生物组合浮床治理景观水系富营养化技术研究

胡舒馨，薄国柱华北理工大学建筑工程学院，河北唐山　063000



生物组合浮床治理景观水系富营养化技术研究

胡舒馨，薄国柱
华北理工大学建筑工程学院，河北唐山063000

摘要本课题旨研究生物组合浮床治理景观水系富营养化的技术。本研究采取“浮床水上花卉+滤食性动物”组成的生物组合浮床，经过试验研究，浮床上栽培空心菜、美人蕉，滤食性动物选用鲢鱼组成的模拟生态系统对水体中的总氮总磷的去除效果最优。此技术不仅可以净化水质、改善景观，还具有一定的经济效益，在河流、湖泊等富营养化水域都具有广泛的应用前景。

关键词生物组合浮床；滤食性动物；总氮；总磷

人工生物组合浮床技术是人工把高等水生植物或改良的陆生植物，通过植物根部的吸收、吸附作用，削减富营养化水体中的氮、磷及有机物质，以浮床作为载体，种植到富营养化水体的水面，从而达到净化水质的效果，同时又可营造水上景观［1］。尽管目前人工生物组合浮床的提法并不多见，但从这一概念出发，如“生物浮岛”［2］、“生物浮床”［3］“人工浮岛”［4］“浮岛无土栽培”［4-6］等概念都属于这一范畴。

1　浮床结构及材料

本结构采用湿式有框浮床，用PVC管作为框架。床体为聚苯乙烯板材料，每个浮床边长2m～3m。浮床整体由U型铁钉、竹片和软绳及植物栽种孔穴的浮床模板组成。浮床两端用镀锌管打桩，用绳子拴于桩上即可。材料为1.5cm厚的平整泡沫板，每5cm打孔，用来扦插植物。使用的浮床基质选为海绵或椰子纤维。采用球形填料与框架结构组合。选用的植物材料为美人蕉、空心菜、水芹菜、菖蒲。选用的滤食性动物材料为鲢鱼、鳙鱼。

2　试验结果

2.1不同花卉植物的培育与筛选

本研究共栽培了4种植物，其中花卉类1种：美人蕉；蔬菜类2种：空心菜、水芹菜；其它类1种：菖蒲。

通过分别对浮床栽培植物对TN、TP的去除率的研究，得到以下结果：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%

从以上数据可以看出，这些浮床植物对TN、TP都有很好的去除效果，故初步确定所使用的浮床栽培植物为空心菜、美人蕉。

2.2　有关滤食性动物的设计与研究

2.2.1鲢鱼和鳙鱼对总氮的去除效果

根据对此试验水体的TN浓度变化绘制曲线。见图1、

图1　单一鲢鱼和鳙鱼对总氮的去除效果

图2　单一鲢鱼和鳙鱼对总鳞的去除效果

由图表分析可以看出，鲢鱼和鳙鱼对水体中氮的去除都有一定的效果。由图表对比可知，滤食性鱼类鲢鱼对总氮的去除效果要明显高于鳙鱼。

2.2.2鲢鱼和鳙鱼对总磷的去除效果

每经过一定时间，测定试验装置中的水体TP，根据各数据绘制实验水体TP的浓度变化曲线。

由图表可以看出，鲢鱼和鳙鱼对水体中TP的去除都有一定的效果，且滤食性鱼类鲢鱼对总磷的去除效果要稍高于鳙鱼。

综上所述，通过对总氮总磷去除效果的研究，初步确定所使用的滤食性鱼类为鲢鱼。

2.3不同花卉植物品种和滤食性动物的组合与调整

根据以上的初步研究，所使用的浮床栽培植物为空心菜、美人蕉，下面需对不同花卉植物品种和滤食性鱼类进行研究与调整，以达到治理水系的最佳效果。

研究对象组合如下：S3：空心菜&鲢鱼；S4：美人蕉&鲢鱼。

在室内2个玻璃缸中放入匀质阴干泥土来测定其氮、磷有机质含量，注入一定体积的南湖生态水样，作为模拟水生生态系统。在此系统S3、S4中，均放入一定质量的鲢鱼，系统S3中放入一定质量的空心菜，系统S4中放入一定质量的美人蕉。通过为期两个多月的研究，对水质监测结果记录与整理如下：

由以下图3、图4可以看出，S3、S4组成的模拟生态系统对水体中的总氮总磷均有一定的去除效果。比较来看，S3（即空心菜&鲢鱼）组成的模拟生态系统对水体中的总氮总磷的去除效果均优于S4。

图3　各模拟生态系统中水体总氮浓度的变化

图4　各模拟生态系统中水体总磷浓度的变化

3　结论

通过组成的模拟生态系统对水体中总氮总磷去除效果数据的整理比较可以得到结论：

S3（即空心菜&鲢鱼）组成的模拟生态系统对水体中的总氮总磷的去除效果最优。

大多数植物都可以直接从水或底泥中吸收氮、磷，因此，能对富营养化水体起到很好的修复效果。水生植物和滤食性鱼类组成的小型生态系统能去除水体中N、P等营养物质，对富营养化水体都有良好的净化效果，且效果更佳。

参考文献

［1］井艳文，胡秀琳，许志兰，等.利用生物浮床技术进行水体修复研究与示范［J］.水利科学研究，2003（6）：18-19.

［2］京城河道采用/生物浮岛改善水质技术0［EB/OL］.http：// www. china. org. cn/chinese/huanjing//66024.htm，2002-06-27.

［3］丁则平.介绍日本的湿地净化技术人工浮床（AFI）［EB/ OL］.2002-07-12.http：//www. szwrb.gov. cn/wrkj_show. php.infoid=5.

［4］宋祥甫，应火冬，朱敏，等.自然水域无土栽培水稻研究［J］.中国农业科学，1991，14（4）：8-13.

［5］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.

［6］黎华寿，聂呈荣，方文杰，等.浮床栽培植物生长特性的研究［J］.华南农业大学学报：自然科学版，2003，24 （2）：12-15.

中图分类号Q-33

文献标识码A

文章编号1674-6708（2016）165-0172-02

基金项目：唐山市社会发展科研计划项目（131302036）。

通讯作者：薄国柱，讲师，硕士，华北理工大学，研究方向为水污染控制及治理。

作者简介：胡舒馨，华北理工大学建筑工程学院。