水葫芦修复污染水体的功能及其在工程应用中所面临的挑战

生态环境学报2017,26(9):1612-1618http://www.jeesci.comEcologyandEnvironmentalSciencesE-mail:editor@jeesci.com基金项目：江苏省农业科技自主创新资金项目（CX（15）1004）作者简介：张志勇，研究员，主要从事污染水体生态修复研究。E-mail:jaaszyzhang@126.com*通信作者，E-mail:fly8006@163.com收稿日期：2017-07-20水葫芦修复污染水体的功能及其在工程应用中所面临的挑战张志勇1，严少华1，徐寸发2，刘海琴1，张迎颖1*1.江苏省农业科学院农业资源与环境研究所，江苏南京210014；2.江苏省农业科学院中心实验室，江苏南京210014摘要：水葫芦（凤眼莲，Eichhorniacrassipes(Mart)Solms）具有繁殖速度快、生物产量大、吸收氮磷能力强等特点，被广泛地用于净化污染水体，是国内外学术界公认的水体修复的优势物种。然而，目前水葫芦修复污染水体多停留在研究试验阶段，并未在水体污染治理生态工程中得到大规模应用。文章系统地总结了水葫芦修复污染水体的功能，并分析了水葫芦规模化应用于污染水体治理工程中面临的挑战。有关研究表明，水葫芦对生活污水、工业废水、畜禽养殖废水、地表径流水与富营养化河流、湖泊、水库水体中的氮、磷、重金属、有机污染物等均有较强的去除效果；规模化种养水葫芦修复污染水体面临的主要挑战包括：潜在的生态风险高，收获难度大、成本高，处置利用困难，商业化生产可行性低等。针对这些瓶颈问题，文章提出了破解的思路和今后的研究重点：（1）研究规模化安全种养的可靠技术，如种养围栏设施的研发、水葫芦适宜种养水域的选择和适宜的水面覆盖度等，以防范规模化种养的潜在生态风险；（2）加强研发快速高效、规模匹配的打捞-运输联动专用装备，优化打捞、运输技术方案，以期提高打捞效率，降低打捞成本；（3）深入研究水葫芦固、液分离技术，研发高效机械脱水装备，解决水葫芦含水量高、挤压脱水难题；（4）创新水葫芦资源化利用工艺，充分开发水葫芦经济价值，并探索政府生态补偿政策和办法，建立生态补偿机制，吸引企业参与，推动规模化种养水葫芦治污的产业化生产、企业化运行。关键词：凤眼莲；富营养化水体；生态修复；工程应用；挑战DOI:10.16258/j.cnki.1674-5906.2017.09.022中图分类号：X52文献标志码：A文章编号：1674-5906（2017）09-1612-07引用格式：张志勇,严少华,徐寸发,刘海琴,张迎颖.2017.水葫芦修复污染水体的功能及其在工程应用中所面临的挑战[J].生态环境学报,26(9):1612-1618.ZHANGZhiyong,YANShaohua,XUCunfa,LIUHaiqin,ZHANGYingying.2017.Thefunctionsofwaterhyacinth(Eichhorniacrassipes(Mart)Solms)inremediationofpollutedwatersandchallengesinengineeringapplication[J].EcologyandEnvironmentalSciences,26(9):1612-1618.水葫芦（Eichhorniacrassipes(Mart)Solms），又名凤眼莲，是一种大型漂浮水生植物，喜高温湿润环境，可在1~40℃范围内生长，最适宜生长温度为25~27.5℃（Wilsonetal.，2005）。水葫芦可进行无性和有性繁殖。无性繁殖通过匍匐茎增殖，在适宜的温度和湿度条件下，每株水葫芦每5天能繁殖1株新植株，每公顷水葫芦年产量（干质量）从几十吨到上百吨不等（Reddy等，1984；Abbasi，1999；Carinaetal.，2007）。水葫芦是世界上生长繁殖速率极快，产量极高的水生植物之一。虽然水葫芦被视为世界上危害最严重的水生杂草，但其对无机养分、重金属、持久性有机污染物等具有更强的吸收积累与分解转化能力。因此，水葫芦被成功应用于处理各类废水并在世界范围内得到了广泛的认可（Brix，1993；Tchobanoglousetal.，1989；Foxetal.，2008）。相对其他一些水生植物，水葫芦是污水净化和富营养化水体修复的优选植物Mishraetal.（2008）。研究水葫芦、水浮莲（Pistiastratiotes）和紫萍（Spirodelapolyrhiza）对含Cu、Zn、Cr、Cd污水的处理情况，结果表明，3种水生植物对污水中Cu、Zn、Cr、Cd去除率均高于90%，且以水葫芦处理效果最佳；徐寸发等（2015）通过比较水葫芦、轮叶黑藻(Hydrillavertic