水生植物水体修复技术是一种操作简单、成本低且生态友好的环境修复方式，目前已被广泛用于水质净化和生态修复中。但由于水生植物的种类繁多，人们在选择水生植物时存在一定盲目性，且对于水生植物的生长条件及生长特性、生态修复适宜程度及资源利用潜力等方面认识不足。为提高水生植物生态修复效率并避免水生植物物种选择的盲目性，本文将从水生植物的功能、生长特性和生物量资源化3个方面来阐述水生植物水质净化与生态修复的适应度及潜力，建立水质净化与生态修复植物优选指标体系，以期为水生植物在生态修复工程中的应用提供理论基础。因篇幅较长，此次先为大家介绍水生植物的功能指标。
1、水质净化能力
1.1促进悬浮物沉降
水体中悬浮物（SS）的含量是影响水体透明度和光学衰减系数的重要因素，含量高时会削弱水下光强，对植物光合作用和水体初级生产力产生不良影响。因此，降低水中悬浮物含量是水质净化与生态修复工作的重要部分。水生植物可通过根茎和叶片的拦截吸附作用、减缓水流和风浪扰动或通过表面微生物分泌黏液的凝聚作用有效降低水中悬浮物的浓度。对于悬浮物浓度较高亟需治理及对悬浮物指标要求较高的水域，需选用具有根茎粗壮发达、叶片宽大肥厚、边缘具齿或叶片生长密集特点的水生植物，以达到降低水中悬浮物的良好效果，如莲、芦苇、香蒲、菹草、穗花狐尾藻、光叶眼子菜等。
1.2水体增氧
水生植物光合作用产生的氧气可以通过根系释放到周围水体中，有效提高水体的溶解氧含量并引起水体pH值、氧化还原电位和养分利用效率等性质的变化，改变微生物群落组成，从而表现出不同的生态修复能力。水体溶解氧含量与水质情况密切相关，溶解氧含量低的水域往往会出现水质劣化、生态系统受损，最终出现发黑发臭的现象。因此，维持适当的溶解氧含量是水生植物去除水中污染物的前提。水生植物的泌氧量与生物量、相对生长速率呈显著正相关，研究表明，香蒲、美人蕉、灯芯草、纸莎草、菖蒲、千屈菜、水芹、芦竹等须根系植物泌氧能力较强。水生植物的泌氧能力会影响污染物净化中微生物的好氧过程，因而会影响污染物的净化效率，应根据实际净化需求选取具有适宜泌氧能力的水生植物。
1.3藻类抑制
水中藻类含量过高会引发一系列生态环境问题，包括水中透明度低、溶解氧不足、水生生物死亡、食物链多样性破坏等，影响水生生态系统的平衡。其中，由于藻类会与水生植物竞争光照、养分，从而在藻密度过大的水域常常会影响水生植物的生长，特别是在沉水植物修复的工程应用中，表层水中过量藻类的存在会阻碍沉水植物生态作用的发挥。因此，控制水中藻类含量对水生生态系统的稳定具有重要作用。水生植物可以通过与藻类竞争养分、光照等非生物因素抑制藻类的生长，或通过分泌化感物质达到抑藻效果。研究表明，金鱼藻、穗花狐尾藻、水蕴草、菹草、苦草、黄菖蒲、狭叶香蒲、千屈菜、芦苇、荇菜等对常见水华藻类具有较好抑制效果且存在植物最佳抑制生物量。因此，运用水生植物的化感抑藻时可选择合适的水生植物并结合投入的最佳生物量及化感物质浓度状况，实现良好的抑藻效果。
1.4氮、磷吸收及蓄积
随着人类活动产生的氮、磷元素大量进入自然水体，水中出现富营养化现象，并可能引发藻华等生态危机，由此危害生态环境。调控水中氮、磷含量是河流、湖泊等水体普遍需要且应持续进行的治理工作。氮、磷是水生植物生长所必须的营养元素，水生植物通过同化作用、植物吸附与附着微生物的协同作用可大量去除水体中的氮、磷营养物。氮、磷在水生植物中的蓄积情况可通过氮磷储量衡量，氮磷储量越大的植物对水体中相应营养盐的吸收潜力也越大。氮磷储量能反映植物在不同水体中对营养元素的转移能力，根据植物对营养元素的蓄积阈值，合理选择植物的收割时间能更好地发挥植物的净化功能。
水生植物的营养盐去除能力常受其本身的生物量、氮磷储量等因素影响，所以净化效率因种而异。研究表明，凤眼莲、大薸、芦苇、再力花、浮萍等都属于高效净化氮磷营养物的水生植物，被广泛应用于水中氮磷营养盐的净化。此外，在不同的环境条件下，如水体富营养化程度、水力停留时间、其他微污染物的共存等，水生植物的去除能力也表现出不同特征，因此要实现氮磷营养物的高效去除需要选用高效植物并在适宜的条件下进行。
1.5促进有机污染物降解
水中有机污染物种类多样且成分复杂，有机物分解会大大降低水中溶解氧含量从而破坏水生环境，而不易分解的有毒有害成分在水体中持续存在则会对水生生物产生不利影响，还有些有机物会与重金属等螯合改变重金属毒性和迁移行为从而引发危害。水中有机物的浓度水平常通过COD进行表征，并且国家各水质标准都对COD数值进行了限制。水生植物可通过吸收、吸附、截留及附着微生物的降解作用来降低水中COD值。微生物的附着生长情况及泌氧能力是影响水生植物COD去除率的重要因素，气温、pH、水体营养状况等环境因素也会影响COD去除效率。芦苇、美人蕉、香蒲、旱伞草、再力花、凤眼莲等对COD的去除能力较强。但是，值得注意的是水生植物本身还具有向水体释放有机物的能力，包括根系分泌物和残体分解释放，因此在选用水生植物净化水体时需关注其本身对水体COD影响情况。旱伞草、再力花属于COD释放量较高的水生植物。
有机物中包含一类环境中含量较低、有毒有害且难降解、危害极大的物质，即微量有机污染物，包括药品和个人护理品、内分泌干扰物、持久性有机污染物、消毒副产物等。研究证实，水生植物具有一定去除各种微污染物的能力。但是与水生植物的种类相比，具体污染物去除情况更多受污染物的性质影响，特别是污染物的脂溶性和水溶性。研究表明，正辛醇/水分配系数对数在0.5-3.5范围内的物质既具有亲脂性也具有水溶性，可穿过植物细胞膜的双层脂质并进入细胞液，被植物吸收。此外，污染物logKOW越大就越易在植物根部富集。因此，需根据水体中污染物的具体性质来选择具体修复方式。
1.6重金属吸附沉淀
工农业生产过程中产生的重金属可通过一定途径进入水体中，由于重金属具有毒性、难降解性、生物积累性等有害特征，大量存在必然会威胁到水体的生态安全性。因此，降低水中重金属含量是水质净化和生态修复工作中不可缺少的内容之一。水生植物可通过植物提取、植物过滤、植物稳定、植物挥发和植物降解等途径固定或转化水体中一些常见的重金属如铁、铜、镉、铅、锰等。水生植物对重金属的吸收积累能力与植物的生活类型有关，一般表现为沉水植物>漂浮、浮叶植物>挺水植物，根系发达的水生植物>根系不发达的水生植物。凤眼莲、大薸、香蒲、旱伞草、眼子菜、轮叶狐尾藻能去除的重金属类型比较广泛且去除效率较高。此外，水中离子竞争、pH、盐度、光照、气温、其他重金属的存在等环境因素均会影响水生植物的重金属净化效率，通过优化环境条件也可以提高水生植物对重金属的净化能力。收获水生植物可达到将重金属从水体中去除的目的，但需注意重金属在植物体内可能产生过量积累，需要妥善处置吸收了重金属的植物，避免造成进一步的环境污染。
2、生态修复能力
2.1水生植物群落构建能力
恢复水生高等植物往往是人工种植水生植物进行生态修复的核心，而水生植物的茂盛程度也是衡量生态修复成效的关键指标。选择具有较强群落构建能力的水生植物对生态修复工作的有序开展至关重要。水生植物能否在水体中稳定生长并扩散成群取决于水生植物的生态位宽度、繁殖能力、不同植物间组合的稳定性及环境条件的适宜情况等。生态位宽的水生植物具有较大的竞争优势，研究表明漂浮植物的光竞争能力和根系吸收能力较强，生态位宽度显著高于浮叶植物，在对人工重建的水生植物演替情况的调查中发现浮叶植物几乎完全被漂浮植物所取代。同时，尽量避免选择生态位重叠的水生植物组合且注意植物时间序列及空间结构的分离，可有效减少植物对环境资源的竞争并增强群落稳定性。当生态位重叠发生时，具有强繁殖能力的物种通常具有稳定形成种群的能力。因此，选择生态位较宽、繁殖能力较强且适应性较好的水生植物能在长时间尺度的群落演替过程中占据主导地位。
2.2提高水生动物多样性能力
提高水生动物多样性是水生植物的生态价值的另一种体现，也是选择生态修复水生植物的重要指标。水生植物的存在可为植食性和杂食性水生动物提供天然饵料。浮萍、凤眼莲、大薸、伊乐藻、苦草、黑藻等漂浮植物和沉水植物营养成分含量，水生动物对其消化率和粗蛋白质利用率均较高，其粗纤维含量低、适口性好且营养价值较高，是河蟹、草鱼、团头鲂等常见水生动物重要的食物来源。此外一些结构复杂、叶片宽阔的沉水植物和挺水植物是粘性鱼卵如麦穗鱼卵、鲤鱼卵、鲫鱼卵良好的产卵介质。茎叶宽大、生长茂密的水草可以为鱼、虾、蟹等动物提供育幼场和庇护所，避免种内斗争或捕食。在水生植物栽种后，可通过整个水生生态系统的生物多样性提升效果，衡量水生植物的生态修复能力。
2.3生态风险
在实际生态修复工程中，可能由于对水生植物的生长习性和生物活性等认识不足而引发生态危机。一些适应性极强的水生植物在异地引种后可能会与本地物种竞争光照、养分而大面积取代本地物种，造成生物多样性锐减并阻碍生态修复进程。此外，外来水生植物还可通过化感作用使部分土著物种难以生存，除了产生抑藻的正面效应外，还可能对一些伴生的水生植物产生毒害作用，引起群落更替。凤眼莲、喜旱莲子草、水盾草、再力花、伊乐藻等具有良好生态修复潜力的物种在中国属于外来入侵水生植物，需慎重选用，充分了解其生长习性并做好管控工作。水生植物的生态安全性可从物种多样性、生态系统稳定性、人类健康和社会经济等方面展开评价，是工程应用中需要考虑的重要指标。
（来源：《生态环境学报》期刊）