浅谈水生生物对水质的改善作用

摘要：指出了利用水生生物对水质的改善作用是当前的研究热点，介绍了水生生物基本知识，重点分析了水生植物、水生动物、水生微生物在改善水质中所起的作用，同时阐述了水生生物在水质监测和研究中做出的贡献。

关键词：水生生物；水质改善；水质监测和研究

1引言

2012年西湖主湖区的水体透明度，比10年前提高了1倍，也就是828cm，而10年前，西湖水的透明度是40cm，这都要归功于西湖生态恢复与水环境改善项目。西湖湖西水生植物群落优化示范工程，就是在西湖湖西的茅家埠、浴鹄湾、乌龟潭70万m2的湖区里，种植沉水植物，比如菹草、苦草、狐尾藻、金鱼藻、黑藻等，形成复合群落，自然梯度。现在，一年四季，水下都有植物景观，利用沉水植物净化湖水。2013年3月底，国家“十一五”水专项“典型南方城市景观湖泊水质改善与水生植被构建技术”课题——“西湖生态恢复与水环境改善项目”，通过了国家验收。另外，农业部印发了《全国水生生物增殖放流总体规划（2011～2015年）》，这是“十二五”期间全国组织开展增殖放流工作的指导性规划，也是中央财政增殖放流项目管理的重要依据。可见，水生生物对水质的影响力可见一斑。

2水生生物简介

水生生物[1]是生活在各类水体中的生物的总称。水生生物种类繁多，有各种微生物、藻类以及水生高等植物、各种无脊椎动物和脊椎动物。其生活方式也多种多样，有漂浮、浮游、游泳、固着和穴居等。有的适于淡水中生活，有的则适于海水中生活。水生生物虽然种类繁多，按功能划分，包含自养生物（各种水生植物）、异养生物（各种水生生物）和分解者（各种水生微生物）。不同功能的生物种群生活在一起，构成特定的生物群落，不同生物群落及其与环境之间，进行着相互作用、协调，维持特定的物质和能量流动过程，对水环境保护起着重要作用。

3水生生物改善水质

31水生植物

水生植物是指生长在水中或潮湿土壤中的植物，包括草本植物和木本植物。我国水系众多，水生植物资源非常丰富，仅高等水生植物就有300多种。根据水生植物的生活方式，一般将其分为挺水、浮水和沉水植物。水生植物对水质有较强的净化功能，可以有效降低水体富营养化，抑制浮游植物，保持水景的生态平衡。水生植物不仅能进行光合作用，吸收环境中CO2、放出O2，改善水体质量，而且能消除水体中许多污染元素，因此水生植物具有重要的生态恢复功能。例如，水葱能净化水中的酚类；野慈菇对水体中氮和磷的去除率都很高；芦苇具有净化水中的悬浮物、氯化物、有机氮、硫酸盐的能力，能吸收汞和铅，对水体中磷的去除率很高；凤眼莲繁殖快，耐污能力强，对氮、磷、钾及重金属离子均有吸收作用；沉水植物还可以促进水中悬浮物、污染物质的沉积，并可通过吸收、转化、积累作用降低水中营养盐，从而抑制水体内浮游藻类生产量，同时能防止底泥的再悬浮，提高水体的透明度。

总之，水草茂盛则水质清澈、水产丰盛、水体生态稳定，缺乏水草则水质浑浊、水生动物稀少、水体生态环境脆弱。水生植物在美化水体景观、净化水质、保持河道生态平衡方面具有显著功效。

311减少水质富营养化

水体富营养化是指由于大量的氮、磷、钾等元素排入到流速缓慢、更新周期长的地表水体，使藻类等水生生物大量地生长繁殖，使有机物产生的速度远远超过消耗速度，水体中有机物积蓄，破坏水生生态平衡的过程。利用水生生物吸收利用氮、磷元素进行代谢活动以去除水体中氮、磷营养物质的方法。目前，有些国家开始试验用大型水生植物污水处理系统净化富营养化的水体。大型水生植物包括凤眼莲、芦苇、狭叶香蒲、加拿大海罗地、多穗尾藻、丽藻、铜钱草等许多种类，可根据不同的气候条件和污染物的性质进行适宜的选栽。水生植物净化水体的特点是以大型水生植物为主体，植物和根区微生物共生，产生协同效应，净化污水。

张家杨等[2]在水生植物对水体富营养化除磷去氮的研究中提到，水生植物作为处理富营养化水体的一种手段，具有低成本、耗能、高效、自我更新和可持续性强等优点，是目前生物方法和生态方法中的通用技术。常用的水生植物材料有伊乐藻、微齿眼子菜、竹叶眼子菜、水罂粟、石菖蒲、黄菖蒲、芦苇、菹草、芦竹、荻、水葱、黄花水龙、大聚藻、香菇草、大薸、凤眼莲、美人蕉、水生鸢尾、千屈菜、野慈姑、大水剑、太阳草和水萝兰等。水生植物通过吸收底泥和水层中的氮、磷，并同化为自身的结构组成物质，从而提高了水体中氮、磷物质的去除。

魏晓慧[3]在对6种水生植物对汾河水体中氨氮、COD、总氮和总磷的净化作用研究中，对枝轮藻、豆瓣菜、芦苇、红蓼、脆弱刚毛藻、菹草等处理汾河太原段污水都有很好的净化效果。在氨氮净化方面均为芦荟最好，脆弱刚毛藻最差。在COD净化方面均为芦荟最好，豆瓣菜最差。在总氮净化方面，芦荟最好，对枝轮藻最差。在总磷净化方面，芦荟最好，菹草最差。且净化效果是高浓度水平<中浓度水平<低浓度水平。

钟艳霞等[4]利用银川平原天然湖泊湿地——黄河湿地公园为研究点，开展农田退水的湖泊水质空间分布研究，探讨空间上分布不同的水生植物（主要是芦荟、菖蒲、荷花）对水质净化的贡献。水生植物对其中的BOD5、CODcr、氨氮、总磷均具有较好的降低作用，其中降低BOD5的速率最快，而对总磷的降解率较低，综合污染整体可以下降35% 左右，因此水生植物对农田退水具有很好的净化效果。

312吸收水中重金属

随着工业化的发展，含有重金属离子的废水产生量越来越多。重金属离子已成为最重要、最常见的污染物之一。

潘义宏等[5]对通过野外调查和室内分析，研究了云南阳宗海南北两区域自然生长的17种水生植物的生长状况及植物和对应水样、根区底泥中重金属（As、Zn、Cu、Cd、Pb）的含量。结果表明，17种植物均长势良好，对Pb和As具有一定的抗性。从聚类分析结果来看，金鱼藻、黑藻、八药水筛、小眼子菜、穗状狐尾藻5种水生植物同时对As、Zn、Cu、Cd、Pb具有较强的吸收和富集能力，它们对复合污染水体的修复具有较大潜力和价值。

易锋[6]在复合污染下大薸和凤眼莲对重金属的吸收和富集特征的研究中，通过试验得到结果，与挺水植物相比，漂浮植物（大蓬、凤眼莲）表现出了更好的重金属富集能力，它们的根系部分的重金属含量最高，其中As含量为26353mg/kg、10310mg/kg，由此筛选出大藻、凤眼莲为水生As富集型植物。

周雪玲等[7]通过野外调查和室内分析，采用生物富集因子和重金属污染指数等方法研究乐安河-鄱阳湖段水土或底泥环境中Cu、Pb、Cd等重金属的含量及不同生境中自然生长的18种水生植物植株内的富集积累特性，研究结果表明，所筛选的18种水生植物的长势良好，对Cu、Pb、Cd等重金属的复合污染均具有一定的抗性，其中苦草、青葙、金鱼藻对重金属Pb、Cd具有共富集特征，箭叶蓼对Cu、Cd具有共富集特征。

高婧等[8]为了探明黑麦草和紫花苜蓿对重金属污染底泥的修复作用，采取盆栽试验研究两种植物对百花湖底泥中Cu、Zn、Cd重金属污染的修复效果。

32水生动物

保障饮用水质量可以采用一些生物方法予以控制；除了种植树木及水草净化水质外，最为明显的效果是在水内适当的放养滤食性鱼类，利用自然界的生物链条及各种鱼类的生活习性发挥互补性，合理搭配，净化水质，防治病虫害，以鱼养水。

水底名副其实的“清洁工”鲤鱼、鲫鱼等，它们生活在水的底层，摄食水体底层的残饵和腐殖质。可清除大部分残余的有机物，大大减少水体底层有机物，腐化分解释放的污染物。另外，水体中凶猛性鱼类（乌鳢、鲶鱼等），能大量摄食水体中的野杂鱼、病鱼、死鱼、动物腐体等，可以有效控制水体中的野杂鱼虾的大量生长繁殖，防止病、死鱼等污染水质，减少耗氧因素。这些鱼可以统称为净水鱼。但其主要目标。净水鱼每天可消耗掉大量的水草和浮游生物，既能有效抑制水草生长，又可以防止水中浮游生物的过量繁殖、污染水质。不一定以蓝藻水华控制为目标，而在于预防控制蓝藻水华发生，改善水库水质，不能待水质污染恶化后再投放鱼类。

33水生微生物

寒石[9]研究净水微生物可以做到全面的净水效果。去碳去氮，如芽孢杆菌等复合菌可以去除水中的碳、氮、磷系化合物，转化硫、铁、汞、砷等有害物质。杀灭病毒，如枯草杆菌、绿脓杆菌具有分解病毒外壳酶的功能而杀灭病毒。絮凝作用，如芽孢杆菌等有生物絮凝作用，可以将水体中的有机碎屑结合成絮状体，使重金属离子沉淀，使水体清澈。反硝化作用，可以利用硝酸盐为最终电子载体，起反硝化作用，提高pH值。彻底净化，利用和耗尽水中浓度极低的营养物质。

张楚等[10]研究表明选用放线菌、欧洲亚硝化单胞菌、维氏硝化杆菌、泛养副球菌和巨大芽孢杆菌作为清淤菌，按2∶1∶1∶2∶3的活菌含量配比混合，所得的混合菌种子液与多孔钠型活化沸石颗粒按照重量比1/19～1/4的比例混合均匀制备成清淤剂。用该清淤剂对南库支浜河珠江路桥段的河水进行治理，NH3-N的浓度有大幅度的减少。

利用水生生物综合改善水质的研究如雨后春笋般出现。余亚琴等[11]研究了太湖蓝藻厌氧发酵沼液经过氧化沟处理后，减轻了后续水生植物滤床的负荷，同时水生植物发达的根系、强大的表面积为微生物的富集提供了场所。沼液经过氧化沟/水生植物滤床工艺处理后，COD<50mg/L、氨氮<16mg/L、TN<6mg/L、TP<05mg/L。

4水生生物监测和研究水质

利用水生生物来监测水质的方法较多，如指示生物法、群落结构法、生物毒性实验、残毒测定法、细菌学检验法、发光细菌毒性检测法等。陈水松等[12]列举了长江流域水生生物监测应用的典型案例，并对生物监测技术存在的问题进行了分析，对其应用前景进行了展望。惠峰等[13]通过研究表明利用水生植物尤其是水生苔藓植物监测水体重金属污染，是一种便捷有效、成本较低的技术措施。田鹏[14]通过试验，得出结论水体中Cd浓度与草鱼氧化损伤程度呈显著的线性正相关，因此提出可以将草鱼MDA含量测定作为一项生物学指标用于水环境Cd污染的生物监测。孙婕[15]用五种受试鱼（虎皮鱼、红鼻子剪刀鱼、红绿灯鱼、斑马鱼、黑鳍红月光鱼），用新方法对毒性评价的准确性好，并且严于老方法，更有利于废水的监管。

利用水生生物做水质研究的项目比比皆是。吴详庆等[16]在不同水温条件下，采用静水式鱼类毒性试验法，研究镉对倒刺鲃的急性毒性效应。杨艳红[17]以厚颌鲂为试验对象，研究了重金属污染物Hg2+、Pb2+、Cr6+对厚颌鲂幼鱼的单一毒性效应和联合毒性效应，从而为食品安全和保护水生生物生物资源及水域环境提供一定的理论依据，同时为水环境监测奠定一定理论基础。

2014年3月绿色科技第3期5结语

水生生物与水质息息相关。水生植物、水生动物、水生微生物均对水质净化有很大的帮助。其中很多水生植物能有效地控制水体富营养化和重金属污染；鱼类等水生动物可以减少水中腐坏有机物，预防蓝藻，改善水质；各种菌类水生微生物不仅可以全面净化水质，还能与水生植物配合，改良净水工艺。水生动物对水质的作用还表现在监测和研究水质方面表现突出，可以作为生物指标、毒性实验的研究对象等。

参考文献：

[1] 株式会社学研教育水生生物[M]长春：吉林文史出版社，2011

[2] 张家洋，陈丽丽，李慧水生植物对富营养化水体除磷去氮的研究概述[J]西北师范大学学报：自然科学版，2013（1）：115～120

[3] 魏晓慧六种水生植物对汾河水体中氨氮、COD、总氮和总磷的净化作用研究[D]太原：山西大学，2012

[4] 钟艳霞，罗玲玲，虎雪姣银川市天然湖泊湿地水生植物的水质净化能力分析[J]安徽大学学报：自然科学版，2013（3）：104～108

[5] 潘义宏，王宏镔，谷兆萍大型水生植物对重金属的富集与转移[J]生态学报，2010（23）：6430～6441

[6] 易锋复合污染下大薸和凤眼莲对重金属的吸收和富集特征[D]昆明：昆明理工大学，2011

[7] 周雪玲，熊建秋，简敏菲乐安河-鄱阳湖湿地优势水生植物对重金属污染物的富集作用[J]江西师范大学学报：自然科学版，2013（2）：210～215

[8] 高婧，梁龙超，陈卓两种植物对百花湖底泥中重金属污染的修复效果[J]贵州农业科学，2013（9）：184～187

[9] 寒石净水微生物[EB/OL]，[2006-01-11]wwwcnfishcom

[10] 张楚，张俊环，艾鑫，等微生物清淤剂的制备及对水中氨氮的去除率研究[J]广东化工，2013（10）：108～109

[11] 余亚琴，吕锡武，吴义锋，等氧化沟/水生植物滤床组合工艺处理蓝藻厌氧沼液[J]中国给水排水，2013（7）：20～23

[12] 陈水松，袁琳，叶丹，等长江流域水生生物监测现状与展望[J]人民长江，2011（2）：79～82

[13] 惠峰，王良桂水生植物对水体重金属污染的监测和生态修复[J]安徽农业科学，2013（5）：2234～2236

[14] 田鹏水体中镉暴露对草鱼的氧化胁迫研究 [D]重庆：西南大学，2013

[15] 孙婕小型鱼监测污染源废水毒性的时间效应研究 [D]长春：吉林农业大学，2013

[16] 吴祥庆，黎小正，杨姝丽不同温度下镉对倒刺鲃的急性毒性试验[J]广东农业科学，2013（18）：115～116，126

[17] 杨艳红重金属（Hg～（2+）、Pb～（2+）、Cr～（6+））对厚颌鲂幼鱼生物毒性效应的研究 [D]重庆：西南大学，2013

Abstract： This articlebriefly introduces the basic knowledge about aquatic organism，and emphasizesthe roles ofaquatic plants，aquatic animals and microorganism in improving water quality respectivelyFinally，it discusses the contributionof aquatic organismon water quality monitoring and research

Key words： aquatic organism；improvement of water quality；monitoring and research on water quality