學(xué)號(hào)：2

學(xué)年論文（設(shè)計(jì)）

（本科）

學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院

專業(yè)生物科學(xué)

年級(jí)2007級(jí)四班

姓名李懿哲

論文題目紅樹林對(duì)水體凈化作用研究進(jìn)展

指導(dǎo)教師盧東升職稱教授

成績(jī)

2010年5月20日

目錄

摘要………………………………………………………………………1

關(guān)鍵詞…………………………………………………………………………1

Abstract……………………………………………………………………1

KeyWords………………………………………………………………………1

0引言…………………………………………………………………………1

1對(duì)懸浮物的沉降作用…………………………………………………………1

2對(duì)水體中有機(jī)物的降解………………………………………………………2

3對(duì)水體中重金屬的富集………………………………………………………3

4對(duì)水體中營養(yǎng)鹽的去除………………………………………………………3

5紅樹林進(jìn)化水體研究的評(píng)價(jià)和展望………………………………………3

參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………4

紅樹林對(duì)水體凈化作用研究進(jìn)展

學(xué)生姓名：李懿哲學(xué)號(hào)：2

生命科學(xué)學(xué)院生物科學(xué)

1

指導(dǎo)老師：盧東升職稱：教授

摘要：紅樹是一類生長在熱帶及亞熱帶海岸潮間帶的濕地植物，具有凈化水

體的功能。近年來紅樹林凈化水體方面的研究有不少進(jìn)展，主要包括促進(jìn)水體中

懸浮物的沉降，利用其豐富的底棲生物對(duì)有機(jī)物的吸附和降解，以及其植株和底

泥對(duì)重金屬和營養(yǎng)鹽的富集和吸收。但是紅樹林的凈化容量是有限的，超負(fù)荷的

污水排放會(huì)導(dǎo)致明顯的或潛在的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，只有在充分的監(jiān)控和

限制條件下，才可有限地將紅樹林作為生活污水的排放地。該研究的發(fā)展方向主

要有污染物遷移轉(zhuǎn)化過程中各種因素的相互作用、紅樹林對(duì)環(huán)境的綜合改善能力

以及實(shí)際應(yīng)用中對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的量化分析和檢測(cè)等方面。

關(guān)鍵詞：紅樹林；水體凈化；懸浮物；有機(jī)物；降解；重金屬；營養(yǎng)鹽

Abstract:Mangroves,thecharacteristic;iittoralwetlandplantformatioftropical

andsubtropicalshelteredcoastlines,havethepurificationeffectsonwater

chonthepurificationeffectsofmangroveshasdevelopedrapidlyin

recentyears,includingenhancingthedepositionofsuspendedsolids,degrading

organicsbyitsabundantbenthos,enrichingheavymetalsandabsordingnutrientsby

rloadeffluentofsewagewillinduceobviousor

usionhas

beendrawnthatthemangroveforestsarenotsuitabletobeutilizedassewage

treatmentpoolunlesssufficientobservationandsomeothermeasurementsare

elopmenttrendsofthisfieldincludesomeaspectssuchasthe

interactiamongfactorsintransferringandtransformingprocessof

pollutants,improvingabilityofmangrovetotheenvironmentandquantityanalysis

andmonitoringtoecologicalhazardsintheapplicationofthispurificationtechnique.

Keyword:mangroveforest;purification;suspendedsolids;organics;degradation;heavy

metals;nutrents

0引言

紅樹是一類生長在熱帶、亞熱帶、海岸潮間帶的木本植物，主要分布在隱蔽

的海灣機(jī)如?？诘臎_積淤泥中。近三十年來，全球紅樹林面積以年均0.7%左右

的速度退化。

紅樹林不但在林業(yè)，造紙，制藥，養(yǎng)殖，旅游等方面有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，同

時(shí)，它還具有很高的生態(tài)價(jià)值，例如防風(fēng)護(hù)堤，減少海嘯等災(zāi)害的破壞力，以及

為河口及近海岸的底棲動(dòng)物落提供充分的營養(yǎng)基質(zhì)和棲息地等。目前最受關(guān)注

的是紅樹林在凈化水體，改善近海岸生態(tài)環(huán)境方面的作用，包括促進(jìn)懸浮物沉降，

促進(jìn)有機(jī)污染物降解，吸收重金屬和營養(yǎng)鹽等方面，其機(jī)理則涵蓋了沉降，吸附、

離子交換、微生物降解以及吸收等方面，是一個(gè)綜合的協(xié)同效應(yīng)[1]。

2

1對(duì)懸浮物的沉降作用

懸浮物往往是水體中主要污染物。有研究表明泥沙等懸浮物對(duì)污染水體中的

氮、磷及高錳酸鹽指數(shù)均有一定的吸附效果。因此，若吸附了污染物的懸浮物沉

降過于緩慢將導(dǎo)致水體的惡化；相反，懸浮物得以快速的沉降，則可以達(dá)到凈化

水質(zhì)的目的。

紅樹植物錯(cuò)綜復(fù)雜的根系可以緩沖海浪對(duì)海岸的侵蝕，組織海浪帶入泥沙，

防止底泥再次懸浮，這減少了懸浮物的產(chǎn)生，同時(shí)它還可促使大顆粒物快速沉降

并吸附微小懸浮顆粒，這減少了懸浮物在水體的停留時(shí)間，以保持較好水質(zhì)。1996

年Sansanayuth等建立的紅樹-沙粒層模型對(duì)高濃度的蝦養(yǎng)殖水有84%的懸浮物

去除率，大大高于對(duì)照組的去除水平。而在自然條件下，F(xiàn)urukawa等研究了澳

大利亞北部一個(gè)河口，發(fā)現(xiàn)潮水涌入帶來的懸浮泥沙大約80%被紅樹林阻滯而沉

降，同時(shí)還會(huì)因顆粒的絮凝產(chǎn)生對(duì)粘土的選擇性吸附，從而改善沉降性能[2]。2003

年Haide等對(duì)比了印尼某紅樹林濕地和澳大利亞一個(gè)非種植區(qū)的懸浮物沉積率，

發(fā)現(xiàn)前者比后者高35倍，而在低流速下，如水的懸浮物沉積率可進(jìn)一步顯著提

高。

但紅樹林系統(tǒng)對(duì)廢水中的懸浮物的承受力是有限的，不同種類的紅樹植物承

受力也不同。Vaiphasa等對(duì)泰國PakPhanang地區(qū)的紅樹林研究表明，附近蝦塘

導(dǎo)致過量沉積降低了紅樹林的生長率，并增加了其死亡率。他們還研究了不同紅

樹植物對(duì)懸浮物的極限承受力，發(fā)現(xiàn)白骨壤在死亡之前可以忍受每年6cm的沉積

率，而柱果木欖只可承受5cm，海漆和欖李則在兩者之間。在構(gòu)建人工紅樹濕地

用以去除懸浮物時(shí)，這一結(jié)論可作為選擇樹種的參考。

2對(duì)水體中有機(jī)物的降解

紅樹林生態(tài)系統(tǒng)去除水體中有機(jī)物的過程有獨(dú)特而復(fù)雜的凈化機(jī)理，除了上

文所述的物理作用，它還可以充分利用基質(zhì)-微生物-植物這個(gè)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的化

學(xué)和生物作用，通過植物吸收和微生物分解來實(shí)現(xiàn)對(duì)水體中有機(jī)物的去除。其中，

稀釋轉(zhuǎn)移，沉降，沉積物吸附等過程和微生物分解等生物過程主導(dǎo)著有機(jī)物的降

解，而植物的直接吸收作用僅占小部分。

紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的底棲生物種類特別繁多，這為其有效地降解水體中各類有

機(jī)物提供了必要的條件。各類有機(jī)物的性質(zhì)和降解效率的關(guān)系是研究的重點(diǎn)。

Lim等發(fā)現(xiàn)紅樹林底泥對(duì)有機(jī)物的降解與其鏈長有一定的關(guān)系。他將中等鏈

長的某種聚羥基脂肪酸脂（PHA）和短鏈長的聚羥基丁酸脂(PHB)兩種生物降解塑

料膜埋于紅樹林土壤中，112d后發(fā)現(xiàn)，PHA有4.5%的降解，而PHB則完全降解。

這表明紅樹林底泥對(duì)短鏈長的有機(jī)物有優(yōu)先降解的傾向。而在馬來西亞檳島地

區(qū)，有人發(fā)現(xiàn)了有機(jī)物形態(tài)與降解率的一定關(guān)系。另外，放在底泥表面的膜平均

降解率約70%，而埋在底泥內(nèi)部的達(dá)到了90%以上。Marchand等發(fā)現(xiàn)不同的底泥

氧化還原環(huán)境，包括樹種，紅樹林發(fā)育成熟程度，季節(jié)等，會(huì)導(dǎo)致木質(zhì)素的不同

的分配狀況。

3

紅樹林底泥中的微生物不僅對(duì)易生物降解的有機(jī)物有較高的降解效果，而且

對(duì)于一些難降解的持久性有機(jī)物，甚至抗生素，都有一定的分解效率[3]。Le等調(diào)

查了在越南的蝦塘中常見的諾氟沙星、惡喹酸、甲氧芐啶三種抗生素在紅樹林地

區(qū)的分布，發(fā)現(xiàn)該區(qū)水體中產(chǎn)生了耐藥性的細(xì)菌加快了它們的降解，降解速率在

不同初始濃度下分別平均可提高50.5%，55.5%，41.3%和40.0%。目前，有著豐

富微生物資源的紅樹林底泥已成為研究者提取和培養(yǎng)各類有機(jī)物降解菌種的重

要來源。

在去除水體中有機(jī)物的應(yīng)用研究報(bào)道多集中于兩方面：一是各種紅樹植物對(duì)

有機(jī)污水的處理效率；二是污水對(duì)紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的影響[4]。

一般認(rèn)為紅樹植物去除污水中COD的效率與淡水人工濕地相當(dāng)，且不同樹種

有一定的差距。靖元孝等選取1年生的海桑，桐花樹及木欖幼苗構(gòu)建潛流人工濕

地處理生活污水，結(jié)果表明，在去除COD方面，三者分別73.00%，75.51%和71.34%；

稍低于另一種以吸污見長的人工濕地植物風(fēng)車草83.96%的去處率。

對(duì)于紅樹林是否是適合的生活污水處理地，觀點(diǎn)不甚統(tǒng)一。李玫等認(rèn)為在一

定條件下是合適的，她發(fā)現(xiàn)正常COD濃度的生活污水甚至可以促進(jìn)某些紅樹植物

的生長。同時(shí)，她也指出需要較長的周期，對(duì)不同種類的污水和不同種類的樹種

在各因素下的相互作用作進(jìn)一步研究[5]。但反對(duì)者認(rèn)為，鑒于全球紅樹林的退化

速度很快，為減緩近海生態(tài)系統(tǒng)多樣性下降和進(jìn)一步退化，應(yīng)盡量避免將其作為

排放污水的場(chǎng)所。

3對(duì)水體中重金屬的富集

紅樹林對(duì)水體中的重金屬也有相當(dāng)?shù)母患饔?。從各類重金屬在整個(gè)系統(tǒng)的

分布狀況來看，土壤是它們主要的匯?？娂澰５扔脤?shí)驗(yàn)證明了重金屬離子的分配

過程中，土壤吸附積累作用大大強(qiáng)于植物吸收作用。另有研究表明紅樹植物的凋

落物如落葉碎屑等也對(duì)重金屬有一定的吸附作用[6]。

而各種重金屬離子在紅樹植物內(nèi)部的分布情況各有所不同，如Cu和Zn較易

從根部遷移至莖和葉組織，而Cd和Pb則聚集在根部，相對(duì)難以遷移[7]。但是，

各類重金屬離子一般都富集在不活躍的細(xì)胞組織中，如細(xì)胞壁，莖和根的細(xì)胞間

隙等。

無論如何，在土壤富集和植物吸收的協(xié)同作用下的去除作用也是有限的。當(dāng)

土壤和海水中重金屬離子濃度過大，或者作用時(shí)間過長，會(huì)嚴(yán)重影響紅樹植物的

生長發(fā)育，甚至導(dǎo)致其死亡[8]。鑒于此，在實(shí)際應(yīng)用中，待處理的重金屬廢水一

般需要做前期處理來盡量減少其對(duì)紅樹林的危害。

4對(duì)水體中營養(yǎng)鹽的去除

與重金屬的分配相似水體中的N和P等營養(yǎng)鹽同樣多數(shù)易被紅樹系統(tǒng)的土壤

所富集，少部分被植物吸收。被土壤富集的營養(yǎng)鹽大部分集中在土壤表層0~5cm

厚度范圍內(nèi)，并伴隨明顯的硝化-反硝化過程。較高的紅樹覆蓋率，較長的水力

停留時(shí)間以及較高的鹽度均有利于其富集[9]。

類似的，紅樹林對(duì)營養(yǎng)鹽的吸收也是有限度的。有人就觀測(cè)到泰國某條河流

2

由于上游過多的蝦養(yǎng)殖塘排放的富營養(yǎng)廢水導(dǎo)致了沿岸紅樹林密度以及河流水

質(zhì)從下游向上游遞減，用時(shí)Chu等用25倍于正常營養(yǎng)濃度的廢水培養(yǎng)紅樹林人

工濕地16周，在經(jīng)過6周的凈水沖洗，會(huì)出現(xiàn)明顯的氮鹽從低泥中瀝出的現(xiàn)象，

而同樣條件下用5倍與正常濃度的廢水則沒有出現(xiàn)瀝出，這證明土壤對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)

的吸收也是有限度的。土壤達(dá)到飽和后，營養(yǎng)鹽的流失或被吸收的規(guī)律尚待進(jìn)一

步研究[10]。

5紅樹林進(jìn)化水體研究的評(píng)價(jià)和展望

紅樹林的生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)被證明具有一定的凈化污染水能力，對(duì)緩解日益嚴(yán)重

的近海岸水體污染和生態(tài)破壞問題又可利用的價(jià)值；而同時(shí)，紅樹林也在全球范

圍內(nèi)呈現(xiàn)著退化的危機(jī)。因此關(guān)于紅樹林作為污水排放的可行性的爭(zhēng)論是目前熱

點(diǎn)之一。天然紅樹林的生態(tài)結(jié)構(gòu)比人工紅樹林更加復(fù)雜和穩(wěn)定，理論上它對(duì)污水

的吸納截留能力也比人工紅樹林更強(qiáng)，但是其生態(tài)價(jià)值也遠(yuǎn)高于人工林，貿(mào)然開

發(fā)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)巨大，因此應(yīng)該對(duì)天然紅樹林的污水凈化開發(fā)利用持極其保守的態(tài)

度[11]。對(duì)于人工林，可針對(duì)其規(guī)模和種結(jié)構(gòu)，因地制宜地作為低濃度的海濱城

市污水處理廠出水排放地，這有利于緩解近海岸污染現(xiàn)狀，例如富營養(yǎng)化等問題。

在此過程中實(shí)施檢測(cè)和相應(yīng)機(jī)制必不可少，并且應(yīng)充分發(fā)揮紅樹林系統(tǒng)面積廣

闊，土壤中菌種豐富的優(yōu)勢(shì)，增加排放源個(gè)數(shù)，分散布源，綜合考慮潮汐動(dòng)力確

定排放徑流方向，以提高污染物在紅樹林區(qū)域的分布均勻度和停留時(shí)間[12]。

今后的理論性研究可能會(huì)集中在兩個(gè)方面：一方面從微環(huán)境角度考慮污染物

質(zhì)在紅樹林系統(tǒng)中遷移轉(zhuǎn)化機(jī)理；另一方面則關(guān)注紅樹林系統(tǒng)對(duì)宏觀生態(tài)環(huán)境的

綜合改善能力[13]。在應(yīng)用方面主要有：鑒定各類降解菌種；研究同一林分的不同

樹種間、紅樹林與底棲生物間、紅樹落和外界環(huán)境因素間在凈化過程中可能存

在的協(xié)同作用或拮抗作用；考察紅樹林在自然環(huán)境下長期持續(xù)的污水排放對(duì)系統(tǒng)

各部分的影響程度；建立相應(yīng)的監(jiān)測(cè)響應(yīng)機(jī)制。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅忠奎，黃建輝，孫建新.紅樹林的生態(tài)學(xué)功能及其資源保護(hù)[J].亞熱帶資源與環(huán)境學(xué)報(bào)，

2007，2(2):38-42

[2]ForestryDepartmentofFoodandAgricultureOrganizationoftheUnitedNati(FAO)

ld'smangroves，1980-2005[R]

[3]LinYM，LiuJW，XiangP，sandnitrogendynamicsinmangrove

leavesatdifferentageanddecaystages(JiulongRiverEstuary，China)[J].Hydrobiologia，

583:285-295

[4]郭長城，喻國華，王國祥.河流泥沙對(duì)污染河水中污染物的吸附特性研究[J].生態(tài)環(huán)境，

2006，15(6):1151-1155

[5]史紅星，劉會(huì)娟.無機(jī)礦質(zhì)顆粒懸浮物對(duì)富營養(yǎng)化水體氨氮的吸附特性[J].環(huán)境科學(xué)，

2005，26(5):72-76

[6]鄭家麟.廈門市海島調(diào)查研究論文集[J].北京：海洋出版社，1996，12(1):23-30

[7]林鵬.中國紅樹林環(huán)境生態(tài)及經(jīng)濟(jì)利用[J].北京：高等教育出版社，1995，(2):45-53

3

[8]張喬民，于紅兵，陳欣樹.紅樹林生長帶于潮汐水位關(guān)系水位的研究[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，1997，

17(3):258-265

[9]王文卿，趙萌莉，鄧傳遠(yuǎn).福建沿岸地區(qū)紅樹林的種類與分布[J].臺(tái)灣海峽，2000，

19(4):534-540

[10]韓維棟，高秀梅，盧昌義.中國紅樹林生態(tài)價(jià)值評(píng)估[J].生態(tài)科學(xué)，2000，19(1):40-46

[11]范航清，黎廣釗.海堤對(duì)廣西沿海紅樹林的數(shù)量、種特征和恢復(fù)的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)

報(bào)，1997，8(3):240-244

[12]張寶平.海岸植物可減輕海嘯危害[N].北京：科技日?qǐng)?bào)，2005-01-25

[13]林鵬，林益明，林建輝.紅樹植物次生木質(zhì)部的結(jié)構(gòu)與進(jìn)化[J].海洋報(bào)，1998，

20(4):97-102

論文（設(shè)計(jì)）題目：紅樹林對(duì)水體凈化作用研究進(jìn)展

生命科學(xué)學(xué)院生物科學(xué)專業(yè)2007年級(jí)

4

階

段

1

時(shí)間地點(diǎn)教師指導(dǎo)情況

4月15日辦公室輔導(dǎo)怎樣檢索資料

2

4月16日辦公室論文要求，論文格式

檢查論文內(nèi)容、格式

重新解講論文要求

輔導(dǎo)論文寫作

檢查論文，指導(dǎo)摘要翻譯

評(píng)閱論文，做出評(píng)價(jià)，

3

4月22日辦公室

4

4月29日辦公室

辦公室

5

5月6日

6

5月18日辦公室

7

5月20日辦公室

指導(dǎo)教師（簽名）學(xué)生（簽名）

注：此表由教師填寫，如指導(dǎo)次數(shù)多，可另附紙。

學(xué)年論文（設(shè)計(jì)）成績(jī)?cè)u(píng)定表

5

評(píng)語

學(xué)院意見：

成績(jī)：

：

指導(dǎo)教師（簽字）：

學(xué)院院長（簽名）

200年月日

200年月日

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