生物組合浮床治理景觀水系富營養化技術研究

胡舒馨，薄國柱華北理工大學建筑工程學院，河北唐山　063000

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生物組合浮床治理景觀水系富營養化技術研究

胡舒馨，薄國柱
華北理工大學建筑工程學院，河北唐山063000

摘要本課題旨研究生物組合浮床治理景觀水系富營養化的技術。本研究采取“浮床水上花卉+濾食性動物”組成的生物組合浮床，經過試驗研究，浮床上栽培空心菜、美人蕉，濾食性動物選用鰱魚組成的模擬生態系統對水體中的總氮總磷的去除效果最優。此技術不僅可以凈化水質、改善景觀，還具有一定的經濟效益，在河流、湖泊等富營養化水域都具有廣泛的應用前景。

關鍵詞生物組合浮床；濾食性動物；總氮；總磷

人工生物組合浮床技術是人工把高等水生植物或改良的陸生植物，通過植物根部的吸收、吸附作用，削減富營養化水體中的氮、磷及有機物質，以浮床作為載體，種植到富營養化水體的水面，從而達到凈化水質的效果，同時又可營造水上景觀［1］。盡管目前人工生物組合浮床的提法并不多見，但從這一概念出發，如“生物浮島”［2］、“生物浮床”［3］“人工浮島”［4］“浮島無土栽培”［4-6］等概念都屬于這一范疇。

1　浮床結構及材料

本結構采用濕式有框浮床，用PVC管作為框架。床體為聚苯乙烯板材料，每個浮床邊長2m～3m。浮床整體由U型鐵釘、竹片和軟繩及植物栽種孔穴的浮床模板組成。浮床兩端用鍍鋅管打樁，用繩子拴于樁上即可。材料為1.5cm厚的平整泡沫板，每5cm打孔，用來扦插植物。使用的浮床基質選為海綿或椰子纖維。采用球形填料與框架結構組合。選用的植物材料為美人蕉、空心菜、水芹菜、菖蒲。選用的濾食性動物材料為鰱魚、鳙魚。

2　試驗結果

2.1不同花卉植物的培育與篩選

本研究共栽培了4種植物，其中花卉類1種：美人蕉；蔬菜類2種：空心菜、水芹菜；其它類1種：菖蒲。

通過分別對浮床栽培植物對TN、TP的去除率的研究，得到以下結果：美人蕉：84.23%、82.34%；菖蒲：84.5%、77.4%；空心菜：81.23%、71.24%；水芹菜：82.75%、94.73%

從以上數據可以看出，這些浮床植物對TN、TP都有很好的去除效果，故初步確定所使用的浮床栽培植物為空心菜、美人蕉。

2.2　有關濾食性動物的設計與研究

2.2.1鰱魚和鳙魚對總氮的去除效果

根據對此試驗水體的TN濃度變化繪制曲線。見圖1、

圖1　單一鰱魚和鳙魚對總氮的去除效果

圖2　單一鰱魚和鳙魚對總鱗的去除效果

由圖表分析可以看出，鰱魚和鳙魚對水體中氮的去除都有一定的效果。由圖表對比可知，濾食性魚類鰱魚對總氮的去除效果要明顯高于鳙魚。

2.2.2鰱魚和鳙魚對總磷的去除效果

每經過一定時間，測定試驗裝置中的水體TP，根據各數據繪制實驗水體TP的濃度變化曲線。

由圖表可以看出，鰱魚和鳙魚對水體中TP的去除都有一定的效果，且濾食性魚類鰱魚對總磷的去除效果要稍高于鳙魚。

綜上所述，通過對總氮總磷去除效果的研究，初步確定所使用的濾食性魚類為鰱魚。

2.3不同花卉植物品種和濾食性動物的組合與調整

根據以上的初步研究，所使用的浮床栽培植物為空心菜、美人蕉，下面需對不同花卉植物品種和濾食性魚類進行研究與調整，以達到治理水系的最佳效果。

研究對象組合如下：S3：空心菜&鰱魚；S4：美人蕉&鰱魚。

在室內2個玻璃缸中放入勻質陰干泥土來測定其氮、磷有機質含量，注入一定體積的南湖生態水樣，作為模擬水生生態系統。在此系統S3、S4中，均放入一定質量的鰱魚，系統S3中放入一定質量的空心菜，系統S4中放入一定質量的美人蕉。通過為期兩個多月的研究，對水質監測結果記錄與整理如下：

由以下圖3、圖4可以看出，S3、S4組成的模擬生態系統對水體中的總氮總磷均有一定的去除效果。比較來看，S3（即空心菜&鰱魚）組成的模擬生態系統對水體中的總氮總磷的去除效果均優于S4。

圖3　各模擬生態系統中水體總氮濃度的變化

圖4　各模擬生態系統中水體總磷濃度的變化

3　結論

通過組成的模擬生態系統對水體中總氮總磷去除效果數據的整理比較可以得到結論：

S3（即空心菜&鰱魚）組成的模擬生態系統對水體中的總氮總磷的去除效果最優。

大多數植物都可以直接從水或底泥中吸收氮、磷，因此，能對富營養化水體起到很好的修復效果。水生植物和濾食性魚類組成的小型生態系統能去除水體中N、P等營養物質，對富營養化水體都有良好的凈化效果，且效果更佳。

參考文獻

［1］井艷文，胡秀琳，許志蘭，等.利用生物浮床技術進行水體修復研究與示范［J］.水利科學研究，2003（6）：18-19.

［2］京城河道采用/生物浮島改善水質技術0［EB/OL］.http：// www. china. org. cn/chinese/huanjing//66024.htm，2002-06-27.

［3］丁則平.介紹日本的濕地凈化技術人工浮床（AFI）［EB/ OL］.2002-07-12.http：//www. szwrb.gov. cn/wrkj_show. php.infoid=5.

［4］宋祥甫，應火冬，朱敏，等.自然水域無土栽培水稻研究［J］.中國農業科學，1991，14（4）：8-13.

［5］馬立珊，駱永明，吳龍華，等.浮床香根草對富營養化水體氮磷去除動態及效率的初步研究［J］.土壤，2000（2）：99-101.

［6］黎華壽，聶呈榮，方文杰，等.浮床栽培植物生長特性的研究［J］.華南農業大學學報：自然科學版，2003，24 （2）：12-15.

中圖分類號Q-33

文獻標識碼A

文章編號1674-6708（2016）165-0172-02

基金項目：唐山市社會發展科研計劃項目（131302036）。

通訊作者：薄國柱，講師，碩士，華北理工大學，研究方向為水污染控制及治理。

作者簡介：胡舒馨，華北理工大學建筑工程學院。