六类抗污染药用植物环境改善应用的分析比较
摘要：当前环境污染尤其是水体、大气污染日益严重，植物净化环境、治理污染的作用越来越受到重视。本文以凤眼莲、芦苇、香蒲、菖蒲、芦荟、松柏为代表，就药用植物在净化改良环境方面的特点与应用进行了分析及比较，以期能加深针对药用植物与生存环境之间相互作用的研究及开拓药用植物在改善治理环境污染方面的应用。
关键词：六类药用植物；抗污染；环境改善
基金项目：2014年江苏省高校哲学社会科学研究一般项目资助，项目编号2014SJB598
中图分类号： S567；S688 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.08.057
植物改善环境的实例很多，本文就凤眼莲、芦苇、香蒲、菖蒲、芦荟、松柏六类药用植物进行应用比较。
1 药用植物对水体污染的改善作用
1.1 沉水植物对水体污染的改善
过去湖水富营养化十分严重，当时由于种种原因造成沉水植物大量消失，水生植物群落的构成遭到了极大破坏，漂浮植物渐渐变为淡水湖中的唯一优势群落，由于其生长毫无节制，以致湖水中溶解氧不断被消耗，长期得不到补充。漂浮植物虽具备较好的吸收氮、磷元素的能力，但过于繁盛带来了可怕的后果，那就是漂浮植物一旦出现大量死亡腐烂，即会造成二次污染，反而加重了水体的富营养化。
通常来说，对于不同类型、品种的水生植物，人們发现漂浮植物的吸收能力要好过挺水植物，沉水植物的吸收能力最差。但是在生态系统中，沉水植物能起到稳定底泥，提高水质的作用。较之其外无沉水植物的分布区，沉水植物分布区内，其总磷、氨氮、COD、BOD的含量通常极低。沉水植物生物量庞大，不断与环境交换着宏量的物质与能量，形成了巨大的环境容量和强大的自净能力。大型沉水植物则通过根部吸收，因而比浮水植物具有更有效的富集氮磷的能力。经过实地检测发现，生长有大量芦苇的水体对污染物质的去除率可达90%以上，而没有芦苇的水体，仅能达到30%～70%。
1.2水生植物对水体污染的改善
由于大量的营养元素排入到更新周期长的地表水体，使藻类等生物大量生长繁殖，水中有机物增长远超过消耗，有机物积蓄，破坏水生生态平衡。富营养化引起藻类爆增，氧气骤减，造成水体透明度降低，组织缺氧使大型植物退化，减少了植物的多样性。反之，水生植物的稳定底泥、抑藻抑菌等作用，对改善水质具有重要的实践意义，有些水生植物有吸收过量营养物质的特性，可降低水体营养水平，并减少鱼类所引起的沉积物重悬浮，降低浊度。利用水生植物吸收富集水体中过剩元素是治理和抑制湖泊富营养化的有效方法之一，具有高效、低耗、低费、可持续和自我更新性强等优点，也是目前生态和生物方法中的常用技术。当前，部分国家已经尝试使用水生植物（包括药用植物）污水处理系统来改善富营养化水质，包括芦苇、凤眼莲、香蒲等许多种类，这些药用植物可依据污染物性质和气候条件进行适当的选栽。
在水生植物针对河体中氨氮、COD、总氮和总磷的净化研究中，人们发现芦荟等植物处理某段污水均体现出较好的改良效果：但无论是在COD、氨氮污染物净化方面，还是在总氮、总磷净化方面，芦荟的处理效果都是最佳的。菖蒲具有较强的适应能力，对氮磷污染物也具有一定的去除能力，氮磷累积量与植物生物量成正比：宽叶香蒲的生活能力强，对污水的净化效果表现好，而且生长期长；宽叶香蒲对氨与氮的去除性能好、对磷有一定的去除作用；菖蒲、宽叶香蒲去除COD的效果最好，达90%左右。磷循环可能需要依靠大型植物的调控，水体底泥中磷的枯竭会导致香蒲减少，若其后泥中磷再次显著的增加又可使香蒲重现。
农田退水后湖泊水质空间分布发生了变化，人们研究发现空间上分布不同的芦荟与菖蒲对净化效果施加了重要的影响。水生植物对其中的BOD5、CODcr、氨氮、总磷均具有较好的降低作用，其中对BOD5速率降低得最显著，而对总磷的降解率较低，综合污染大约整体下降30% 以上，可见芦荟、菖蒲对农田退水具有很好的改良效果。
1.3 水生植物根系微生物与凤眼莲等植物有明显的协同净化作用
植物净化水体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，合作净化污水的。某些水生植物，可以借助通气组织将氧气从叶片输送到根部，并扩散至水中，供周边微生物，尤其是根际微生物呼吸和分解污染物之用。凤眼莲等植物根部，吸附有庞大的浮游生物和微生物，显著增加了生物多样性，并使各种类型污染物逐次得以处理。利用固定化氮循环细菌技术，可使氮循环细菌不断在水域中扩散，影响水生植物根部的微生物数量，接着通过硝化—反硝化作用，渐进加强水生生态系统自净能力和强化自然水体除氮能力。这对进一步研究健康水生生态系统退化机理及加以修复具有重要意义。
某些药用水生植物，例如香蒲，亦能抑制浮游植物，进而降低藻类的存量。水生高等植物明显抑制藻类的作用主要包括，使藻类数量急剧下降和促进藻类群落结构改变。虽然水生植物与藻类在营养、光照、生存空间等方面存在竞争，但除人工控制和低温等条件下，一般是水生植物生长更占优势。藻类与大水生植物之间互生互克的作用在污水处理和水体生态改良方面有不容忽视的应用潜力。
野外与实验室研究表明，凤眼莲等植物通过根系向水中分泌一系列有机物，其在水中含量极微时即可干扰藻类的生理生化、形态和繁殖，使藻类数量明显降低。“香蒲侵入式治理”的一个重要机理就是向周围环境中释放植物毒素——利用植物分泌物和植物周围的微生物与藻类间相生相克的关系，去除藻类。这对于富营养化防治、水生态系的恢复和重建具有极大的意义。芦苇也能对浮游藻类的生长起到一定的抑制作用。
1.4 利用植物对重金属污染点位进行修复
在工业高速发展的今天，含有重金属离子的废水的产生与扩布越来越严重。重金属已成为最重要、最常见的污染物之一。与有机物不同，重金属不能被微生物所降解，只有通过生物的吸收并移除得以从环境中清理掉。植物具有生物量大且易于后处理的长处，因此利用植物对重金属污染位点进行修复，是解决重金属污染的有利选择。植物对重金属污染位点的去除修复有三种方式：植物挥发，植物固定和植物吸收。某些药用水生植物对重金属Zn、Cr、Pb、Cd、Co、Ni、Cu等有显著的吸收与积累能力。诸多研究表明，环境中的重金属含量与植物组织中的重金属含量成正相关，因此也可以通过分析植物体内的重金属含量来指示警戒环境中的重金属水平。