生物組合浮床治理景觀水系富營養(yǎng)化技術(shù)研究

胡舒馨，薄國柱華北理工大學(xué)建筑工程學(xué)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(yǎng)化技術(shù)研究

胡舒馨，薄國柱
華北理工大學(xué)建筑工程學(xué)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(yǎng)化的技術(shù)。本研究采取“浮床水上花卉+濾食性動(dòng)物”組成的生物組合浮床，經(jīng)過試驗(yàn)研究，浮床上栽培空心菜、美人蕉，濾食性動(dòng)物選用鰱魚組成的模擬生態(tài)系統(tǒng)對(duì)水體中的總氮總磷的去除效果最優(yōu)。此技術(shù)不僅可以凈化水質(zhì)、改善景觀，還具有一定的經(jīng)濟(jì)效益，在河流、湖泊等富營養(yǎng)化水域都具有廣泛的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞生物組合浮床；濾食性動(dòng)物；總氮；總磷

人工生物組合浮床技術(shù)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(yǎng)化水體中的氮、磷及有機(jī)物質(zhì)，以浮床作為載體，種植到富營養(yǎng)化水體的水面，從而達(dá)到凈化水質(zhì)的效果，同時(shí)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(fā)，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(jié)構(gòu)及材料

本結(jié)構(gòu)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(gè)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(zhì)選為海綿或椰子纖維。采用球形填料與框架結(jié)構(gòu)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(dòng)物材料為鰱魚、鳙魚。

2　試驗(yàn)結(jié)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(duì)浮床栽培植物對(duì)TN、TP的去除率的研究，得到以下結(jié)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(shù)據(jù)可以看出，這些浮床植物對(duì)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(guān)濾食性動(dòng)物的設(shè)計(jì)與研究

2.2.1鰱魚和鳙魚對(duì)總氮的去除效果

根據(jù)對(duì)此試驗(yàn)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(duì)總氮的去除效果

圖2　單一鰱魚和鳙魚對(duì)總鱗的去除效果

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

2.2.2鰱魚和鳙魚對(duì)總磷的去除效果

每經(jīng)過一定時(shí)間，測(cè)定試驗(yàn)裝置中的水體TP，根據(jù)各數(shù)據(jù)繪制實(shí)驗(yàn)水體TP的濃度變化曲線。

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

綜上所述，通過對(duì)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(dòng)物的組合與調(diào)整

根據(jù)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(duì)不同花卉植物品種和濾食性魚類進(jìn)行研究與調(diào)整，以達(dá)到治理水系的最佳效果。

研究對(duì)象組合如下：S3：空心菜&鰱魚；S4：美人蕉&鰱魚。

在室內(nèi)2個(gè)玻璃缸中放入勻質(zhì)陰干泥土來測(cè)定其氮、磷有機(jī)質(zhì)含量，注入一定體積的南湖生態(tài)水樣，作為模擬水生生態(tài)系統(tǒng)。在此系統(tǒng)S3、S4中，均放入一定質(zhì)量的鰱魚，系統(tǒng)S3中放入一定質(zhì)量的空心菜，系統(tǒng)S4中放入一定質(zhì)量的美人蕉。通過為期兩個(gè)多月的研究，對(duì)水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)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(tài)系統(tǒng)對(duì)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(tài)系統(tǒng)對(duì)水體中的總氮總磷的去除效果均優(yōu)于S4。

圖3　各模擬生態(tài)系統(tǒng)中水體總氮濃度的變化

圖4　各模擬生態(tài)系統(tǒng)中水體總磷濃度的變化

3　結(jié)論

通過組成的模擬生態(tài)系統(tǒng)對(duì)水體中總氮總磷去除效果數(shù)據(jù)的整理比較可以得到結(jié)論：

S3（即空心菜&鰱魚）組成的模擬生態(tài)系統(tǒng)對(duì)水體中的總氮總磷的去除效果最優(yōu)。

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

參考文獻(xiàn)

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

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［3］丁則平.介紹日本的濕地凈化技術(shù)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(yīng)火冬，朱敏，等.自然水域無土栽培水稻研究［J］.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，1991，14（4）：8-13.

［5］馬立珊，駱永明，吳龍華，等.浮床香根草對(duì)富營養(yǎng)化水體氮磷去除動(dòng)態(tài)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(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2003，24 （2）：12-15.

中圖分類號(hào)Q-33

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)1674-6708（2016）165-0172-02

基金項(xiàng)目：唐山市社會(huì)發(fā)展科研計(jì)劃項(xiàng)目（131302036）。

通訊作者：薄國柱，講師，碩士，華北理工大學(xué)，研究方向?yàn)樗廴究刂萍爸卫怼?/p>

作者簡介：胡舒馨，華北理工大學(xué)建筑工程學(xué)院。