通過水生植物凈化富營養化水體的原理以及可行性等因素概述
水體富營養化已經成為一個日趨嚴重的全球性環境問題。富營養化是水體生長、發育、老化、消亡整個生命史中必經的天然過程,其過程漫長,常常需要以地質年代或世紀來描述其進程。而因人為排放含營養物質的工業廢水和生活污水所引起的水體富營養化現象，演變的速度非常快，可在短期內使水體由貧營養狀態變為富營養狀態。就目前而言，富營養化主要是指由于人類活動的影響下，為生物所需的氮、磷營養物質的富集,引起藻類及其它浮游生物迅速繁殖、水體溶解氧量下降、魚類及其它生物大量死亡、水質惡化的現象。水體富營養化不僅對水體水質有嚴重影響，而且還會影響到周邊水環境和人為景觀，甚至通過給水系統危害到公眾的健康。
長期以來，生態學家和環境學家不斷探討治理水體富營養化的途徑。但從技術原理上看， 可以將這些技術分為物理方法、生物方法和生態方法等。水生植物修復是生物方法和生態方法中通用技術。它是一種耗能低、效果好的新技術，具有生態環保特性。水生植物在水體生態系統中占有重要的生態位，它不僅能起到凈化水體的作用，還能改善水體生態環境，促進退化水體生態系統的恢復。不同生活型、不同種類植物在水體生態系統中占據不同的生態位， 在水體生態修復工程中具有不同作用。
1 水生植物修復富營養水體的機制
水生植物的存在可以提高水體凈化的效率。植物可以直接從水層和底泥中吸收氮、磷,并同化為自身的結構組成物質，從而加快了水體中氮、磷營養物質的去除，但這種同化作用并非植物去除水體中氮、磷的全部途徑。植物促進富營養化水體的凈化的作用機制還表現在化感作用、與微生物協同作用等幾個方面。
1.1 吸收富集作用
富營養水體中的無機氮(氨氮)作為植物生長過程中不可缺少的物質被植物直接攝取，合成蛋白質與有機氮；磷作為植物必需的營養元素，水體中的無機磷在植物吸收及同化作用下可轉化成植物的ATP、DNA、RNA等有機成分。王超等利用黃花水龍修復太湖水體，室內試驗結果顯示,夏季黃花水龍對總氮去除率約為60%，對總磷去除率約為25%，冬季黃花水龍對總氮和總磷去除率分別約為23%和20%；夏季和冬季黃花水龍對氨氮和硝氮亦有良好的凈化效果。宜興林莊港現場觀測顯示,7～10月引種黃花水龍的河段水體中總氮和總磷的去除率為10.2%～19.6%和23.4%～41.6%。肖興富等利用金魚藻、黑藻和馬來眼子菜等沉水植物修復洋河水庫。結果表明，沉水植物對磷的吸收能夠有效地保持底泥中磷的含量，經50天后,水體中TN、NH+4-Ｎ、TP、PO3-4-Ｐ和CODＭｎ平均去除率分別為36.3%、70.5%、54.6%、65.4%和43.1%。植物體內氮磷等營養物質的含量升高使水體中營養物質減少，間接影響了水體中浮游藻類的生長。
1.2 化感作用
化感作用是一種植物通過向環境釋放化學物質而對另一種植物(包括微生物)所產生的有害或有益的作用。研究表明，作為一種競爭陽光、營養物質和生存空間的有效手段，水生植物會向水體中釋放化感物質以抑制浮游藻類的生長。清華大學在國際上首次從大型挺水植物蘆葦中分離并鑒定出的化感物質2-甲基乙酰乙酸乙酯(EMA)對藻類的抑制作用具有高效性和選擇性，對銅綠微囊藻和蛋白質小球藻有很強的化感抑制作用。湯仲恩等研究狐尾藻、馬來眼子菜、苦草3種沉水植物對5種富營養化淡水藻類：衣藻、銅綠微囊藻、纖細席藻、四尾柵藻、小球藻的化感抑制作用。研究表明，這3種沉水植物對這5種富營養化淡水藻類均有不同程度的抑制作用，特別是馬來眼子菜對銅綠微囊藻、四尾柵藻和小球藻有明顯的抑制作用。
1.3 其它生態功能
水生植物群落的存在，為水生物多樣性、優勢種群的變化提供了條件。首先，水生植物為微生物和微型動物提供了附著基質和棲息場所，一些微型動物，大量捕食浮游藻類，有效控制藻類的群體數量。研究表明，有植物的水體中，細菌數量顯著高于無植物系統，植物的根系分泌物還可以促進某些嗜磷、氮細菌的生長，促進氮、磷的釋放和轉化，從而間接提高凈化率。其次，水生植物為水體中微生物降解污染物質提供所需的氧。有研究表明,水生植物的輸氧速率遠比依靠空氣向液面擴散速率大,植物的建筑新聞輸氧功能對降解污染物好氧的補充量遠大于由空氣擴散所得氧量。最后，水生植物的存在減小了水中的風浪擾動，這為懸浮固體的沉淀去除創造了更好的條件，并減小了固體重新懸浮的可能性。在以水生植物為挺水植物的莖和葉以及浮水植物的根還可以減緩水流速度和消除湍流，以達到過濾和沉淀泥沙顆粒、有機微粒的作用。如在種有蘆葦的水池中,其水中懸浮物減少30%，氯化物減少90%，有機氮減少60%，磷酸鹽減少20%，氨氮減少66%。