導(dǎo)語(yǔ)：高鹽廢水處理耐鹽濕地植物探討一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

[摘要]目前利用人工濕地工藝去除高鹽廢水中的污染物被認(rèn)為是非常有前景的污水凈化技術(shù)之一。本文從濕地植物凈化高鹽廢水的作用和機(jī)理入手，分析了鹽脅迫對(duì)濕地植物的形態(tài)上和生理上的影響，列出了多種濕地植物的耐鹽閾值及對(duì)污染物的凈化效果，并對(duì)利用濕地植物去除高鹽廢水中污染物的研究工作進(jìn)行了展望，旨在為篩選濕地植物去除高鹽廢水中的污染物提供技術(shù)參考。

[關(guān)鍵詞]高鹽廢水；人工濕地；耐鹽性；植物；篩選

1引言

高鹽廢水通常是廢水中有機(jī)物和總?cè)芙庑怨腆w(TDS)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不少于3.5%，以NaCl的量表示含鹽量，含鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)不少于1%[1]。隨著我國(guó)工業(yè)和農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，水資源受到了嚴(yán)重的污染和破壞，海水直接利用排放的廢水、造紙、醫(yī)藥和石油化工等工業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的高鹽廢水[2]。目前，我國(guó)大量的中小企業(yè)由于缺乏資金和技術(shù)無(wú)法對(duì)高鹽廢水進(jìn)行處理達(dá)標(biāo)排放，僅僅采用稀釋后外排的方法，導(dǎo)致了淡水資源的浪費(fèi)和土地鹽堿化加劇[3]。全世界受鹽度灌溉影響的土壤大約占20%，并且還處于不斷惡化的狀態(tài)。預(yù)計(jì)到2050年[4]，世界上50%以上的耕地將會(huì)發(fā)生土地鹽堿化[5]，對(duì)土地利用率和作物產(chǎn)量產(chǎn)[6]。

2濕地植物去除污染物的作用和機(jī)理

濕地中的常見(jiàn)的植物具有生物量大、生長(zhǎng)迅速、吸收能力強(qiáng)的特點(diǎn)，濕地植物在濕地中主要有以下幾點(diǎn)作用：吸收、吸附污染物；富集重金屬；提供一個(gè)好養(yǎng)和厭氧的根系環(huán)境；維持水利傳輸和人工濕地的正常運(yùn)行等[11]。人工濕地在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)受到各種因素的影響，比如濕地的類(lèi)型、污染物的種類(lèi)、污染負(fù)荷和鹽脅迫主要由、24等中性鹽造成，對(duì)濕地植物的影響主要包括離子脅迫、滲透脅迫和氧化脅迫，降低濕地植物種子的萌發(fā)能力，影響濕地植物的正常生長(zhǎng)。濕地植物的多種生理過(guò)程也會(huì)受到鹽脅迫的影響如光合作用、滲透調(diào)節(jié)作用、呼吸作用、蛋白質(zhì)合成等[14]，進(jìn)而導(dǎo)致濕地的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性被破壞。

3鹽脅迫對(duì)濕地植物的影響

3.1鹽脅迫對(duì)濕地植物形態(tài)特征的影響

鹽脅迫會(huì)影響濕地植物的新陳代謝進(jìn)而抑制了植物的生長(zhǎng)發(fā)育，濕地植物為了抵抗鹽脅迫造成的生理干旱，減小自身葉片大小，增加了葉片厚度，從而使?jié)竦刂参锔哂心褪苄?。生物量隨著鹽脅迫的加重而減少，植物的株高和莖粗受到明顯的不良影響，植物種子的萌芽率隨著鹽脅迫程度的增加而顯著下降。鹽脅迫下，濕地植物的地上部干質(zhì)量、根干質(zhì)量和總生物量降低，根活力減弱，地上部受到的抑制作用強(qiáng)于根系[13]，濕地植物通過(guò)根部生物量的分布來(lái)應(yīng)對(duì)鹽脅迫。

3.2鹽脅迫對(duì)濕地植物生理特征的影響

生極其惡劣的影響。因此，如何有效去除高鹽廢水中的污染物NaClNaSO成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)和亟需解決的問(wèn)題?；どa(chǎn)中產(chǎn)生大量的廢水具有高COD、高鹽度、高毒性等特點(diǎn)[7]。生物處理法具有成本低、處理效果良好，不會(huì)產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)，因此成為國(guó)內(nèi)外研究的重點(diǎn)[8]。近年來(lái)，人工濕地凈化廢水的研究在飛速發(fā)展，濕地植物具有良好經(jīng)濟(jì)效益和景觀價(jià)值，利用濕地植物去除高鹽廢水中的污染物成為當(dāng)前的一個(gè)研究熱點(diǎn)[9]。而且傳統(tǒng)的生物處理方法大多使用復(fù)雜的設(shè)備，需要大量的經(jīng)濟(jì)投資和消耗大量的能源，更重要的是這些傳統(tǒng)的方法在控制擴(kuò)散污染(通常指非點(diǎn)源污染)方面是無(wú)效的，因此人工濕地于其成本低、操作方便、環(huán)保、美觀等特點(diǎn)，越來(lái)越受到人們的重視，尤其是它在發(fā)展中國(guó)家的應(yīng)用[10]。3.2.1離子脅迫鹽脅迫會(huì)使?jié)竦刂参矬w內(nèi)積累大量的Na+，打破了植物體內(nèi)Na+/K+比例的平衡，同時(shí)Na+和Cl-會(huì)影響植物細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì)的正常代謝活動(dòng)，引發(fā)離子毒害，離子毒害對(duì)植物的傷害緩慢而持久，危害植物的組織和器官，加速了葉片的衰落或植物的枯萎死亡[15]。植物體內(nèi)的Na+/K+比值越大，植物體內(nèi)的Na+從地下向地上部分運(yùn)輸?shù)倪x擇性就越大，植物抗鹽能力降低；反之則抗鹽能力越高。鹽脅迫初期，植物葉片內(nèi)Na+隨著鹽濃度的增加而增加，而Na+/K+比例卻一直穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)，說(shuō)明植物根系向葉片中輸送了Na+，以減弱鹽脅迫對(duì)植物造成的毒害作用[16]。3.2.2滲透脅迫正常狀態(tài)下，植物細(xì)胞中的滲透壓高于土壤溶液，植物利用滲透壓從外界獲取自身生長(zhǎng)必需的水分和礦物質(zhì)。在鹽脅迫下，水力負(fù)荷、植物的生長(zhǎng)狀況等，其中植物是一個(gè)重要的因素。濕地植物可以通過(guò)自身新陳代謝直接吸收水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)用于自身的生長(zhǎng)，促進(jìn)了廢水中的含氮磷的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)再利用，濕地植物的根系給微生物提供了良好的根際微環(huán)境，改善區(qū)域氣候，讓整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)[12]。土壤溶液中的鹽濃度高，降低了土壤水勢(shì)，導(dǎo)致植物細(xì)胞滲透壓比土壤滲透壓低，植物體內(nèi)水分流失進(jìn)而引發(fā)植物缺水，進(jìn)而導(dǎo)致濕地植物對(duì)水分和鉀鈣等礦物質(zhì)的吸收能力降低[13]。濕地植物在鹽脅迫下自身的葉片相對(duì)含水量下降，植物缺水而引發(fā)生理干旱效應(yīng)，導(dǎo)致葉片光合速率降低并逐漸枯萎[16]。因此，在高鹽濃度下，植物對(duì)廢水中的BOD、COD去除性能降低，懸浮固體物增加[17]。3.2.3氧化脅迫在離子毒害和滲透脅迫的作用下，植物的膜系統(tǒng)會(huì)受到損害。鹽脅迫會(huì)引起活性氧和自由基在濕地植物體內(nèi)大量積累，造成植物細(xì)胞膜脂過(guò)氧化傷害，使?jié)竦刂参矬w內(nèi)的相對(duì)電導(dǎo)率和MDA含量上升。相對(duì)電導(dǎo)率變化是由于濕地植物在逆境脅迫下，細(xì)胞膜損害后導(dǎo)致膜通透性變大，細(xì)胞中離子滲出，相對(duì)電導(dǎo)率能夠反映細(xì)胞膜的受害程度。丙二醛(MDA)是植物細(xì)胞膜脂過(guò)氧化的最終產(chǎn)物，其含量的高低體現(xiàn)了濕地植物的受害程度[18]。在鹽脅迫下，濕地植物自身的保護(hù)酶系統(tǒng)會(huì)清除體內(nèi)過(guò)多的活性氧和自由基，這種保護(hù)酶系統(tǒng)主要包括超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化物酶(POD)和過(guò)氧化氫酶(CAT)。

4高鹽廢水中污染物的去除濕地植物篩選現(xiàn)狀

人工濕地技術(shù)常用于處理污水中的氮磷有機(jī)污染物以及重金屬，濕地植物是影響人工濕地凈化水體效能的關(guān)鍵因素，我國(guó)在人工濕地處理高鹽廢水這方面的研究較少。因此，近年來(lái)人們開(kāi)展大量的工作，為了篩選既耐鹽又能去除污染物的濕地植物，筆者將研究成果總結(jié)在下表中(表1)。分析表1中的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，所列的濕地植物中蘆葦、水蔥、美人蕉、香蒲、千屈菜具有較強(qiáng)的耐鹽能力并對(duì)氮磷及有機(jī)污染物有較好的去除效果；堿蓬、花菖蒲、鳶尾耐鹽能力強(qiáng)但去除效果較差；而空心蓮子草、再力花、荇菜耐鹽能力差，導(dǎo)致去除效果差；黑三棱、梭魚(yú)草、睡蓮、香根草耐鹽閾值極低，因此沒(méi)有研究分析它們?cè)诟啕}度條件下對(duì)污染物的去除效果。

5結(jié)論與展望

(1)現(xiàn)有研究大多是對(duì)高鹽度廢水中的氮磷及有機(jī)污染物的去除，而對(duì)廢水中重金屬污染的去除缺乏相應(yīng)的研究。因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)污水中重金屬去除的研究，提高植物的耐污能力?，F(xiàn)實(shí)中的高鹽廢水成分復(fù)雜，不是單一的鹽脅迫，因此在耐鹽濕地植物篩選的同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)水中多種污染物去除的研究，篩選出耐鹽同時(shí)還能凈化高鹽廢水的濕地植物具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。(2)對(duì)耐鹽能力和去污效果較好的濕地植物的進(jìn)行進(jìn)一步的研究，探究濕地植物的生物量指標(biāo)、生理生化特性、葉綠素的含量等受到的影響，植物如何維持自身的生長(zhǎng)代謝，包括濕地植物生理變化過(guò)程中由于細(xì)胞膜功能受損導(dǎo)致體內(nèi)抗氧化酶活性的變化。(3)濕地植物的凈化機(jī)制的深入研究應(yīng)與在人工濕地中的實(shí)際應(yīng)用并舉，篩選出既耐鹽又耐污的濕地植物固然重要，但濕地植物在高鹽度條件下去除水體中的污染物產(chǎn)生的如分子機(jī)制、基因表達(dá)等一系列基礎(chǔ)理論問(wèn)題還很復(fù)雜，目前研究還很少涉及這方面，有待于進(jìn)一步探索和深化。

作者：廖明晶 范敬龍 匡代洪 王鴻鈺 王文全 單位：新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院 中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所