观的特质,还要具备调节生态环境的功能,但是受到整体环境、人为因素等原因的影响,水质不断恶化。目前,水体污染的原因主要包括3个方面:人工湿地景观水体大多为封闭或者半封闭的状态,水体流动缓慢,甚至有的是静止的水体。水体的面积较小,自身的净化能力较弱,需要人工处理。即使部分面积较大的景观水体,如重庆璧山观音塘湿地公园、重庆彩云湖国家湿地公园等,由于这些湖泊是浅水性湖泊,湖底容易沉积各类污染物,治理的难度较大;人工湿地景观水体作为人工建造或者是人工改造的水体,水体的形状、驳岸、岸边的坡度以及池底的形式在设计中会存在各种问题,影响了景观水体的蓄水能力和流动能力,导致水体的流动缓慢、甚至呈现出死水的问题;人工湿地景观水体周边人类的活动频繁,因此外在污染源较多,人为因素给水体带来了污染,例如,生活垃圾、污水以及工业污水等,都是破坏水体生态平衡的重要因素。
1.2 人工湿地景观水体污染治理方法
人工湿地景观水体的污染治理要研究水体受污染的程度以及造成污染的原因,从而针对性的进行治理修复,实现治理的最优化。目前,全球对景观水体的治理和修复方法主要分为3种,分别是物理修复、化学修复以及生物-生态修复,以上3种修复方法都涉及多种技术手段,同时各有优劣。
另外,根据景观水体需要修复位置的不同,水体的修复方法包括原位修复技术和异位修复技术,而人工湿地景观水体的修复大多采用异位修复技术。不管是采取何种修复方法,都存在一定的弊端。因此,在治理修复人工湿地景观水体时,要充分调研水体的污染源以及污染的程度,结合多种修复手段,结合人工湿地景观水体的景观和生态功能,制定出短期和长期的治理修复目标,对设计的修复方案进行优化和调整。同时,人工湿地景观水体的治理要注重提高水体自身的净化能力,从而促进水体的生态平衡,保持持续性的稳定状态。
2 种植水生植物对水体水质的影响
2.1 吸收水体中的污染物
水体中的水生植物能够直接吸收并且利用污水中的各类营养物质,污水中的有机氮被微生物分解并转化,无机氮是水生植物生长中重要的营养物质,植物吸收无机氮后,合成蛋白质、有机氮,而收割水生植物可将有机氮、无机氮从人工湿地水体中除去。污水中的无机磷也是水生植物生长中的营养物质,植物吸收、同化无机磷,转化成植物的有机成分,最终可通过收割植物除去无机磷。生根的植物除去砂土中的氮磷物质,浮水植物能够去除水中的营养物质。大型挺水植物的茎和叶、浮水植物能够过滤沉淀砂石和有机微粒。
2.2 微生物的降解作用
微生物能够将人工湿地景观水体中的有机物质转化成营养物质,而人工湿地水体中的微生物的种类和数量非常庞大。由于人工湿地景观水体中的植物根系形成了网络状,植物根系周围形成了厌氧、缺氧和好氧三种环境,不同类型的微生物能够分别进行吸附和代谢的工作,从而更好的分解水中的营养物质,促进人工湿地景观水体形成良好的污水处理系统。
2.3 吸附、沉降作用
人工湿地景观水体中的植物还能够吸附有毒有害物质,包括重金属等,且沉水植物的吸附和沉降能力高于漂浮植物和挺水植物,植物的不同部位的吸附沉降能力也具有较大的差别。景观水体中的植物能够较好的吸收、吸附污染物,水体的净化能力得到提高。另外,水生植物能够通过生化作用分解消除水底的沉降污染物,利用光合作用分解污染物,而植物的根系部位为微生物提供降解环境,促进污染物的排除。
2.4 对藻类生长的抑制作用
水生植物与浮游藻类之间进行光照、营养物质以及生长空间的竞争,减缓浮游藻类的生长。浮叶植物以及漂浮植物遮挡了浮游藻类生长需要的光照,同时有些水生植物能够分泌出导致浮游藻类死亡的物质,最终减少水体中的浮游藻类,促进水体的净化功能。
2.5 水生植物景观设计
人工湿地景观具备观赏和生态两种功能,水生植物的设计也要考虑到观赏和生态两种功能,因此要进行合理的设计。在设计水生植物时,要充分结合湖床的形状设计,根据水位由浅到深的原则,分别种植挺水植物、浮叶植物以及沉水植物和漂浮植物。例如,种植荷花时,要做好控制管理,防止荷花蔓延,要留出一定的空间种植睡莲等,保证空间的层次化。在景观水体的边沿要种植挺水植物,美化湖岸的线条。沉水植物种植时需要设置围栏,防止占据太大空间,同时要注意收割,既能够保持植物的生长,保证美观,同时提升景观水体的生态平衡。 2.6 人工湿地对水体生态的影响
人工湿地能够净化水质且调节生态,我国各地的气候条件千差万别,部分地区干燥雨少,湖中常常出现水少的现象,不利于水生植物的生长以及当地生态环境的平衡,人工湿地能够改善并且缓解水平衡。建造人工湿地系统,能够在冬季少水的情况下,为公园供水提供保障,促进水体生态环境的平衡。
2.7 水体生态的多样性变化
由于我国对生态环境的重视,目前我国大多数的人工湿地景观水体都基本保持平衡状态,以往的脏乱得到了改善,一年四季不仅水质好,同时水生植物的存在,更具备了观赏的价值,且鱼虾等水生动物也有了更好的生存环境,部分湖中还出现了底栖生物,形成了完整的生态系统。水生植物提升了水质,形成了良好的生态环境,而好的生态环境则孕育了水生植物和动物,促进了生态环境的可持续发展。
3 应用水生植物进行生态修复时需注意的问题
3.1 季节性明显
水生植物修复景观水体时体现了较强的季节性特征,夏季修复效果最佳,冬季修复较差。主要是由于冬季品种较少,冬季植物对水体的污染净化效果较差,观赏价值也次于夏季。在种植水生植物时,要充分考虑到冬季和夏季的区别,可结合常绿植物或者是耐水湿能力的常绿品种,保持冬季的水体修复功能。
3.2 综合考虑各种因素,确保生态修复效果
使用水生植物修复人工湿地景观水体时,要根据景观水体的污染程度、污染源以及当地水生植物的生长特点、气候、水纹和岸边植物设计水生植物。不同的水生植物具有对不同污染物的吸收能力,不同植物之间也存在相生相克,因此要综合考虑不同植物之间的合理搭配,形成生态与观赏兼具的植物景观系统。
3.3 加强养护管理,谨防二次污染
水生植物多数能够大面积繁衍,一旦疏于养护管理,会出现疯长、蔓延的情况,例如水芹菜、水花生、野茭白等都会对水体造成不同程度的侵害。因此,必须要对水生植物进行定期收割、处理,冬季可以对部分水生植物进行剪除,防止蚊蝇的泛滥以及水体发黑发臭等。
4 水生植物生态修复技术的应用实例
4.1 重庆市彩云湖国家湿地公园概况
重庆市重庆彩云湖国家湿地公园占地107hm2,位于科技城中心,具有生态保护、防洪减灾、休闲娱乐、科普教育以及园林景观等多重功能。该人工湿地公园的重要风格为立体湿地,溪流、梯田以及池塘的搭配突出了彩云湖的立体特点。而梯田不仅具有田园风光特点,同时还起到了清水、净化的作用。湿地公园的净水系统包括塘床生态系统、厌氧沉淀池以及水生植物生态圈等。出于生态和观赏的需要,桃花溪、彩云湖和梯田形成了完整的生态圈,水生植物沉淀、吸附、分解水体中的污染物,改善水质,保持生态的平衡。
4.2 湿地公园中水生植物的种类组成
彩云湖国家湿地公园中的水生植物主要有6种,分别属于5科,包括3种漂浮类水生植物、1种浮水类水生植物和2种沉水类水生植物。选择的水生植物以香蒲、芦苇、水菖蒲、荷花、睡莲等常见植物为主。这些常见植物既能够较好的生长,适应当地的环境气候,同时由于人们熟知这些植物,具备较好的观赏价值。
4.3 湿地公园植物床中水生植物的生态功能
彩云湖国家湿地公园种的水生植物主要芦苇、伞草以及香蒲、荷花、茭白等植物。芦苇拥有较强的输氧能力,茭白能够吸收氮磷等物质。两者的结合能够较好的处理污染物。同时,芦苇还能够分解水中的污染物,处理好富营养化的水体,克制浮游藻类的生长。荷花、睡莲等植物则能够较好的分解、除去氮磷物质,还能够净化水质,使水更为清澈。香蒲能够净化富营养水体,去除水中的重金属污染物。伞草的根系发达,管理较为容易,具有较好的观赏价值。该湿地公园种植多品种的植物,既能够起到净化水质的作用,同时还能够达到观赏的目的。
5 结语
人工湿地景观水体大多肩负着美观和生态两种功能。但是,景观水体本身的特征以及外界环境、人为因素等的影响,大多数的景观水体都受到了不同程度的污染,对周边的生态环境造成了污染。湿地景观水体处理种,水生植物的成本较低,后期的养护管理也相对容易,同时水生植物能够达到保持水体生态长期稳定的目的。在水生植物设计中,要充分结合湿地景观的气候、形状、具体地理环境等,综合性的考虑,实现生态与观赏功能一体化。人工湿地景观水生植物种植后,要定期维护管理,避免水生植物的疯长、肆虐,保持水体生态环境的可持续发展。
参考文献
[1] 元颖,王娟.水生植物在园林植物中的应用[J].中国高新技术企业,2010(15)
[2] 陈丽娟.园林景观中水生植物的应用[J].价值工程,2010(12)
[3] 陈飞平,廖为明.浅议园林水景中水生植物的应用[J].安徽农业科学,2006(10)
[4] 李尚志,唐永琼.利用水生植物对污染水体进行生态修复[J].深圳大学学报,2005(03)
摘 要:人工湿地水体受到人为因素、环境等因素的影响,污染情况越来越严重,自身净化功能遭到了破坏,生态和观赏功能难以体现。水生植物能够改善水质,提升水生态系统的稳定性。本文阐述了人工湿地景观水体的污染现状及原因,以及常见的治理方法,分析水生植物对水体的影响,以重庆彩云湖国家湿地公园为例,研究如何利用水生植物来提升水体生态系统的稳定性。
关键词:水生植物;人工湿地公园;生态修复
中图分类号:X52 文献标识码:A DOI:10.11974/nyyjs.[1**********]
1 人工湿地景观水体的污染及治理概述
1.1 人工湿地景观水体的污染现状和原因
人工湿地景观水体是指对天然的水体进行改造,或者是完全人工施工的封闭或者半封闭的水体,景观水体的主要功能是观赏、娱乐以及美化环境。例如,重庆璧山观音塘湿地公园、重庆彩云湖国家湿地公园、重庆涪江国家湿地公园等。
旅游区、风景名胜区、城市公园、私人庭院、校园、高档小区以及各类厂矿企业等为人工湿地景观水体存在的主要地方,这些人工湿地景观水体大多肩负着美观和生态两种功能。但是,景观水体本身的特征以及外界环境、人为因素等的影响,大多数的景观水体都受到了不同程度的污染,部分景观水体更是污染了周围的环境,给周边的游客、居民带来了负面影响,对周边的生态环境造成了污染。根据我国相关统计数据得知,我国有超过90%的公园水体受到了不同程度的污染,水体脏乱发黑、发臭,水体富营养化严重。目前城市公园中的水体水质的调查结果都显示,水质存在富营养化的特征,且水体中的磷盐和氮盐含量较高。我国湖泊中的水体水质富营养化程度不断加深,大多数的湖泊水质都为四类、劣四类甚至是劣五类。湖泊通过清淤、换水等方法缓解水质,但即使是处理过后的水体,水质仍然属于富营养化。
人工湿地景观水体不仅要具备景观的特质,还要具备调节生态环境的功能,但是受到整体环境、人为因素等原因的影响,水质不断恶化。目前,水体污染的原因主要包括3个方面:人工湿地景观水体大多为封闭或者半封闭的状态,水体流动缓慢,甚至有的是静止的水体。水体的面积较小,自身的净化能力较弱,需要人工处理。即使部分面积较大的景观水体,如重庆璧山观音塘湿地公园、重庆彩云湖国家湿地公园等,由于这些湖泊是浅水性湖泊,湖底容易沉积各类污染物,治理的难度较大;人工湿地景观水体作为人工建造或者是人工改造的水体,水体的形状、驳岸、岸边的坡度以及池底的形式在设计中会存在各种问题,影响了景观水体的蓄水能力和流动能力,导致水体的流动缓慢、甚至呈现出死水的问题;人工湿地景观水体周边人类的活动频繁,因此外在污染源较多,人为因素给水体带来了污染,例如,生活垃圾、污水以及工业污水等,都是破坏水体生态平衡的重要因素。
1.2 人工湿地景观水体污染治理方法
人工湿地景观水体的污染治理要研究水体受污染的程度以及造成污染的原因,从而针对性的进行治理修复,实现治理的最优化。目前,全球对景观水体的治理和修复方法主要分为3种,分别是物理修复、化学修复以及生物-生态修复,以上3种修复方法都涉及多种技术手段,同时各有优劣。
另外,根据景观水体需要修复位置的不同,水体的修复方法包括原位修复技术和异位修复技术,而人工湿地景观水体的修复大多采用异位修复技术。不管是采取何种修复方法,都存在一定的弊端。因此,在治理修复人工湿地景观水体时,要充分调研水体的污染源以及污染的程度,结合多种修复手段,结合人工湿地景观水体的景观和生态功能,制定出短期和长期的治理修复目标,对设计的修复方案进行优化和调整。同时,人工湿地景观水体的治理要注重提高水体自身的净化能力,从而促进水体的生态平衡,保持持续性的稳定状态。
2 种植水生植物对水体水质的影响
2.1 吸收水体中的污染物
水体中的水生植物能够直接吸收并且利用污水中的各类营养物质,污水中的有机氮被微生物分解并转化,无机氮是水生植物生长中重要的营养物质,植物吸收无机氮后,合成蛋白质、有机氮,而收割水生植物可将有机氮、无机氮从人工湿地水体中除去。污水中的无机磷也是水生植物生长中的营养物质,植物吸收、同化无机磷,转化成植物的有机成分,最终可通过收割植物除去无机磷。生根的植物除去砂土中的氮磷物质,浮水植物能够去除水中的营养物质。大型挺水植物的茎和叶、浮水植物能够过滤沉淀砂石和有机微粒。
2.2 微生物的降解作用
微生物能够将人工湿地景观水体中的有机物质转化成营养物质,而人工湿地水体中的微生物的种类和数量非常庞大。由于人工湿地景观水体中的植物根系形成了网络状,植物根系周围形成了厌氧、缺氧和好氧三种环境,不同类型的微生物能够分别进行吸附和代谢的工作,从而更好的分解水中的营养物质,促进人工湿地景观水体形成良好的污水处理系统。
2.3 吸附、沉降作用
人工湿地景观水体中的植物还能够吸附有毒有害物质,包括重金属等,且沉水植物的吸附和沉降能力高于漂浮植物和挺水植物,植物的不同部位的吸附沉降能力也具有较大的差别。景观水体中的植物能够较好的吸收、吸附污染物,水体的净化能力得到提高。另外,水生植物能够通过生化作用分解消除水底的沉降污染物,利用光合作用分解污染物,而植物的根系部位为微生物提供降解环境,促进污染物的排除。
2.4 对藻类生长的抑制作用
水生植物与浮游藻类之间进行光照、营养物质以及生长空间的竞争,减缓浮游藻类的生长。浮叶植物以及漂浮植物遮挡了浮游藻类生长需要的光照,同时有些水生植物能够分泌出导致浮游藻类死亡的物质,最终减少水体中的浮游藻类,促进水体的净化功能。
2.5 水生植物景观设计
人工湿地景观具备观赏和生态两种功能,水生植物的设计也要考虑到观赏和生态两种功能,因此要进行合理的设计。在设计水生植物时,要充分结合湖床的形状设计,根据水位由浅到深的原则,分别种植挺水植物、浮叶植物以及沉水植物和漂浮植物。例如,种植荷花时,要做好控制管理,防止荷花蔓延,要留出一定的空间种植睡莲等,保证空间的层次化。在景观水体的边沿要种植挺水植物,美化湖岸的线条。沉水植物种植时需要设置围栏,防止占据太大空间,同时要注意收割,既能够保持植物的生长,保证美观,同时提升景观水体的生态平衡。 2.6 人工湿地对水体生态的影响
人工湿地能够净化水质且调节生态,我国各地的气候条件千差万别,部分地区干燥雨少,湖中常常出现水少的现象,不利于水生植物的生长以及当地生态环境的平衡,人工湿地能够改善并且缓解水平衡。建造人工湿地系统,能够在冬季少水的情况下,为公园供水提供保障,促进水体生态环境的平衡。
2.7 水体生态的多样性变化
由于我国对生态环境的重视,目前我国大多数的人工湿地景观水体都基本保持平衡状态,以往的脏乱得到了改善,一年四季不仅水质好,同时水生植物的存在,更具备了观赏的价值,且鱼虾等水生动物也有了更好的生存环境,部分湖中还出现了底栖生物,形成了完整的生态系统。水生植物提升了水质,形成了良好的生态环境,而好的生态环境则孕育了水生植物和动物,促进了生态环境的可持续发展。
3 应用水生植物进行生态修复时需注意的问题
3.1 季节性明显
水生植物修复景观水体时体现了较强的季节性特征,夏季修复效果最佳,冬季修复较差。主要是由于冬季品种较少,冬季植物对水体的污染净化效果较差,观赏价值也次于夏季。在种植水生植物时,要充分考虑到冬季和夏季的区别,可结合常绿植物或者是耐水湿能力的常绿品种,保持冬季的水体修复功能。
3.2 综合考虑各种因素,确保生态修复效果
使用水生植物修复人工湿地景观水体时,要根据景观水体的污染程度、污染源以及当地水生植物的生长特点、气候、水纹和岸边植物设计水生植物。不同的水生植物具有对不同污染物的吸收能力,不同植物之间也存在相生相克,因此要综合考虑不同植物之间的合理搭配,形成生态与观赏兼具的植物景观系统。
3.3 加强养护管理,谨防二次污染
水生植物多数能够大面积繁衍,一旦疏于养护管理,会出现疯长、蔓延的情况,例如水芹菜、水花生、野茭白等都会对水体造成不同程度的侵害。因此,必须要对水生植物进行定期收割、处理,冬季可以对部分水生植物进行剪除,防止蚊蝇的泛滥以及水体发黑发臭等。
4 水生植物生态修复技术的应用实例
4.1 重庆市彩云湖国家湿地公园概况
重庆市重庆彩云湖国家湿地公园占地107hm2,位于科技城中心,具有生态保护、防洪减灾、休闲娱乐、科普教育以及园林景观等多重功能。该人工湿地公园的重要风格为立体湿地,溪流、梯田以及池塘的搭配突出了彩云湖的立体特点。而梯田不仅具有田园风光特点,同时还起到了清水、净化的作用。湿地公园的净水系统包括塘床生态系统、厌氧沉淀池以及水生植物生态圈等。出于生态和观赏的需要,桃花溪、彩云湖和梯田形成了完整的生态圈,水生植物沉淀、吸附、分解水体中的污染物,改善水质,保持生态的平衡。
4.2 湿地公园中水生植物的种类组成
彩云湖国家湿地公园中的水生植物主要有6种,分别属于5科,包括3种漂浮类水生植物、1种浮水类水生植物和2种沉水类水生植物。选择的水生植物以香蒲、芦苇、水菖蒲、荷花、睡莲等常见植物为主。这些常见植物既能够较好的生长,适应当地的环境气候,同时由于人们熟知这些植物,具备较好的观赏价值。
4.3 湿地公园植物床中水生植物的生态功能
彩云湖国家湿地公园种的水生植物主要芦苇、伞草以及香蒲、荷花、茭白等植物。芦苇拥有较强的输氧能力,茭白能够吸收氮磷等物质。两者的结合能够较好的处理污染物。同时,芦苇还能够分解水中的污染物,处理好富营养化的水体,克制浮游藻类的生长。荷花、睡莲等植物则能够较好的分解、除去氮磷物质,还能够净化水质,使水更为清澈。香蒲能够净化富营养水体,去除水中的重金属污染物。伞草的根系发达,管理较为容易,具有较好的观赏价值。该湿地公园种植多品种的植物,既能够起到净化水质的作用,同时还能够达到观赏的目的。
5 结语
人工湿地景观水体大多肩负着美观和生态两种功能。但是,景观水体本身的特征以及外界环境、人为因素等的影响,大多数的景观水体都受到了不同程度的污染,对周边的生态环境造成了污染。湿地景观水体处理种,水生植物的成本较低,后期的养护管理也相对容易,同时水生植物能够达到保持水体生态长期稳定的目的。在水生植物设计中,要充分结合湿地景观的气候、形状、具体地理环境等,综合性的考虑,实现生态与观赏功能一体化。人工湿地景观水生植物种植后,要定期维护管理,避免水生植物的疯长、肆虐,保持水体生态环境的可持续发展。
参考文献
[1] 元颖,王娟.水生植物在园林植物中的应用[J].中国高新技术企业,2010(15)
[2] 陈丽娟.园林景观中水生植物的应用[J].价值工程,2010(12)
[3] 陈飞平,廖为明.浅议园林水景中水生植物的应用[J].安徽农业科学,2006(10)
[4] 李尚志,唐永琼.利用水生植物对污染水体进行生态修复[J].深圳大学学报,2005(03)