人工湿地中水生植物净化水质的机理

1.植物根系的吸收

水生植物在其生长过程中需要吸收营养物质，水环境中的某些污染物正好可被植物作为自身营养物质加以利用。水生植物吸收Pb、Zn后，不同器官富集存在显著差异，表现为根>茎>叶。

水溶性污染物通过两个途径到达根表面:第一条是通过质体流途径，即污染物随植物的蒸腾拉力，在植物吸收水分的同时与水一同到达植物根部;另一条则是扩散途径，即通过扩散到达根表面。植物将污染元素作自身营养物质吸收后，通过人为收割，将大量污染物移除水环境。

2.植物富集作用

水生植物也可通过富集作用对水质进行净化，水生植物在吸收污染物尤其是重金属离子等有机物之后，便富集、固定在其体内，同时植物也具有将污染物转化成安全、低毒的结合态的机制。

植物在吸收重金属离子后，通过金属转运细胞将重金属离子转运至根细胞，随后转运至液泡中。在重金属胁迫条件下，植物会形成适应性，即耐受基因型合成较多植物螯合肽(PC)，并与重金属离子螯合。

在对菹草叶细胞的超微定位观察中发现，重金属离子主要富集于植物细胞壁上，植物细胞壁成为十分重要的离子交换场所。在植物细胞壁与金属离子结合未达到饱和前，植物细胞壁的金属沉淀作用会对植物对污染物的耐受性起到一定作用。3.微生物作用

植物根系的分泌物能为根系微生物提供养分，促进其生长，根系微生态系统中，微生物数量显著高于其他区域，且根系微生物能对有机污染物起到降解和代谢作用。

在水域环境中，根系微生物同样能起到修复污染水体的作用。水生植物在水环境中利用光合作用生成氧气，并通过通气组织，将氧气从植物体的上部输送到底部，经过释放和扩散，在植物根部形成一个好氧区域，这个区域对很多微生物尤其是硝化细菌来说，是极好的繁衍栖息区域，因此这个区域的微生物相当活跃，能够将对水生动物有害的氨氮转化为硝态氮。

凤眼莲又称水葫芦，是一种根系发达的高等水生植物，被广泛运用于污水治理，其发达的根系是其净化水质的重要因素。其根系微生物具有降酚作用，凤眼莲根系微生物能提高凤眼莲降酚效率和多酚氧化酶活性。

4.对藻类的抑制作用

水生植物对藻类的抑制作用主要来自两个方面：第一个方面是水生植物的生长同样需要营养物质及光热条件等环境因素，因此会与藻类形成竞争效应。高等水生植物根系发达，在与藻类的竞争中处于优势地位，对氮、磷等营养元素的吸收能力较强，藻类由于缺少限制性营养元素，生长受到抑制，从而避免了水华的发生。同时水生植物的存在也会阻碍光照进入水体，进一步抑制藻类生长繁殖。

另一方面，植物会分泌出抑制藻类生长的化感物质，这类物质主要分为五大类：脂肪族、芳香族、含氮杂环化合物、类萜和含氮化合物。研究表明，化感物质可通过影响藻类细胞膜结构、呼吸作用、光合作用、酶活性及基因表达以达到抑制藻类生长的目的。水生植物的离体器官仍具有分泌化感物质的能力，在今后的研究中亦可利用这一特性对化感物质进行分离、提纯。