生态浮岛相关知识.pdf

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1、精心整理 精心整理 滨水生态景观设计的生态浮岛 生态浮岛技术 背景： 人类的历史沿水而生，沿水而发展，水域对于人类来说是很重要的生存环境: 而随着城市、工业的 发展，我国的水域不断遭受污染，水质越来越差， 甚至开始威胁到整个水域生态系统，人类的居住 环境也遭受到严重损害。 1 国内外研究现状 混合植物型人工浮岛对生活污水的生态修复 国内研究现状 在国内，宋祥甫等人在1991年开展了人工浮床的研究与应用工作，他们先后在杭州、上海、无锡、 北京等城市进行生态浮岛治理城区污染河道实验，为我国人工浮岛技术研究及其应用积累了丰富经 验。丙尽旭文等 2001 年用美人蕉浮床做水产养殖塘水质净化试验，结果表

2、明，浮岛设置面积为20% 时，对 TN,TP,COD 及叶绿素 a 的净化率分别达到72% 、82% 、31% 及 56% 。王耘等 2006s9 采用生态 浮床技术对上海城区中小河道黑臭水体修复，研究表明生态浮床去污率往往可达到总去污率的 70% 左右，并配以曝气复氧、 网格栅和生物膜等多种手段，达到修复水质的目的。高蔚等2006 年在 三水西南公园的人工湖进行研究，发现湿地园对整个人工湖的水质净化起到了一定的作用。但面积 过小，未能达到调节整个人工湖水质的目的。除以上这些研究以外， 国内也开展了一些利用人工浮 岛治理湖泊的工程。 1998 年在无锡市五里湖，利用人工浮岛技术直接治理富营养湖

3、泊，研究表明 人工浮岛对水体中的N,P 去除效果极高。 1999 年在杭州市南应加河实施的人工浮岛示范工程，5 个月使全河的水体感官性状和水质均取得了较大改善，异臭味得到了有效控制， 围隔河段的水质则 发生了根本性好转。此外，在武汉市沙湖一个SOOm2 的浮岛已建成 ; 在无锡太湖，对人工浮岛上种 植观赏性植物如美人蕉，蔬菜如竹叶菜，庄稼如水稻等进行净化研究，取得了一定经验;2002 年北 京市首次采用人工浮岛技术治理什刹海、永定河等污染水体，获得了良好的应用效果; 在云南， 云南省环境科学研究院在星云湖借鉴太湖经验，用泡沫作浮岛载体种植植物净化水质，积累了一定 经验。 国外研究现状 最早研究

4、浮岛技术的学者是美国生态学家Gurney，他以研究加拿大雁获得“雁爸爸”称号而着名。 早在 1951 年他就提出，加拿大雁种群灭绝的主要原因是栖息地不够。为此，他在科罗拉多州西北 部建造野生水鸟庇护场，将38 只加拿大雁繁殖成为2000 多只。 1971 年发表加拿大雁的水上漂浮 精心整理 精心整理 式人工巢论文，成为人工浮岛研究的先锋。在他之后，Trivedy1978 ，Sasser1995，HaIIer1996 等 人也对人工浮岛进行了相关研究。 20 世纪 80 年代末以来，为了改善水库、湖泊、饮用水源地的水质，日本、欧美等发达国家采用了 植物生态浮床技术治理水域，达到了净化水质的目的。

5、 1995 年日本专业研究者首先在霞浦( 土浦市大岩田 ) 进行一次隔离水域试验，在隔离水域上设置人 工生态浮床， 一段时间后该水域水质有了明显好转;1996 年在土浦港的人工生态浮床经调查显示对 水质的净化起了重要作用; 随后，又在滋贺县琵琶湖大约1500m2的水域里设置了 60 个人工生态浮 床，净化水质效果良好。 日本在琵琶湖、霞浦、 课访湖等有名的湖泊和许多水库以及公园的池塘等 各种水域采用的生态浮床净化技术，不仅有效净化了水质，而且改善了区域景观。 2 概念与原理 生态浮岛概念 生态浮岛是指用于水域范围的无土种植技术，通过引入生物工程技术或是现代农艺技术种植在 河道或是湖面内的生物技

6、术通过生态浮岛净化水质，改善水质，同时完善水域内的生态体系浮岛主 要是采用有净化作用的特定植物和一些微生物，通过微生物和植物的分解作用， 实现局域水质内的 矿物质改善，实现区域内的化学物质改变. 生态浮岛现在主要用于河道污染质量及其美化河道景观。 生态浮岛原理 植物在生长过程中，需要C.H,O.N.P,S 这些大量元素和 Fe.Mn,Cu等微量元素。在土壤栽培植 物过程中，如果不及时补充一些营养元素，土地会因此贫瘩。在无土栽培植物时，必须在水中定期 添加氮、磷等营养成分，否则植物的生长便会受到影响。 在水体中设置人工浮岛， 浮岛上的植物根系吸附和吸收水中的氮、磷等物质， 贮存在植物细胞 中，并

7、通过木质化作用使其成为植物体的组成成分。同时，浮岛上植物根系拥有巨大的表面积，为 水中微生物生长提供良好固着载体，起到“生物膜载体”的作用。另外，许多浮床植物如凤眼莲、 水花生、水浮莲、满江红、浮萍、紫萍、狐尾藻、金鱼藻、马蹄莲、轮藻、石首蒲、芦苇等在生长 过程中都能够分泌克藻化学物质，再加上浮岛能阻挡阳光直接照射在水面上，降低藻类进行光合作 用的光照强度，从而使藻类的生长繁殖得到了有效抑制。除净化污染水质，防止水华功能外，人工 浮床还为高等水生动植物及鸟类提供了良好的栖息地，有利于增加水体生物多样性， 促进生态恢复。 生态浮岛的工作原理 生态浮岛主要是通过植物的根系来达到净化水体的效果，浮岛

8、植物的根系一方面可以吸收和吸 附水中的含氮、磷物质； 另一方面根系可以分泌大量的酶来促进水中有机物的分解；再者，根系与 微生物可形成相互协同效应，共同降解水中的营养盐类。 精心整理 精心整理 除了根系的作用外， 浮岛植物在水面要占据一定的面积，从而可以减弱藻类的光合作用，某些 浮岛植物还具有克制藻类生长的作用，从而延缓水质的恶化。 3 结构和特点 结构：生态浮岛技术是一类将水生态修复与水环境治理相兼顾的技术，将一些喜水植物种植于载体 上( 设在受污染的水体水面力，利用植物根部的吸收和吸附作用，达到去除污水中含氮、磷污染物 的效果日。生态浮岛的载体主要包括塑料、 泡沫和纤维等。目前生态浮岛选用的

9、植物主要有香根草、 牛筋草、美人蕉、芦苇、水芹菜、荷花、多花黑麦草、灯心草、水竹草、空心菜、旱伞草、水龙、 香蒲、首蒲、海芋、凤眼莲、菱白等。 生态浮岛根据水和植物是否接触可以分为湿式与干式两种类型，具体分类见表1。干式浮岛由 于不与水接触，净化功能较差， 而无框架湿式浮岛的使用寿命较短，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。 特点： 生态浮岛主要有以下特点 :1 ）吸收水中富含氮磷的有机物，降低水中的COD( 化学需氧 量) 值，有效提高水质质量 ;2 ）力植物与水体直接接触，减少水面光照面积，抑制水中藻类生长， 提高对水质的净化能力 ;3 ）美化水体景观、 净化周围空气

10、、 增加城市绿化，为水生动物和鸟类的生 息繁衍提供场所。 4）工艺简单，操作方便，耗费少，经济效益高。 4 植物选择 生态浮岛材料选择乡土化生态浮岛目前大部分选用的材料均为植物。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。 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

11、花、红莲子草、细叶 莎草、欧慈姑、野芋、紫芋、千屈菜、泽泻、菖蒲 铵氮是槐叶萍，浮萍铵态氮 （1）高浓度N03 一污染的水体中，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 N03一养分条件的水体中，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N03一浓度条件水体中的生态浮岛中。 （2）高浓度HZP04一的水体中，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 H2P04一的水体中，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H2P04一浓度条件的水体中。 精心整理

12、 精心整理 （3）高水平 NH4十养分条件的水体中，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NH4十养分条件的水体。 5 存在问题、前景等 人工生物浮岛除能去除水体中的污染物，从而净化水质这，最重要的功能外，其良好的景观效果、 增加生物多样性以及一定的经济效益使得这一技术将具有广阔的应用前景。 首先，人工浮岛具有良好的景观功能: 浮岛水系周围空气清新，在绿叶丛中百花斗艳，茂盛植物映 在水中的美丽倒影，成为叹为观止的景观亮点，营造出一幅水上人文风景画卷。 其次

13、，人工浮岛的存在可以提高生物多样性: 浮床本身具有适当的遮蔽、涡流、饲料等效果， 为鱼类生息提供良好条件。 第三，良好的经济效益 : 与富营养化水体治理的传统技术相比，人工生物浮岛的建设、运行成 本较低。此外， 某些经济作物 (如蔬菜、 花卉) 可以在市场销售以获得经济效益，如大面积建设人工 生物浮岛其收获植物还可以通过建沼气池加以利用。 总之，人工浮岛技术是一种具有净化污染、修复生境、恢复生态、改善景观等多种功能的生态 修复技术，在水体的综合治理中具有良好的推广应用前景。 6 生态浮岛技术存在的不足 生态浮岛技术为河道与湖泊景观设计提供了新途径，为城市河道增添新风景， 进一步促进城市 生态系

14、统更加完善和多样化。但目前生态浮岛技术仍处于发展阶段，在技术上还存在一些不足。 （1）生态浮岛技术的可靠性还不是很高，大量的实验数据都是基于实验室生态浮床模型、特 定的水质及温度条件下得出的，结果差异较大，研究成果尚不能实现大面积投产。 （2）目前用于生态浮岛技术的浮岛材料及浮岛植物种类繁多，但多数浮岛材料的抗风浪性及 耐腐蚀性并不理想。 唐林森等四认为目前生态浮岛常用的浮岛材料如泡沫、塑料等浮材的抗风浪能 力比较差。郑洁敏等人 28 研究了 39 种生态浮岛植物， 发现最常用的美人蕉和千屈菜等植物的耐 腐蚀性差，长期淹没在水中地下茎会出现腐烂，第二年植物停止生长。 （3）目前常用的生态浮岛植

15、物受季节的影响较大，导致该技术不能实现连续净化污水。黄央 央等人研究了首蒲生态浮岛， 发现冬季首蒲会死亡， 根茎会腐烂 ; 张晓红等人利用再力花、 美人蕉、 香蒲等植物来做生态浮岛， 发现在春夏秋三个季节时系统对水质具有良好的净化效果，但在冬季水 中的氮、磷及 COD 含量基本不变，表明这些植物已停止了生长; （4）目前由于生态浮岛技术还不成熟，生态浮岛技术还只停留在处理水质富营养化问题上， 对于浮岛植物的合理化应用及生态浮岛的后期维护还缺少相应的技术，浮岛植物没有得到有效利 精心整理 精心整理 用。上海白莲径河道构建的生态浮岛四由于没有对浮岛进行后期维护及浮岛植物没有及时处理，造 成植物死亡腐烂，没有得到很好的经济效果。 （5）