近年来,由于富营养化问题带来的河湖污染成为当前的重大环境问题之一,主要表现在河流及湖泊中的营养物质氮、磷等浓度超过其自净能力,进而引起藻类过量生长、繁殖,甚至发生水华。富营养化会造成水体透明度和溶解氧变化,造成河湖泊水质恶化,进而导致河湖生态系统和水功能受到阻碍和破坏。传统的物理、化学、生化方法处理河湖污染水体时存在投资巨大,操作困难,处理效率低,易产生二次污染等问题,而利用植物治理水体外源污染一直是国内外的研究的热点,生态浮岛技术即为此类研究的热点之一。
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1.生态浮岛技术及其原理# s, q: k- ]; Z, A/ s+ K
4 Z5 h- k/ S z生态浮岛技术是按照自然界的自身规律,将挺水植物利用载体栽培在自然水域的水面,不需要泥土的营养,利用植物根系在水中吸收、吸附富营养盐物质以及通过微生物对富营养盐物质的降解等作用,去除水体中的TN、TP等污染物质,达到水质净化、营造景观效果甚至收获产量的目的。! m3 e& g% ?# A P% Y8 p- W8 T
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生态浮岛技术原理2 `0 `+ z) C. h
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2.生态浮岛种类及结构组成
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按浮岛植物与水体直接接触与否,浮岛总体上可分为干式和湿式两种,植物和水接触的为湿式,不接触的为干式。
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) H0 \: F! k, h3 w( a4 ]1 K浮岛种类 | 构建方式 | 栽培载体 | 干式浮岛 | 一体式 | 培养基容器加混凝土载体 | 组合式 | 浮筒和培养基容器加混凝土载体 | 湿式浮岛 | 无框架式
$ j5 _3 m) A( q0 q. \; ], M | 椰子纤维编织网 | 植物根茎牵连 | 合成纤维及合成树脂 | 有框架式 | 聚苯乙烯泡沫板或塑料加 PVC 管框架 | 竹木加 PVC 管框架 |
. \; S, k7 O% E) T9 e( v6 n干式浮岛由于植物直接与土壤接触,净水功能较差,湿式浮岛中的无框架式浮岛使用寿命较短,因此,有框架湿式浮岛是目前生态浮岛技术中使用最多的浮岛。. m3 }5 v9 p( `: V$ R4 Q: p# Q
/ F& j6 P8 J$ U( [ D8 ^生态浮岛的结构主要由浮岛植物、浮岛载体和水下固定设施组成。浮岛载体主要包括塑料、泡沫、竹子和纤维等。目前生态浮岛选用的植物主要有香蒲、千屈菜、芦苇、美人蕉、水芹菜、香根草、牛筋草、荷花、多花黑麦草、灯心草、水竹草、空心菜、旱伞草、水龙、菖蒲、海芋、凤眼莲、茭白等。水下固定既要保证浮岛不被风浪带走,还要保证在水位剧烈变动的情况下,能够缓冲浮岛和浮 岛之间的相互碰撞,常用的固定设施有重量式、船锚式、桩基式等。另外一般还会在浮岛本体和水下固定端之间设置一个小型的浮子。
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1 a+ N( I& G$ s7 m0 }生态浮岛的固定方式
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3.植物的选择- {; i4 L! U. x( W5 O
2 ]) T! ^9 r4 I$ |植物选择是生态浮岛非常重要的部分,设计时应从多方面进行权衡。
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5 n r4 }: i2 D1 I8 }! u1 y(1) 地域性的影响2 G9 ]/ }7 x7 q% M0 `$ {" i
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由于植物具有较强的地域性,因此在植物的选择上尤其应注重选用乡土水生植物,或是水陆两栖植物。在北方地区,可以选择芦苇、千屈菜等;在南方地区,可以种植菖蒲、水芹菜、旱伞草等。同时,尽量使用多年生草本植物,以降低后期维护成本。对外来植物品种应进行适当的控制,水葫芦植物在净化水质及其植物景观方面效果都较为明显。但是,由于其极易蔓延,且不易控制,因此应对此种植物进行合理控制,并及时处理。* `/ h4 l, a1 P x' }: v
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(2) 植物修复效果的影响
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* [* D$ s& {3 d/ n生态浮岛常用植物9 R5 ~8 x+ k/ t* Y, S+ h, \
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氮磷去除能力较强的13种挺水植物:美人蕉、泽苔、香蒲、旱伞草、姜花、红莲子草、细叶莎草、欧慈姑、野芋、紫芋、千屈菜、泽泻、菖蒲。 铵氮去除能力较强的是槐叶萍,浮萍。
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高浓度N03-污染的水体中,欧慈姑、香蒲、红莲子草、旱伞草适宜作为生态浮岛的植物;低浓度N03-养分条件的水体中,千屈菜、泽泻适宜作为生态浮岛的植物;野芋、细叶莎草、葛蒲、紫芋则能应用于较广范围的N03-浓度条件水体中的生态浮岛中。0 v/ R e; N( x0 I% o/ c
: |" R6 L6 T' e& |# F$ e/ ?6 Z高浓度H2P04-的水体中,红莲子草、欧慈菇、细叶莎草、紫芋适宜作为生态浮岛的植物;低浓度H2P04-的水体中,适宜用泽苔、野芋、美人蕉、葛蒲作为生态浮岛的植物;千屈菜、香蒲可以应用于较广范围的H2P04-浓度条件的水体中。
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高水平NH4+养分条件的水体中,红莲子草、紫芋、旱伞草、细叶莎草适宜作为生态浮岛的植物;低水平NH4+养分条件的水体中,曹蒲、野芋适宜作为生态浮岛的植物;千屈菜、香蒲、泽苔、泽泻、姜花能适应广范围的NH4+养分条件的水体。
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