人工浮島技術(shù)及其應(yīng)用

劉 賀

(華北理工大學(xué)，河北 唐山 063000)

人工生態(tài)浮島是將自然界自身規(guī)律應(yīng)用到浮島技術(shù)中，以浮島為載體，將有凈化水質(zhì)能力的水生植物或經(jīng)過改良馴化的陸生植物，種植于浮島載體上，所構(gòu)建的人工生態(tài)浮島放置于被污染水體的水面，通過植物根系及附著的微生物的吸收、吸附作用，再經(jīng)過物理、生物、化學(xué)一系列反應(yīng)，使水中大分子有機(jī)物及氮磷營養(yǎng)物質(zhì)得以去除，逐步的實現(xiàn)了水質(zhì)凈化的目的，同時能夠提供給人類物種多樣化的生態(tài)景觀。

1、人工浮島在國內(nèi)外研究進(jìn)展

自20 世紀(jì)70年代中期以來，國內(nèi)外利用水生植物修復(fù)受污染水體的研究頗多。眾多研究和生產(chǎn)實踐表明水生植物在清淤護(hù)坡、吸收氮磷及其它有毒物質(zhì)、克制藻類瘋長等方面有顯著效果。自1979年德國Bestman 開發(fā)出第一個人工浮床以來，歐美等發(fā)達(dá)國家也引進(jìn)人工浮床技術(shù)，并將該技術(shù)成功應(yīng)用于水體生態(tài)修復(fù)和水域治理領(lǐng)域，達(dá)到了水質(zhì)凈化的目的。20世紀(jì)后期我國也開始引進(jìn)人工浮島技術(shù)，主要應(yīng)用于處理大型湖泊、水庫、河道、景觀水體等被污染水質(zhì)。現(xiàn)在許多大型院校在人工浮島技術(shù)的作物篩選、凈化機(jī)理、處理效果、抑制藻類等方面展開了研究。人工浮島技術(shù)已逐漸為我國學(xué)者所接受，應(yīng)用于我國的水體生態(tài)修復(fù)項目中，并取得較好的效果。

2、人工浮島原理

人工浮島對水體的凈化主要依靠浮島植物的生化作用、根系微生物的吸收與降解作用和水生動物的吸收作用等。

(1)人工浮島上的植物水生根系發(fā)達(dá)，擁有巨大的根系表面積，可作為水中微生物生長的固著載體，起到“生物膜載體”的作用，同時水生植物作為整個水生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)者，其光合作用產(chǎn)生的O2 通過根系溶解到水中，可將水底的污染物氧化分解。浮島植物會減弱水面上的光照強度，能夠降低藻類的光合作用，從根本上遏制其大量生長。水生植物與藻類可產(chǎn)生競爭關(guān)系，從而有效抑制藻類的繁殖，水質(zhì)得到了進(jìn)一步的凈化，得到凈化的水質(zhì)就會降低水華等現(xiàn)象的發(fā)生。

(2)人工浮島水體表面和植物根系巨大的表面積可供細(xì)菌、真菌、原生動物等生長，利用微生物的新陳代謝過程，去除水中的污染物。微生物可以吸收利用水中的大分子有機(jī)物，使其降解為小分子物質(zhì)，且有機(jī)顆粒物和藻類也能被原生動物所吞噬。

(3)浮島植物的存在會增加浮島周圍水生動物的數(shù)量，水生動物通過食物鏈控制水生生態(tài)系統(tǒng)中其他生物的數(shù)量。浮游動物可以吞食水中浮游植物，濾食性動物會濾取水體中的懸浮顆粒物，抑制藻類的過量繁殖，提高水體透明度。人工浮島可作為水生動植物及鳥類良好的棲息地，有利于增加水體生物多樣性，促進(jìn)自然生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)。

3、人工浮島存在的不足

(1)水體凈化周期長

人工浮島的凈化過程主要依靠植物的生長吸收和附著在根系的微生物活動，根系微生物數(shù)量有限，植物同化氮磷的速度較慢，所以修復(fù)水體需要較長時間。現(xiàn)許多大型高校正研究人工浮島技術(shù)與其他技術(shù)相結(jié)合，使得人工浮島技術(shù)得以廣泛推廣，以滿足工程需要。

(2)受季節(jié)溫度變化影響大

植物的生長特征受季節(jié)影響，溫度的高低也會影響微生物的活性，夏季由于溫度條件適宜，水質(zhì)凈化能力最好。在我國北方地區(qū)，秋季植物衰亡，冬季最低氣溫在零下35℃以下，植物難以存活。為防止二次污染需要將枯萎植物移出水面，所以秋、冬季節(jié)人工浮島技術(shù)無法在北方地區(qū)運用。不同植物的生長周期各異，植物長成后需將其收獲，防止吸收的氮、磷二次污染。

(3)應(yīng)用范圍有限

污染物濃度、水域面積、水流流速、污染物種類等因素也將限制人工浮島技術(shù)的應(yīng)用。高濃度污水或有毒污染物質(zhì)不利于植物、微生物存活，不適合采用人工浮島技術(shù)，必須與其他技術(shù)相結(jié)合，例如一些污染嚴(yán)重的化工廠、水泥廠等排出的污染物使得植物及微生物難以存活，因此也將限制人工浮島技術(shù)的應(yīng)用。

4、研究展望

目前，利用水生植物修復(fù)富營養(yǎng)化水體是一個重要趨勢，也是建設(shè)環(huán)境友好型社會的一個研究方向，菖蒲、千屈菜、美人蕉等水生植物在凈化和改善水質(zhì)方面得到廣泛應(yīng)用。利用水生植物凈化水體具有以下優(yōu)點:生態(tài)環(huán)保、成本低見效快、能耗小，回收的植物資源可再利用，并可獲得一定經(jīng)濟(jì)效益，可以為城市增添景觀色彩，利于整體生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)。

隨著我國環(huán)境技術(shù)、生物技術(shù)和材料技術(shù)的不斷發(fā)展，人工浮島的凈化能力也將會得到提高，該項技術(shù)也將更加完善，正是因為這些顯著的優(yōu)越性，人工浮島技術(shù)將在生態(tài)環(huán)保水處理領(lǐng)域，前景更為廣闊。