摘要 通過研究香蒲植物的生長習性、生長條件、自身構造、用途。探討香蒲植物治理廢水污染的機理以及香蒲植物凈化生活污水、工業廢水、恢復被污染破壞的生態環境的效果，分析與展望開發利用香蒲植物的效益及前景。
關鍵詞 香蒲植物,廢水污染,環境治理,開發利用
香蒲植物別名蒲草、蒲菜．又稱水燭。為多年生宿根性沼澤草本植物．植株高1．4．2．0 m．有的高達3．0 m以上。根狀莖白色．長而橫生．節部處生許多須根，老根黃褐色。莖圓柱形，直立，質硬而中實。葉扁平帶狀，長達1 m多。寬2～3 cm，光滑無毛。基部呈長鞘抱莖。花單性．肉穗狀花序頂生圓柱狀似蠟燭。雄花序生于上部，長10～30 cm。雌花序生于下部．與雄序等長或略長，兩者中間無間隔．緊密相聯。呈灰褐色。同屬植物約18種，常見的有東方香蒲、普香蒲、達香蒲、小香蒲、狹葉香蒲及長苞香蒲。寬葉香蒲。廣泛分布于全國各地。生于池塘、河灘、渠旁、潮濕多水處，常成叢、成片生長。對土壤要求不嚴．以含豐富有機質的塘泥最好．較耐寒。栽植香蒲的地方應陽光充足．通風透光。香蒲栽植的管理較粗放。
對含重金屬的廢水進行處理．一般采用物理、化學方法，這些方法投資大，工程技術要求高．企業往往難以承受。物理、化學法都將殘生污染轉移。易造成2次污染，且對于大流域、低濃度的有害重金屬污染難以處理。近年來開展的生物處理法為工業廢水、城市生活污水的治理找到了一條高效益、廉價、易管理的處理方法與途徑。中山大學陳桂珠等人在這一領域進行了卓有成效的研究．發現香蒲植物在處理1=業廢水方面有獨特的凈化效果．并用香蒲植物成功治理了韶關凡口鉛鋅礦廢水污染。使得該礦山井下廢水出水水質達到工業排放標準．接近農灌標準．并在以后的運行中發揮了巨大的作用。國外和我國對香蒲植物的研究和應用證明．香蒲植物具有重要的環境價值、經濟價值。
1 香蒲植物治理廢水污染的應用
1．1香蒲植物凈化廢水的機理通過對香蒲植物形態
解剖學、組織化學和生理生態研究．發現香蒲植物抵抗高濃度重金屬廢水污染的機制是：1)香蒲植物具有特殊的結構與功能，如葉片呈肉質、柵欄組織發達、氣孔凹陷、地下莖發達等結構，是香蒲植物對重金屬污染有強抗性的原因之一；2)香蒲植物長期生長在高濃度重金屬廢水中形成特化結構以抵抗惡劣環境．如生長在廢水中的香蒲植物比在清潔點的具有更大的氣孑L密度．香蒲根、莖、葉表皮細胞較小、近球狀等均是香蒲植物適應惡劣環境所產生的一些特化結構：3)香蒲植物能自我調節某些生理活動．以適應污染毒害．如在高濃度的重金屬環境中香蒲脯氨酸含量增加、光呼吸和暗呼吸作用加強是香蒲植物適應污染毒害所作的生理調整。
以香蒲植物為主．藻類、微生物、水生生物相配合的水土一植物復合系統之所以能凈化工礦廢水中的鉛鋅等重金屬而使出水達到工業排放標準并接近農灌標準．其可能機理有以下5個方面：1)水生植物的過濾作用，密集的植物有阻隔重金屬．防止其隨水流失而加速重金屬顆粒沉降：2)香蒲植物表面凝聚、過濾、吸附重金屬也包括植物表面的離子交換：3)香蒲植物的枯枝落葉在凈化系統中創造了藻類、微生物和其他水生植物生存的有機營養環境，而這些生物對蘑金屬加以吸附、吸收以及離子交換作用從而起到凈化作用：4)香蒲和其他高等水生植物、藻類光合作用產生的氧能氧化重金屬并加速其沉淀：5)濕地植物發達的通氣組織不斷向地下部分運輸氧，使周圍環境呈現好氧、缺氧、和厭氧狀態．保證了廢水中的N、P作為植物和生物營養成分直接被吸收，還有利于硝化作用、反硝化作用及磷的積累。
1．2香蒲植物凈化廢水的處理方式
處理方式主要有2種：凈化塘和人工濕地系統。香蒲凈化塘是以香蒲植物占絕對優勢而組成的特殊水生生態系統．這個系統通過水生植物群落的阻濾、沉降、吸附等物理作用以及植物體的吸收、積累等作用而達到對污水的凈化效果12I。香蒲人T濕地系統是根據實際情況需要．由人工精心設計和建造一個相對獨立的工程化的濕地系統．是一個人造的完整的濕地生態系統．種植以香蒲植物為主．其他水生植物為輔的植物群落．由植物、石床、微生物等子系統構成，靠物理的過濾、吸附，化學反應和化學沉淀．以及微生物代謝分解有機物等作用使污水凈化Iu。典型代表是成都活水公園。其濕地系統主要工藝過程有：厭氧沉淀池、人工濕地塘床系統、養魚塘系統、戲水池以及連接各個工藝的自然水溝等5部分。污水流經整個工藝過程后．明顯地由黑逐漸變清，出水水質達到了國家排放標準。
1．3利用香蒲植物凈化城市生活污水
香蒲植物可以有效地凈化城市生活污水及工業廢水中的磷、氮、COD．cr、BOD5、總懸浮物(TSS)等污染物質。國外在這方面有過成功的利用。2001年澳大利亞墨爾本市附近建造了l 325 m2的人工濕地．用寬葉香蒲處理城市生活污水。取得良好的效果。日本用寬葉香蒲處理污水中磷28 d．去除率為100．00％(2000年)。澳大利亞曾利用東方香蒲作為廢水處理生物過濾器．并取得良好的效益(1993年)．葉志鴻等人用寬葉香蒲等七種高等水生植物處理酸性制漿廢水的試驗中得出數據也證明了寬葉香蒲對污水中的懸浮物、總氮(TN)、總磷(TP)等污染物均有較理想的凈化效果。其中對懸浮物的去除率達83．5％．在總氮濃度為50．27 mg／L的廢水中10 d后總氮的去除率為71．14％．而在總磷濃度為22．03 mg／L廢水中10 d后的總磷去除率為74．38％．去除率隨著時間的延長而增大。1998年陽承勝對韶關凡VI鉛鋅礦廢水香蒲植物凈化系統最新研究發現：該香蒲人工濕地系統對廢水中COD、TSS的去除率為93．04％、99．76％。目前，歐洲、美國等西方國家廣泛應用香蒲植物處理城市生活污水．而我國將香蒲植物用于城市污水處理的報道卻極少。
1．4利用香蒲植物凈化下業廢水
香蒲是國際上公認和常用的一種治理污染的植物．它的結構與功能特殊。如葉片成肉質、柵欄組織發達等。香蒲植物長期生長在高濃度重金屬廢水中形成特殊結構以抵抗惡劣環境．并能自我調節某些生理活動，以適應污染毒害。招文銳等研究了寬葉香蒲人工濕地系統處理廣東韶關凡口鉛鋅礦選礦廢水的穩定性。歷時10年的監測結果表明，該系統能有效地凈化鉛鋅礦廢水．未處理的廢水含有高濃度的有害金屬鉛、鋅、鎘經人工濕地后。出水VI水質明顯改善，其巾鉛、鋅、鎘的凈化率分別達到99．00％，97．50％和94．80％。分析其pH和Pb、Zn、Cd、Hg和As質量分數的年份和月份變化趨勢．發現經濕地處理的廢水出水水質中的各指標的年份和月份變化幅度較小．且都在國家工業污水的排放標準之下．可見該濕地的污水凈化具有很高的穩定性。
李柳川、陳桂珠等人也用香蒲植物試驗治理韶關凡口鉛鋅礦廢水污染．在人工構筑的2個水泥池中，用同樣的鉛鋅礦廢水底泥為基質．人工混合重金屬污水為培養液。一個池栽香蒲幼苗．一個池為無香蒲對照，實驗8個月后發現151：2個水池中的水的重金屬下降程度沒有顯著差別。而底泥中重金屬的增加量卻相差極為顯著：香蒲種植池中鉛增加5．40％，鋅沒有增加。銅增加2．10％．鎘增加22．40％。對照池中鉛增加9．10％，鋅增加22．10％銅增加89．30％．鎘增加17．40％。香蒲植物體內重金屬含量是鉛O．4倍，鋅1．2倍，銅2．4倍，鎘59倍．香蒲植物吸收這4種重金屬的絕對量是鉛130mg／kg、鋅l 381 mg／kg、銅29 mg／kg、鎘124 mg／kg。以上情況說明：香蒲對重金屬有明顯的吸收作用：香蒲植物主要吸收廢水中沉積在底泥中的重金屬而起到凈化廢水的作用．這說明香蒲植物是一種凈化含鋅、鎘等重金屬廢水的優良植物161。香蒲植物凈化塘系統凈化鉛、鋅的效果是：總懸浮物(TSS)的去除率99．00％、鉛為91．00％、鋅為85．00％、鎘為86．00％．銅、鐵、鋁等重金屬也有不同程度的降低。葉志鴻、陳桂珠等還發現鉛、鋅等重金屬在寬葉香蒲體內的積累數量與分布規律是：根>地下莖>葉；老地下莖>嫩地下莖：鉛在葉的分布是 老葉>成熟葉>嫩葉。在凈化塘系統中．各種重金屬在寬葉香蒲根部積累比例最大的是鉛。其次是鋅、銅、鎘等。
據陽承勝于1998年對韶關凡口鉛鋅礦廢水香蒲植物凈化塘系統最新研究發現，目前該廢水凈化系統對鉛、鋅、銅、鎘的去除率分別為94．02％、97．35％、96．79％、96．28％。說明該系統隨著香蒲植物群落的發展．凈化效益在提高。江蘇省植物所唐述虞『71研究員引用該成果，用香蒲、蘆葦、燈心草等組成的人工濕地系統處理馬鞍山鐵礦的酸性廢水的初步試驗，發現該濕地系統對銅、鐵、錳、鋅和鎂的去除能力均在60．00％。98．00％以上，且廢水酸度明顯降低。可見，應用香蒲植物處理廢水具有良好的市場潛力．為我國眾多工礦企業處理廢水提供了一種廉價、有效的方法，值得我們去做進一步的研究與應用。
1．5利用香蒲濕地系統恢復污染破壞生態環境
由于香蒲植物對工業廢水具有很強的抗性而得以在其中生存。不但凈化了污水水質．解決了農用水源問題．而且可抑制水干時塵沙飛揚．極大地改善了工礦區的生態環境，特別是使工礦區生物多樣性得到恢復。同時由于香蒲植物根系發達，縱橫交錯，盤生緊同濕地泥沙，使原來頻繁發生崩塌現象的礦區不再發生此種現象．有利于原有地貌的保護。此外。香蒲濕地生態系統還可控制水土流失，促進土壤的發育和熟化，提高土壤中有機質N、P、K等的含量．從而提高土壤肥力。
生態環境的問題應該用生態方法來解決．近10余年來中國科學家運用生態工程技術凈化富營養化水體．恢復富營養化水體生態系統良性循環．取得了一些成功的經驗。其中引種香蒲植物為主的濕地系統．對抑制湖泊藻類生長、凈化水質、治理水體富營養化，恢復湖泊的良性生態系統取得了很好的效果。北京動物園進行了采用香蒲植物凈化水體的生態研究．結果表明，利用香蒲植物不僅能凈化動物圊嚴重的富營養化水體．而且還有利于營造水上園林景觀和為水禽創造適宜的生存環境。
2開發利用香蒲植物資源的效益及前景
我國香蒲植物資源豐富．其中小香蒲為我國的特有種，香蒲植物資源分布廣泛。可選種類較豐富。香蒲植物農田-水利資源的采集與選種方便．為我圍香蒲植物資源開發利用創造了便利條件．據同外統計．一般香蒲人工濕地系統的投資和運行費用僅為傳統的2級污水廠的1／12～l／3．而對污水的凈化效果則與2級污水廠相同，具有良好的經濟效益。在“誰污染誰治理”的環保政策監督下香蒲植物資源的開發利用將有很大的市場潛力．我國作為一個發展中國家，建設任務重．水環境污染嚴重．廢水治理率低，利用香蒲這一廉價、豐富、有效的生物資源治理城市生活污水及工業廢水是當務之急。在前人研究的基礎上．大范圍推廣香蒲植物污水凈化系統的條件已經成熟。
為了研究香蒲的生長條件．李柳川等人研究了水質酸堿度對香蒲生長的影響，發現香蒲生長最佳DH值為7～8之間。pH在6～7和8-9之間為香蒲生長的較好環境。對于廢水處理任務重的工業企業、城市污水處理廠等可根據自身實際情況。引進香蒲植物處理系統．不僅可以節約大量的排污、治污費用．而且可以通過對凈化廢水用的香蒲植物資源進行綜合利用．可將收割的香蒲用作造紙、編織草席等原料．為企業帶來額外收入。
當前，首先要結合各地實際情況．開展香蒲植物生態、選種育種、人T栽培等方面的研究與調查，選擇適合當地治污需要的香蒲植物品種、栽培方法等；其次要突破籽穗育苗條件研究，為香蒲植物規模化生產創造條件：最后．香蒲植物資源的開發要與保護結合起來．加強對現有香蒲植物的保護，實現香蒲植物資源的可持續利用。同時可以參照中國污水處理工程網其他技術文檔。
參考文獻
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