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水生植物水體修復技術是一種操作簡單、成本低且生態友好的環境修復方式，目前已被廣泛用于水質凈化和生態修復中。但由于水生植物的種類繁多，人們在選擇水生植物時存在一定盲目性，且對于水生植物的生長條件及生長特性、生態修復適宜程度及資源利用潛力等方面認識不足。為提高水生植物生態修復效率并避免水生植物物種選擇的盲目性，本文將從水生植物的功能、生長特性和生物量資源化3個方面來闡述水生植物水質凈化與生態修復的適應度及潛力，建立水質凈化與生態修復植物優選指標體系，以期為水生植物在生態修復工程中的應用提供理論基礎。因篇幅較長，此次先為大家介紹水生植物的功能指標。
水質凈化能力
一、促進懸浮物沉降
水體中懸浮物（SS）的含量是影響水體透明度和光學衰減系數的重要因素，含量高時會削弱水下光強，對植物光合作用和水體初級生產力產生不良影響。因此，降低水中懸浮物含量是水質凈化與生態修復工作的重要部分。水生植物可通過根莖和葉片的攔截吸附作用、減緩水流和風浪擾動或通過表面微生物分泌黏液的凝聚作用有效降低水中懸浮物的濃度。對于懸浮物濃度較高亟需治理及對懸浮物指標要求較高的水域，需選用具有根莖粗壯發達、葉片寬大肥厚、邊緣具齒或葉片生長密集特點的水生植物，以達到降低水中懸浮物的良好效果，如蓮、蘆葦、香蒲、菹草、穗花狐尾藻、光葉眼子菜等。
二、水體增氧
水生植物光合作用產生的氧氣可以通過根系釋放到周圍水體中，有效提高水體的溶解氧含量并引起水體pH值、氧化還原電位和養分利用效率等性質的變化，改變微生物群落組成，從而表現出不同的生態修復能力。水體溶解氧含量與水質情況密切相關，溶解氧含量低的水域往往會出現水質劣化、生態系統受損，*終出現發黑發臭的現象。因此，維持適當的溶解氧含量是水生植物去除水中污染物的前提。水生植物的泌氧量與生物量、相對生長速率呈顯著正相關，研究表明，香蒲、美人蕉、燈芯草、紙莎草、菖蒲、千屈菜、水芹、蘆竹等須根系植物泌氧能力較強。水生植物的泌氧能力會影響污染物凈化中微生物的好氧過程，因而會影響污染物的凈化效率，應根據實際凈化需求選取具有適宜泌氧能力的水生植物。
三、藻類抑制
水中藻類含量過高會引發一系列生態環境問題，包括水中透明度低、溶解氧不足、水生生物死亡、食物鏈多樣性破壞等，影響水生生態系統的平衡。其中，由于藻類會與水生植物競爭光照、養分，從而在藻密度過大的水域常常會影響水生植物的生長，特別是在沉水植物修復的工程應用中，表層水中過量藻類的存在會阻礙沉水植物生態作用的發揮。因此，控制水中藻類含量對水生生態系統的穩定具有重要作用。水生植物可以通過與藻類競爭養分、光照等非生物因素抑制藻類的生長，或通過分泌化感物質達到抑藻效果。研究表明，金魚藻、穗花狐尾藻、水蘊草、菹草、苦草、黃菖蒲、狹葉香蒲、千屈菜、蘆葦、荇菜等對常見水華藻類具有較好抑制效果且存在植物*佳抑制生物量。因此，運用水生植物的化感抑藻時可選擇合適的水生植物并結合投入的*佳生物量及化感物質濃度狀況，實現良好的抑藻效果。
四、氮、磷吸收及蓄積
隨著人類活動產生的氮、磷元素大量進入自然水體，水中出現富營養化現象，并可能引發藻華等生態危機，由此危害生態環境。調控水中氮、磷含量是河流、湖泊等水體普遍需要且應持續進行的治理工作。氮、磷是水生植物生長所必須的營養元素，水生植物通過同化作用、植物吸附與附著微生物的協同作用可大量去除水體中的氮、磷營養物。氮、磷在水生植物中的蓄積情況可通過氮磷儲量衡量，氮磷儲量越大的植物對水體中相應營養鹽的吸收潛力也越大。氮磷儲量能反映植物在不同水體中對營養元素的轉移能力，根據植物對營養元素的蓄積閾值，合理選擇植物的收割時間能更好地發揮植物的凈化功能。
水生植物的營養鹽去除能力常受其本身的生物量、氮磷儲量等因素影響，所以凈化效率因種而異。研究表明，鳳眼蓮、大薸、蘆葦、再力花、浮萍等都屬于高效凈化氮磷營養物的水生植物，被廣泛應用于水中氮磷營養鹽的凈化。此外，在不同的環境條件下，如水體富營養化程度、水力停留時間、其他微污染物的共存等，水生植物的去除能力也表現出不同特征，因此要實現氮磷營養物的高效去除需要選用高效植物并在適宜的條件下進行。
五、促進有機污染物降解
水中有機污染物種類多樣且成分復雜，有機物分解會大大降低水中溶解氧含量從而破壞水生環境，而不易分解的有毒有害成分在水體中持續存在則會對水生生物產生不利影響，還有些有機物會與重金屬等螯合改變重金屬毒性和遷移行為從而引發危害。水中有機物的濃度水平常通過COD進行表征，并且國家各水質標準都對COD數值進行了限制。水生植物可通過吸收、吸附、截留及附著微生物的降解作用來降低水中COD值。微生物的附著生長情況及泌氧能力是影響水生植物COD去除率的重要因素，氣溫、pH、水體營養狀況等環境因素也會影響COD去除效率。蘆葦、美人蕉、香蒲、旱傘草、再力花、鳳眼蓮等對COD的去除能力較強。但是，值得注意的是水生植物本身還具有向水體釋放有機物的能力，包括根系分泌物和殘體分解釋放，因此在選用水生植物凈化水體時需關注其本身對水體COD影響情況。旱傘草、再力花屬于COD釋放量較高的水生植物。
有機物中包含一類環境中含量較低、有毒有害且難降解、危害極大的物質，即微量有機污染物，包括藥品和個人護理品、內分泌干擾物、持久性有機污染物、消毒副產物等。研究證實，水生植物具有一定去除各種微污染物的能力。但是與水生植物的種類相比，具體污染物去除情況更多受污染物的性質影響，特別是污染物的脂溶性和水溶性。研究表明，正辛醇/水分配系數對數在0.5-3.5范圍內的物質既具有親脂性也具有水溶性，可穿過植物細胞膜的雙層脂質并進入細胞液，被植物吸收。此外，污染物logKOW越大就越易在植物根部富集。因此，需根據水體中污染物的具體性質來選擇具體修復方式。
六、重金屬吸附沉淀
工農業生產過程中產生的重金屬可通過一定途徑進入水體中，由于重金屬具有毒性、難降解性、生物積累性等有害特征，大量存在必然會威脅到水體的生態安全性。因此，降低水中重金屬含量是水質凈化和生態修復工作中不可缺少的內容之一。水生植物可通過植物提取、植物過濾、植物穩定、植物揮發和植物降解等途徑固定或轉化水體中一些常見的重金屬如鐵、銅、鎘、鉛、錳等。水生植物對重金屬的吸收積累能力與植物的生活類型有關，一般表現為沉水植物>漂浮、浮葉植物>挺水植物，根系發達的水生植物>根系不發達的水生植物。鳳眼蓮、大薸、香蒲、旱傘草、眼子菜、輪葉狐尾藻能去除的重金屬類型比較廣泛且去除效率較高。此外，水中離子競爭、pH、鹽度、光照、氣溫、其他重金屬的存在等環境因素均會影響水生植物的重金屬凈化效率，通過優化環境條件也可以提高水生植物對重金屬的凈化能力。收獲水生植物可達到將重金屬從水體中去除的目的，但需注意重金屬在植物體內可能產生過量積累，需要妥善處置吸收了重金屬的植物，避免造成進一步的環境污染。
生態修復能力
一、水生植物群落構建能力
恢復水生高等植物往往是人工種植水生植物進行生態修復的核心，而水生植物的茂盛程度也是衡量生態修復成效的關鍵指標。選擇具有較強群落構建能力的水生植物對生態修復工作的有序開展至關重要。水生植物能否在水體中穩定生長并擴散成群取決于水生植物的生態位寬度、繁殖能力、不同植物間組合的穩定性及環境條件的適宜情況等。生態位寬的水生植物具有較大的競爭優勢，研究表明漂浮植物的光競爭能力和根系吸收能力較強，生態位寬度顯著高于浮葉植物，在對人工重建的水生植物演替情況的調查中發現浮葉植物幾乎完全被漂浮植物所取代。同時，盡量避免選擇生態位重疊的水生植物組合且注意植物時間序列及空間結構的分離，可有效減少植物對環境資源的競爭并增強群落穩定性。當生態位重疊發生時，具有強繁殖能力的物種通常具有穩定形成種群的能力。因此，選擇生態位較寬、繁殖能力較強且適應性較好的水生植物能在長時間尺度的群落演替過程中占據主導地位。
二、提高水生動物多樣性能力
提高水生動物多樣性是水生植物的生態價值的另一種體現，也是選擇生態修復水生植物的重要指標。水生植物的存在可為植食性和雜食性水生動物提供天然餌料。浮萍、鳳眼蓮、大薸、伊樂藻、苦草、黑藻等漂浮植物和沉水植物營養成分含量，水生動物對其消化率和粗蛋白質利用率均較高，其粗纖維含量低、適口性好且營養價值較高，是河蟹、草魚、團頭魴等常見水生動物重要的食物來源。此外一些結構復雜、葉片寬闊的沉水植物和挺水植物是粘性魚卵如麥穗魚卵、鯉魚卵、鯽魚卵良好的產卵介質。莖葉寬大、生長茂密的水草可以為魚、蝦、蟹等動物提供育幼場和庇護所，避免種內斗爭或捕食。在水生植物栽種后，可通過整個水生生態系統的生物多樣性提升效果，衡量水生植物的生態修復能力。
三、生態風險
在實際生態修復工程中，可能由于對水生植物的生長習性和生物活性等認識不足而引發生態危機。一些適應性極強的水生植物在異地引種后可能會與本地物種競爭光照、養分而大面積取代本地物種，造成生物多樣性銳減并阻礙生態修復進程。此外，外來水生植物還可通過化感作用使部分土著物種難以生存，除了產生抑藻的正面效應外，還可能對一些伴生的水生植物產生毒害作用，引起群落更替。鳳眼蓮、喜旱蓮子草、水盾草、再力花、伊樂藻等具有良好生態修復潛力的物種在中國屬于外來入侵水生植物，需慎重選用，充分了解其生長習性并做好管控工作。水生植物的生態安全性可從物種多樣性、生態系統穩定性、人類健康和社會經濟等方面展開評價，是工程應用中需要考慮的重要指標。