维普资讯 http://www.cqvip.com 农业环境科学学报２００７，２６（增刊）：２６１—２６３ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＡｇｒｏ－Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ 生态浮床技术应用研究进展 任照阳 ，邓春光２ （１．重庆大学城市建设与环境工程学院，重庆４０００４４；２．重庆环境科学研究院，重庆４０００２０） 摘要：近年来，随着工农业的发展，人类对水环境的破坏日益严重，全球出现水资源短缺的现象，如何有效利用水资 源及将污废水处理回用已经成为摆在人们面前的头等大事。传统的物理、化学方法虽然理论基础比较扎实，但是在实 际应用中出现了不少的问题，如投资大、难操作、产生二次污染等。为了解决这些问题，人们将目光转向了利用高等植 物净化污水。生态浮床技术作为其中一种生物处理技术，已经被越来越多地用于治理富营养化水体。生态浮床以其 独特的优点，通过植物根系的吸附和吸收作用，富集水中的Ｎ、Ｐ等元素，降解、富集其他有害无毒污染物，并以收获植 物体的形式将其搬离水体，从而达到治理水体的目的，既保护了水生态环境，又带来了一定的经济效益。 关键词：生态浮床；植物；富营养；干式浮床；湿式浮床 中图分类号：Ｘ７０３．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—２０４３（２００７）增刊一０２６１～０３ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｃｏｌｏｇｉａｌｃ Ｆｌｏａｔｉｎｇ Ｂｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＲＥＮ Ｚｈａｏ－ｙａｎｇ ，ＤＥＮＧ Ｃｈｕｎ－ｇｕａｎｇ （１．Ｕｒｂａｎ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００４４，Ｃｈｉｎａ；２． Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｌａ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００２０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ，ｗｉｔｈ ｉｎｄｕｓｔｒｉｌ ａｎｄ ａｇｒｉｃｕｌａｔｕｒａｌ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｈｕｍａｎ ｈａｓ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙ ｃａｕｓｅｄ ｓｅｒｉｏｕｓ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｄａｍａｇｅｓ ｏｎ ｗａｔｅｒ，ｌｅａｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｇｌｏｂａｌ ｓｈｏｒｔａｇｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｈｏｗ ｔｏ ｕｓｅ ｗａｔｅｒ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙ，ｈｏｗ ｔｏ ｔｒｅａｔ ａｎｄ ｒｅｕｓｅ ｓｅｗ－ ａｇｅ ａｎｄ ｗａｓｔｅ ｗａｔｅｒ ａｒｅ ｐｌａｃｉｎｇ ｉｎ ｆｒｏｎｔ ｏｆ ｐｅｏｐｌｅ，ａｎｄ ｈａｖｅ ｂｅｃｏｍｅ ａ ｔｏｐ ｐｒｉｏｒｉｔｙ．Ａｌｔｈｏｕｇｈ ｂｏｔｈ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｐｈｙｓｉｃｓ，ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｈａｖｅ ａ ｓｏｌｉｄ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ，ｔｈｅｒｅ ａｌｅ ａ ｌｏｔ ｏｆ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｇｒｅａｔ ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ，ｄｉｉｃｕｌｆｔｙ ｏｆ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ， ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅｓｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｐｅｏｐｌｅ ｔｕｒｎ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｈｉｈｅｒｇ ｐｌａｎｔｓ ｉｎ ｐｕｒｉｉｆｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｅｗａｇｅ． Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｆｌｏａｔｉｎｇ ｂｅｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｓ ｏｎｅ ｏｆ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｕｓｅｄ ｂｙ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｐｅｏｐｌｅ ｔｏ ｔｒｅａｔ ｅｕ－ ｔｒｏｐｈｉｃ ｗａｔｅｒ，ａｓ ｔｈｅ ｂｅｄ ｉｓ ｃａｐａｂｌｅ ｏｆ ａｂｓｏｒｂｉｎｇ Ｎ，Ｐ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｉｎ ｗａｔｅｒ ｂｙ ｐｌａｎｔ ｒｏｏｔｓ，ａｎｄ ｄｅｇｒａｄｉｎｇ ｏｔｈｅｒ ｈａｒｍｆｕｌ ｏｌｐｌｕｔａｎｔｓ．Ａｓ ｌｏｎｇ ａｓ ｔｈｅ ｐｌｎｔａｓ ａｒｅ ｈａｒｖｅｓｔｅｄ ＳＯ ｔｈａｔ ｔｈｅｓｅ ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ ａｒｅ ｍｏｖｅｄ ｏｕｔ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｂｏｄｙ．Ｉｔ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｐｕｒｉｉｆｅｓ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ｐｒｏｔｅｃｔｓ ａｑｕａｔｉｃ ｅｎｖｉｏｎｍｅｎｔ，ｂｕｔｒ ａｌｓｏ ｂｒｉｎｇｓ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｂｅｎｅｆｉｔｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｆｌｏａｔｉｎｇ ｂｅｄ；ｐｌａｎｔｓ；ｅｕｔｒｏｐｈｉｃａｔｉｏｎ；ｄｒｙ ｆｌｏａｔｉｎｇ ｂｅｄ；ｗｅｔ ｆｌｏａｔｉｎｇ ｂｅｄ 河湖是陆地生态系统的重要组成部分，自古以 来，人类择水而居。人类文明大多起源于江湖流域， 热点课题。 利用水生、陆生植物修复已取得较好的进展，虽 使之成为全球人口、经济和城市密集区。然而，人类 长期的生息运作，使湖泊及流域系统发生着巨大变 化。我国的水域环境富营养化近年来呈现出加速恶 然因不能产生直接的经济效益和易产生后遗症或因 未形成一套完整的方法，尚难直接推广应用，但是植 物修复治理富营养化水体途径受到了全球性众多学 科的共同青睐。近来，通过水面种植水稻，借助水稻 的吸收作用成功地去除了水体中的Ｎ、Ｐ，净化了水 质，这为利用浮床植物治理Ｎ、Ｐ富营养化水体提供 了科学依据。 化的趋势，使湖泊生态系统和水体功能受到破坏，如 何实施对水体富营养化的有效控制与整治以保障社 会经济的可持续发展和人体健康，已成为世人关注的 收稿日期：２００７—０１—２３ １生态浮床简介 生态床技术是运用无土栽培技术，以高分子材料 作者简介：任照阳（１９８１一），男，河南郑州人，硕士研究生，主要从事水 污染控制理论与技术研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｒｚｙ６１０６＠１６３．ｃｏｍ 维普资讯 http://www.cqvip.com ２６２ 任照阳等：生态浮床技术应用研究进展 ２００７年３月 为载体和基质，采用现代农艺和生态工程措施综合集 成的水面无土种植植物技术。采用该技术可将原来 只能在陆地种植的草本陆生植物种植到自然水域水 面，并能取得与陆地种植相仿甚至更高的收获量与景 观效果。 该项技术治理水环境与生态修复的原理是：通过 植物在生长过程中对水体中Ｎ、Ｐ等植物必需元素的 吸收利用及植物根系和浮床基质等对水体中悬浮物 的吸附作用，富集水体中的有害物质，与此同时，植物 根系释出大量能降解有机物的分泌物，加速有机污染 物的分解，随着部分水质指标的改善，尤其是ＤＯ的 大幅度增加，为好氧微生物的大量繁殖创造了条件。 通过微生物对有机污染物、营养物的进一步分解，使 水质得到进一步改善，最终通过收获植物体的形式， 将Ｎ、Ｐ等营养物质以及吸附积累在植物体内和根系 表面的污染物搬离水体，使水体中的污染物大幅度减 少，水质得到改善，从而为高等水生生物的生存、繁衍 创造生态环境条件，为最终修复水生态系统提供可能。 ２生态浮床的种类及结构 浮床分为干式浮床和湿式浮床，水和植物不接触 的为干式浮床，水和植物接触的为湿式浮床。 干式浮床因植物与水不接触，可以栽培大型的木 本、园艺植物，通过不同木本的组合，构成良好鸟类生 息场所的同时也美化了景观。但这种浮床对水质没 有净化作用。一般这种大型的干式浮床是用混凝土 或发泡聚苯乙烯制作的。 湿式浮床植物与水良好接触，植物根系吸收水体 中各种营养成分，降低水体富营养化程度，还可以利 用特定植物的选择吸收性，对重金属污染进行修复。 湿式浮床里又分有框架和无框架，有框架的湿式浮 床，其框架一般可以用纤维强化塑料、不锈钢加发泡 聚苯乙烯、特殊发泡聚苯乙烯加特殊合成树脂、盐化 乙烯合成树脂、混凝土等材料制作。据统计，目前框 架型的湿式人工浮床比较多，占了７成。无框架浮床 一般是用椰子纤维编织而成，对景观来说较为柔和， 又不怕相互间的撞击，耐久性也较好。也有用合成纤 维作植物的基盘，然后用合成树脂包起来的做法。 一般来说浮床的边长１－５ ｍ不等，考虑到搬运 性、施工性和耐久性，边长２～３ ｍ的比较多。形状上 四边形的居多，也有三角形、六角形或各种不同形状 组合起来的。以往施工时单元之间不留间隙，现在趋 向各单元之间留一定的间隔，相互间用绳索连接（连 接形式因人工浮床的制造厂家的不同而各异）。这样 做的理由主要是：可防止由波浪引起的撞击破坏；可 为大面积的景观构造降低造价；单元和单元之间会长 出浮叶植物、沉水植物，丝状藻类等也生长茂盛，成为 鱼类良好的产卵场所、生物的移动路径；有水质净化 作用。 国内使用最多的是泡沫板…，根据植物体的大 小选用合适的间距和孔径打孔，每孔扦插或隔孔扦 插。在植株茎基部包裹适量海绵，插人泡沫板的小孔 中。将栽培好植物的泡沫板放人受试水体，用竹片和 软绳连接起来。浮床整体组装完成后，四周固定，浮 床即构建完成。 ３生态浮床的应用实例 ２Ｏ世纪８０年代末以来，为了改善水库、湖泊、饮 用水源地的水质，１３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 Ｊ。 １９９５年１３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 １ ５００ ｍ 的水域里设置了６Ｏ个人工生态浮床，净化 水质效果良好 Ｊ。１３本在琵琶湖、霞浦、诹访湖等有 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 。 自１９９１年以来，我国利用生态浮床技术在大型 水库、湖泊、河道、运河等不同水域，成功地种植了４６ 个科的１３０多种陆生植物，累积面积１Ｏ余ｈｍ 。其中 大面积单季水稻每公顷产量在８．５ ｔ以上，最高可达 １Ｏ．０７ ｔ；黑人蕉、旱伞草等花卉比在陆地种植取得了 更好的群体和景观效果 』。 李兆华等 研制的水生浮床技术，成功栽培了 蔬菜、花卉、青饲料和造纸原料等４大类３Ｏ多种陆生 喜水植物。 邴旭文等 采用浮床无土栽培技术，在池塘水 面种植景观植物（陆生植物美人蕉）以控制池塘富营 养化水质。结果显示，在富营养化池塘中，景观植物 的覆盖率与水体中Ｎ、Ｐ等的去除率呈显著正相关， 即提高景观植物的覆盖率可以提高水质的净化能力， 使电导率和浮游植物叶绿素一ａ也明显下降，表明了 富营养化池塘的水质得到了明显改善。在富营养化 维普资讯 http://www.cqvip.com 第２６卷增刊 农业环境科学学报 池塘中，景观植物的较佳覆盖率最好是２０％。 马立珊等 采用浮床种植香根草技术初步研究 的根系可吸附大量藻类等浮游生物，根系释出能降解 有机污染物的分泌物，加速污染物分解。 了香根草对富营养化水体中主要养分Ｎ、Ｐ元素的去 除动态及效率。试验结果表明，浮床香根草技术是一 种潜在的利用植物修复富营养化水体的有效途径， 通过香根草根系的吸收作用，可大幅度地去除富营养 可创造一定的经济效益和美化污染水体的水面 景观。如种植水生蔬菜等。若采用不同花期的花卉 组合，兼有美化景观功能，即水面种花治理水污染。 化水体中主要养分Ｎ、Ｐ元素，这为发展利用浮床陆 生植物治理富营养化水域提供了新的科学依据。 司友斌等 采用浮床种植香根草技术研究了香 ５结语与展望 生态岛因具有净化水质、创造生物的生息空间、 改善景观、消波等综合性功能，在水位波动大的水库 根草对富营养化水体的净化能力。结果表明，香根草 对富营养化水体中的Ｎ、Ｐ、ＣＯＤ、ＢＯＤ等具有明显的 去除效果，能显著改善富营养化水体的水质。 ２００４年８月至２００５年１月格凌国际水研公司在 昆明滇池进行了植物浮床净化试验，短短６个月时 间，大大削减了水中Ｎ、Ｐ和ＣＯＤ、ＢＯＤ浓度，有效改 善了水质。 李欲如、操家顺＿１。。在冬季低温条件下，采用浮床 无土栽培技术，研究了水芹菜、多花黑麦草以及大蒜 ３种耐寒植物对富营养化水体的净化效果。试验结 果表明，３种植物在水温４．０—１０．１ ｏＣ的条件下均生 长良好，对水体中ＴＮ、ＮＨ；一Ｎ、ＴＰ、ＣＯＤ 污染物的 去除率分别为５９．３％一２９．２％、６５．２％一３９．３％、 ５５．６％￣３３．９％，５５．７％￣４９．５％，对藻类的抑制率为 ８８．４％￣９２．３％。丰富了冬季低温条件下治理富营养 化水体的方法，也为冬季浮床植物的选择提供了依据。 卢进登，陈红兵，赵丽娅等…利用人工浮床在富 营养化水体栽培了７种植物，成活率都在７０％以上，２ 个月的生长期内生长量都超过２０ 鲜重・ｉｎ～。浮 床栽培芦苇的净化效果最好，每平方米的芦苇浮床可 以使１１７．９３ ｉｎ 的水从Ｖ类水质净化为Ⅲ类水质（以 总Ｐ计），其次分别为荻、水稻、蕹菜、牛筋草、香蒲和 美人蕉。对蕹菜和水稻植株的检测表明，分别作为蔬 菜和青饲料完全符合国家有关卫生标准。 ４生态浮床的价值与效益 生态浮床造价低、供试植物和浮床载体材料来源 广，结构组装方便，刚柔兼备，较好抗风浪能力，载体 可移动拼装。在缓解耕地紧张矛盾的同时，又有效地 治理富营养化水体。 利用陆生植物对Ｎ、Ｐ营养盐的吸收和光合作用 去除水中Ｎ、Ｐ，无须施肥，病虫害少，生物生产量高。 陆生植物水上种植后能形成较大生物量，特别是发达 或因波浪的原因难以恢复岸边水生植物带的湖沼或 是在有景观要求的池塘等水域得到广泛的应用。由 于该技术可以种植粮食蔬菜等农作物，在有效治理富 营养化的同时还能收获农产品，受到越来越多的重视 和广大专家学者的青睐。 实施过程和后续效果不但能确保对人体健康和 水生生物有安全保障，而且在治理过程中还能美化水 域景观，对水生生物的多样性发展也能起到积极的促 进作用。同时，实施效果不但好于其他技术，且成本 远低于物理生态工程，并适于进行规模化、模式化和 机械化作业，已成为２１世纪我国生态环境保护领域 最有价值和最具生命力的生物处理技术。 参考文献 ［１］卢进登，陈红兵，赵丽娅，等．人工浮床栽培７种植物在富营养化水 体中的生长特性研究［Ｊ］．环境污染治理技术与设备，２００６，７ （７）：５８—６１． ［２］Ｖｏｌｌｅｎｗｅｉｄｅｒ Ｒ Ａ、Ｅｌｅｍｅｎｔａｌ ａｎｄ ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｐｌａｎｋｔｏｎ ｂｉｏｍａｓｓ；ｓｏｍｅ ｃｏｍｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｓ［Ｊ］、Ａｒｃｈ．Ｈｙｄｒｏｂｉｏｌ，１９８５， １０５：１１—２９． ［３］丁则平、日本的湿地净化技术——人工浮岛（ＡＦＩ）．观念，网刊 ２００５，８、 ［４］郭培章，宋群、中外水体富营养化治理案例研究［Ｍ］．北京：中 国计划出版社，２００３、５． ［５］宋祥甫，邹国燕，陈荷生、生态浮床技术治理污染水体的有效性及 其应用［Ｒ］、上海：太湖高级论坛，２００４．１１，２４． ［６］郑咸雅．塑料泡沫“生物浮岛”可治理水体富营养化［Ｊ］．现代塑料 加工应用，２００５，２：３２、 ［７］邴旭文，陈家长、浮床无土栽培植物控制池塘富营养化水质［Ｊ］、 湛江海洋大学学报，２００１，２（３）：２９—３３． ［８］马立珊，骆永明，吴龙华，等．浮床香根草对富营养化水体氮磷去 除动态及效率的初步研究［Ｊ］．土壤，２０００，（２）：９９—１０１． ［９］司友斌，包军杰，曹德菊，等、香根草对富营养化水体净化效果研 究［Ｊ］．应用生态学报，２００３，１４（２）：２７７—２７９、 ［１Ｏ］李欲如，操家顺．冬季低温条件下浮床植物对富营养化水体的净 化效果［Ｊ］．环境污染与防治，２００５，２７（７）：５０５—５０８．