人工浮島技術及其應用

劉 賀

(華北理工大學，河北 唐山 063000)

人工生態浮島是將自然界自身規律應用到浮島技術中，以浮島為載體，將有凈化水質能力的水生植物或經過改良馴化的陸生植物，種植于浮島載體上，所構建的人工生態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，再經過物理、生物、化學一系列反應，使水中大分子有機物及氮磷營養物質得以去除，逐步的實現了水質凈化的目的，同時能夠提供給人類物種多樣化的生態景觀。

1、人工浮島在國內外研究進展

自20 世紀70年代中期以來，國內外利用水生植物修復受污染水體的研究頗多。眾多研究和生產實踐表明水生植物在清淤護坡、吸收氮磷及其它有毒物質、克制藻類瘋長等方面有顯著效果。自1979年德國Bestman 開發出第一個人工浮床以來，歐美等發達國家也引進人工浮床技術，并將該技術成功應用于水體生態修復和水域治理領域，達到了水質凈化的目的。20世紀后期我國也開始引進人工浮島技術，主要應用于處理大型湖泊、水庫、河道、景觀水體等被污染水質。現在許多大型院校在人工浮島技術的作物篩選、凈化機理、處理效果、抑制藻類等方面展開了研究。人工浮島技術已逐漸為我國學者所接受，應用于我國的水體生態修復項目中，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達，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系統的生產者，其光合作用產生的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生競爭關系，從而有效抑制藻類的繁殖，水質得到了進一步的凈化，得到凈化的水質就會降低水華等現象的發生。

(2)人工浮島水體表面和植物根系巨大的表面積可供細菌、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物，使其降解為小分子物質，且有機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量，水生動物通過食物鏈控制水生生態系統中其他生物的數量。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，促進自然生態系統恢復。

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，根系微生物數量有限，植物同化氮磷的速度較慢，所以修復水體需要較長時間。現許多大型高校正研究人工浮島技術與其他技術相結合，使得人工浮島技術得以廣泛推廣，以滿足工程需要。

(2)受季節溫度變化影響大

植物的生長特征受季節影響，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，水質凈化能力最好。在我國北方地區，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、冬季節人工浮島技術無法在北方地區運用。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的應用。高濃度污水或有毒污染物質不利于植物、微生物存活，不適合采用人工浮島技術，必須與其他技術相結合，例如一些污染嚴重的化工廠、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的應用。

4、研究展望

目前，利用水生植物修復富營養化水體是一個重要趨勢，也是建設環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方面得到廣泛應用。利用水生植物凈化水體具有以下優點:生態環保、成本低見效快、能耗小，回收的植物資源可再利用，并可獲得一定經濟效益，可以為城市增添景觀色彩，利于整體生態環境的恢復。

隨著我國環境技術、生物技術和材料技術的不斷發展，人工浮島的凈化能力也將會得到提高，該項技術也將更加完善，正是因為這些顯著的優越性，人工浮島技術將在生態環保水處理領域，前景更為廣闊。