城市富營(yíng)養(yǎng)化景觀水體的蔬菜浮床修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展

唐小雙，邢 宇，劉嘉偉，沈立航，周國(guó)生，蔡惠文

（浙江海洋大學(xué)海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，浙江舟山 316022)

城市富營(yíng)養(yǎng)化景觀水體的蔬菜浮床修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展

唐小雙，邢 宇，劉嘉偉，沈立航，周國(guó)生，蔡惠文

（浙江海洋大學(xué)海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，浙江舟山 316022)

利用蔬菜浮床技術(shù)治理富營(yíng)養(yǎng)化的景觀水體具有良好的治理效果和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本文對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化景觀水體的主要修復(fù)技術(shù)及其研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，討論了各類技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，并著重論述了蔬菜浮床的研究現(xiàn)狀，發(fā)展前景，存在問題，其優(yōu)勢(shì)及可行性。

城市景觀水體；富營(yíng)養(yǎng)化；蔬菜浮床；修復(fù)技術(shù)

景觀水體是人類利用天然的或人為建造的，具有美學(xué)欣賞價(jià)值的水體，廣泛存在于城市、鄉(xiāng)村以及各類旅游景點(diǎn)。包括但不限于各類人工、自然湖泊，城市河渠，住宅小區(qū)內(nèi)緩流的河渠及池塘。作為人類生存環(huán)境中重要的組成部分，景觀水體的存在不僅具有美觀作用，同時(shí)也具有生態(tài)功能、經(jīng)濟(jì)價(jià)值，更是與人們的生活質(zhì)量水平息息相關(guān)。由于景觀水體大多是封閉或者半封閉系統(tǒng)，水流緩慢，自凈能力弱，容易受到周圍環(huán)境與人類活動(dòng)影響。生活污水和地表徑流等污水進(jìn)入景觀水體之后容易造成污染物積聚，若得不到及時(shí)處理，會(huì)導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化。發(fā)臭發(fā)黑的景觀水體不僅失去了其景觀價(jià)值，同時(shí)為蚊蟲、病菌的滋生提供了環(huán)境，嚴(yán)重威脅著周圍居民的健康。因此，城市景觀水體的處理成為迫切需要解決的問題。本文綜述了城市景觀水體的各類修復(fù)技術(shù)，分析了其優(yōu)缺點(diǎn)，并著重論述了蔬菜浮床技術(shù)的特點(diǎn)，發(fā)展，應(yīng)用，為進(jìn)一步開展相關(guān)研究提供借鑒和參考。

1 城市景觀水體的主要修復(fù)技術(shù)

1.1 傳統(tǒng)修復(fù)技術(shù)

對(duì)于受污染程度不同的水體環(huán)境，其污染物成分與污染來(lái)源各不相同，所以針對(duì)不同差異分化出各類修復(fù)技術(shù)，大體上可以從三個(gè)方面劃分，主要是物理修復(fù)技術(shù)，化學(xué)修復(fù)技術(shù)，生物修復(fù)技術(shù)。每種處理手段都有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，但也有很大的局限性，往往在面對(duì)受污染的水體時(shí)，會(huì)采用多種技術(shù)相結(jié)合的方式治理環(huán)境。根據(jù)實(shí)際生態(tài)與環(huán)境需求，把不同的處理技術(shù)結(jié)合起來(lái)，形成側(cè)重點(diǎn)不同的特定的具有專一性的修復(fù)技術(shù)，可以針對(duì)性的治理污染，創(chuàng)造出良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，比如。李安峰等[1]采用水平潛流人工濕地作為主體處理單元，微絮凝過濾作為人工濕地的前處理工藝單元，處理富營(yíng)養(yǎng)化水體。該試驗(yàn)結(jié)果表明，試驗(yàn)中設(shè)計(jì)的人工濕地對(duì)于有機(jī)質(zhì)、TN、TP具有良好的處理效果；植物種類對(duì)于濕地處理效果影響不明顯。

1.2 物理治理法

對(duì)于城市富營(yíng)養(yǎng)化景觀水體而言，物理手段是一種見效快、操作簡(jiǎn)單的處理方式，比較適合于中小型景觀水體。傳統(tǒng)的物理手段主要有：引水換水、水體曝氣充氧、底泥疏浚、底泥原位處理、機(jī)械除藻等[2]。引水換水是將外源健康水體引入受污水體中，達(dá)到稀釋水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度，防止藻類過度生長(zhǎng)的一種辦法。王國(guó)祥等[3]論述了引水換水沖污富營(yíng)養(yǎng)化防治措施的實(shí)際效果分析，結(jié)果表明單純用引水沖污的辦法控制富營(yíng)養(yǎng)化水體污染，效果短暫，污染再發(fā)頻率高，治標(biāo)不治本。

底泥疏浚作為針對(duì)內(nèi)源污染的重要措施，用疏通挖掘底泥的方式去除其沉積物中含有的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和其他污染物，減少水體內(nèi)源污染。美國(guó)、日本、瑞典等國(guó)都進(jìn)行過底泥疏浚的試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐[4]。王小雨等對(duì)長(zhǎng)春南湖的富營(yíng)養(yǎng)化治理實(shí)施的底泥疏浚工程效果分析，在疏浚工程實(shí)施后，湖水水質(zhì)有所好轉(zhuǎn)，但是浮游生物的優(yōu)勢(shì)種仍為富營(yíng)養(yǎng)化的指示種。

物理方法治富營(yíng)養(yǎng)化的景觀水體雖然短期效果良好，但是很難徹底從去除污染，有的技術(shù)工程量大，容易破壞底棲生態(tài)環(huán)境，比如底泥疏浚，挖出的泥也會(huì)造成二次污染；有的手段效果不好，受環(huán)境因素影響較大，只能作為輔助手段，比如水體曝氣充氧等技術(shù)。

1.3 化學(xué)治理法

化學(xué)方法治理富營(yíng)養(yǎng)化景觀水體主要是投加各種藥品、試劑到受污染水體中。通過藥劑將污染物轉(zhuǎn)化為對(duì)環(huán)境無(wú)污染的中性物質(zhì)或者污染較小的物質(zhì)，達(dá)到修復(fù)水體的目的。

化學(xué)方法常與物理、生物手段結(jié)合，作為一種輔助手段或者最終的凈化手段，達(dá)到預(yù)期效果，單獨(dú)的化學(xué)法治理富營(yíng)養(yǎng)化比較少見。殺藻技術(shù)是比較常用的技術(shù)，通常往水體中投入化學(xué)藥劑，比如硫酸銅、液氯、二氧化氯、漂白粉、高錳酸鉀、臭氧等。雷中凱等[5]以深圳市兩處景觀湖為研究對(duì)象，投加硫酸銅和過氧化氫，研究湖水樣本中藻類的生長(zhǎng)狀況，結(jié)果表明對(duì)于富營(yíng)養(yǎng)化程度不同的樣本其控藻效果與藥品濃度相關(guān)，初始Chl-a濃度為0.206 mg/L范圍內(nèi)隨Cu2+濃度升高，控藻效果增強(qiáng)。

沉淀法的處理對(duì)象主要是污染物中的懸浮物和各種絮凝膠體雜質(zhì)，通過設(shè)施投加藥劑，可大量處理懸浮物、藻類等污染的水體。但是藥劑成本高，且易產(chǎn)生二次污染，一般作為景觀水體的預(yù)處理與其他工藝一起作用。

加藥氣浮法是利用氣浮技術(shù)產(chǎn)生高度分散的微小氣泡，與水中懸浮顆粒黏附，使之從水體轉(zhuǎn)移到水面，加以分離。適當(dāng)加入混凝的藥劑可以使得處理效果顯著提高，去除水中雜質(zhì)的同時(shí)還能大幅增加其溶解氧含量，改善水體水質(zhì)。鐘力云[6]采用了加藥氣浮技術(shù)處理富營(yíng)養(yǎng)化的富藻水體，結(jié)果顯示，該方法有效地去除藻類，降低水中營(yíng)養(yǎng)元素含量，并使得原V類的地表水體達(dá)到了IV類標(biāo)準(zhǔn)，滿足了景觀娛樂用水的要求。

1.4 生態(tài)治理法

生態(tài)景觀水體治理法指的是利用生物本身的新陳代謝活動(dòng)消耗富營(yíng)養(yǎng)化水體中的營(yíng)養(yǎng)元素、有機(jī)質(zhì)，蓄積重金屬等有毒物質(zhì)，或者分解消耗難以處理的殘留毒害物質(zhì)等。由于生態(tài)治理技術(shù)本身涉及跨度較大，從單一的植物、動(dòng)物甚至是微生物修復(fù)，發(fā)展到由不同種植物、動(dòng)物、微生物共同構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行的水體生態(tài)修復(fù)。每一項(xiàng)處理技術(shù)其原理、結(jié)構(gòu)、影響因素、效果等都存在著差異性，各有特點(diǎn)，見表1[7]。

表1 景觀水體生態(tài)修復(fù)治理技術(shù)的基本特征Tab.1 The basic features of ecological restoration in landscape water

人工濕地的處理效率限制因素較多，內(nèi)源主要有內(nèi)部水力學(xué)特征、生物降解效率、系統(tǒng)承載力，外部因素主要有氣溫差異、區(qū)域環(huán)境特征、進(jìn)水負(fù)荷等多方面的影響[8]。穩(wěn)定塘運(yùn)行成本低，但占地面積大，處理周期長(zhǎng)，適于附近有天然池塘可以利用的景觀水體。生物膜技術(shù)由于設(shè)備要求，其膜生物反應(yīng)器處理成本高，更換代價(jià)高，且易發(fā)生膜污染，適用于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，在全國(guó)推廣較為困難。

通過對(duì)部分物理、化學(xué)、生態(tài)修復(fù)手段的對(duì)比（表2），生態(tài)修復(fù)技術(shù)可作為富營(yíng)養(yǎng)化水體修復(fù)的主要手段，而物理、化學(xué)手段多作為一種應(yīng)急或者輔助手段，每種技術(shù)都有其局限性，受到的限制因素不同，所以，有機(jī)的結(jié)合三種處理手段才能達(dá)到最優(yōu)的污水處理效果。

1.5 生態(tài)浮床修復(fù)技術(shù)

生態(tài)浮床技術(shù)屬于濕式生物浮島技術(shù)的一種，該技術(shù)從無(wú)土栽培的技術(shù)出發(fā)，主要是利用生物浮床在污染水體中栽培植物，通過通過植物根系的吸收、吸附、及根系上的微生物的硝化反硝化作用來(lái)去除水體中的營(yíng)養(yǎng)元素以及大的顆粒有機(jī)質(zhì)或者重金屬等，實(shí)現(xiàn)水體凈化，水質(zhì)恢復(fù)的目的。該技術(shù)成本低，操作簡(jiǎn)單，處理效果突出，而且能適應(yīng)大部分水體環(huán)境，從占地面積、運(yùn)行管理成本、修復(fù)效果和凈化修復(fù)的可行性、生態(tài)環(huán)境以及經(jīng)濟(jì)效果綜合衡量結(jié)果，使生態(tài)浮床技術(shù)被廣泛研究和采用[15]。

生態(tài)浮床技術(shù)在水環(huán)境治理方面的應(yīng)用，則是從1988年HOEGER[16]將生態(tài)浮床作為一項(xiàng)水體生態(tài)修復(fù)技術(shù)并在應(yīng)用于德國(guó)湖泊水體修復(fù)。隨后，國(guó)外將生態(tài)浮床技術(shù)逐步應(yīng)用到水體污染的修復(fù)中[17]。目前為止，生態(tài)浮床技術(shù)已成為世界范圍水體污染治理的主流修復(fù)技術(shù)之一。我國(guó)發(fā)展生態(tài)浮床技術(shù)已有20多年的歷史，從傳統(tǒng)的浮床技術(shù)應(yīng)用不斷改革創(chuàng)新，發(fā)展出了適應(yīng)各類環(huán)境的水體修復(fù)技術(shù)，目前已將生態(tài)浮床技術(shù)應(yīng)用到了城市景觀水體、河渠、湖泊[18-19]。

2 植物浮床修復(fù)技術(shù)

2.1 植物浮床治理污染水體的原理

自德國(guó)的BESTMAN公司在20世紀(jì)80年代開發(fā)出第一個(gè)生態(tài)工浮床之后，日本美國(guó)等國(guó)家相繼將人工浮床開發(fā)應(yīng)用到地表水的污染防治與生態(tài)修復(fù)中。生態(tài)浮床利用植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收利用，人為的將水生植物栽種到富營(yíng)養(yǎng)化水體表面，通過定期收割植物，削減受污染水體中的有機(jī)質(zhì)、氮、磷等物質(zhì)，從而達(dá)到改善水質(zhì)，修復(fù)水體的作用，同時(shí)又可以起到美化環(huán)境的作用。

表2 景觀水體修復(fù)治理技術(shù)的對(duì)比Tab.2 The contrastion of restoration in landscape water

生態(tài)浮床治理受污染水體主要靠的是生物作用，現(xiàn)以植物浮床為例，闡述其主要原理。

（1）植物在生長(zhǎng)過程中從污水中攝取所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如溶解態(tài)的氮、磷元素，將成熟的植物收割，另作處理，減少污染水體中的富營(yíng)養(yǎng)元素。植物發(fā)達(dá)的根系吸附過濾水體中的大顆粒懸浮物，減緩了水體流速，懸浮顆粒能夠絮凝微小的有機(jī)雜質(zhì)，最終被植物分解消耗或者沉降轉(zhuǎn)移。

（2）植物根部和浮床基質(zhì)的微生物與植物的協(xié)同作用，轉(zhuǎn)化消耗水中污染物質(zhì)。在植物根系附近形成的“好氧－厭氧－缺氧”的環(huán)境，為硝化菌的大量繁殖形成微生物膜提供了有利條件，提高對(duì)污染物質(zhì)的分解，從而提升修復(fù)效率[20]。

（3）植物能夠光合作用產(chǎn)生的氧氣，成長(zhǎng)過程中分泌出的化感物質(zhì)，在提升水體溶解氧含量防止水體黑臭的同時(shí)，也能夠抑制藻類、病毒等物質(zhì)[15]。

（4）浮床系統(tǒng)形成的物質(zhì)能量循環(huán)體系為好氧水生生物的產(chǎn)卵、棲息提供能良好的環(huán)境，進(jìn)而形成一個(gè)良性循環(huán)的生態(tài)系統(tǒng)，在一定程度上強(qiáng)化了水體的自凈能力。

2.2 植物浮床的結(jié)構(gòu)

植物浮床源于無(wú)土栽培技術(shù)，是濕式浮島的一種，直接與水面接觸，相比于干式浮島，其水質(zhì)修復(fù)效果較好。植物浮床的構(gòu)建主要由三部分組成，分別是浮床植物，浮床整體，和水下固定裝置。浮床的固定裝置是很重要的一部分[15]，決定了浮床單元的空間配置，一般可分為重力型、桿定型和錨定型三類。一般植物浮床的結(jié)構(gòu)如圖1[21]所示。

圖1 濕式有框浮床Fig.1 Structure of floating bed

浮床的框架可用竹子、PVC管、纖維強(qiáng)化塑料不銹鋼加發(fā)泡聚苯乙烯、特殊發(fā)泡聚苯乙烯加特殊合成樹脂、鹽化乙烯合成樹脂、混凝土等材料制作[20]，也可不設(shè)置框架，不設(shè)置框架易遭受風(fēng)浪、動(dòng)物等的破壞，所以目前使用較多的為帶框架的床體。浮床床體是為整個(gè)浮床系統(tǒng)提供主要浮力，是栽種植物的主要支撐，目前多采用聚乙烯泡沫板作為載體。由于這種材料經(jīng)濟(jì)、本身無(wú)毒害，而且便于加工，來(lái)源充足，易于重復(fù)利用。但是相對(duì)也容易損壞，現(xiàn)已有另外的載體出現(xiàn)，比如陶粒，蟶石，珍珠巖[21]等材料。李曉莉[22]研究了陶粒浮床對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體中水質(zhì)與浮游植物的影響，并認(rèn)為陶粒浮床對(duì)提升水體水質(zhì)，豐富藻類組成，降低生物量與微囊藻爆發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)有一定作用，有利于養(yǎng)殖類水體的修復(fù)改善。但是這些新開發(fā)的材料相比于泡沫板而言成本過高，且回收利用率低，不適用于大面積推廣使用。

2.3 植物的選取

浮床植物作為植物浮床系統(tǒng)的關(guān)鍵，植物的選取對(duì)于修復(fù)效果至關(guān)重要。不同植物對(duì)于污染物質(zhì)吸收能力不同，陳麗麗等[23]研究了水蓼Polygonum hydropiper Linn.、水芹菜Oenanthe javanica(Bl.)DC.、空心菜Ipomoea aquatica Forsskal、慈菇Sagittaria trifolia Linn.、菖蒲Acorus calamus Linn.和美人蕉Canna indica Linn.6種水生植物，結(jié)果表明菖蒲和空心菜適于貴州高原地區(qū)湖泊的修復(fù)；同時(shí)，不同地區(qū)、季節(jié)的也會(huì)影響到植物浮床的凈化效率，胡綿好等[24]研究了溫度對(duì)豆瓣菜Nasturtium officinale R.Br.和水芹凈化富營(yíng)養(yǎng)化水體能力的影響，表明植物浮床系統(tǒng)在22℃時(shí)對(duì)氮元素的吸收率最高，分別達(dá)79%、82%、76%以上，而在35℃時(shí)對(duì)TP、CODMn、BOD5的去除率分別達(dá)75%、81%、80%以上。因此選取合適的植物對(duì)于浮床系統(tǒng)的構(gòu)建十分重要。

一般挑選適用于植物浮床的植物有以下幾個(gè)要求：首先要滿足當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境；其次要有發(fā)達(dá)的根系，能夠形成大生物量，具有一定經(jīng)濟(jì)或美學(xué)價(jià)值；最后要有凈化效果，能夠達(dá)到修復(fù)目的。羅固源等[25]選取四種常見浮床栽培植物：美人蕉、風(fēng)車草Cyperus alternifolius Linn.subsp.flabelliformis(Rottb.) Kukenth.、菖蒲、香草根作為研究對(duì)象，經(jīng)培養(yǎng)，植物體內(nèi)的氮磷元素積累量依次為美人蕉＞風(fēng)車草＞菖蒲＞香根草陸生植物也被應(yīng)用于生態(tài)浮床中，如李艷薔等[26]將芹菜Apium graveolens L.、茼蒿Chrysanthemum coronarium L.和大蒜Allium sativum L.應(yīng)用于生態(tài)浮床中，討論了陸生植物去除富營(yíng)養(yǎng)化水體中氮的可行性與去除效果。

據(jù)統(tǒng)計(jì)[27]，進(jìn)行水生植被恢復(fù)技術(shù)的常見植物可大致分三類：一是挺水植物，包括荷花Nelumbo nucifera Gaertn.、美人蕉、蘆葦Phragmites australis(Cav.)Trin.ex Steud.、蒲葦Cortaderia selloana(Schult.)Aschers.et Graebn.、菖蒲等等；二是浮水植物，包括睡蓮Nymphaea tetragona Georgi、鳳眼蓮 Eichhornia crassipes(Mart.)Solms Pontederia crassipes Mart、浮萍Lemna minor Linn.、荇菜Nymphoides peltatum(Gmel.)O. Kuntze、慈姑、菱角Trapa bispinosa Roxb.，主要是蓮科植物；三是沉水植物，包括苦藻、黑藻Hydrilla verticillata(Linn.f.)Royle、金魚藻Ceratophyllum demersum Linn.、狐尾藻Myriophyllum verticillatum Linn.等，主要是水草類。

2.4 植物浮床的作用

植物浮床已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各類水體的修復(fù)治理中，成為富營(yíng)養(yǎng)化水體治理的主要工藝。從淡水養(yǎng)殖到海水養(yǎng)殖，從城市河道到自然湖泊河流，都能夠見到植物浮床的應(yīng)用。

陳重軍等[28]利用生物過濾和蔬菜浮床組合系統(tǒng)對(duì)溫室甲魚廢水進(jìn)行修復(fù)，選用空心菜、生菜Lactuca sativa Linn.var.ramosa Hort.和芹菜等3種蔬菜植物進(jìn)行試驗(yàn)，組合系統(tǒng)均表現(xiàn)出良好的碳氮磷同步脫除性能，空心菜系統(tǒng)對(duì)廢水N、P的去除效能明顯優(yōu)于生菜和芹菜系統(tǒng)，研究結(jié)果顯示，生物過濾和蔬菜浮床組合系統(tǒng)可以作為溫室甲魚養(yǎng)殖廢水生態(tài)化處理的有效方式。

賀漫媚等[29]利用生態(tài)浮床工藝治理和和美化廣州亞運(yùn)城河涌，選用的本土植物在起到修復(fù)功能的同時(shí)美化了河道，具有良好的生態(tài)景觀效果。袁星等[30]利用海馬齒生態(tài)浮床修復(fù)海水養(yǎng)殖池塘產(chǎn)生的污水，對(duì)磷、氨、氮有顯著去除作用，對(duì)水體的顆粒有機(jī)物有去除作用。

3 蔬菜浮床的在城市景觀水體中的應(yīng)用

3.1 蔬菜浮床的特點(diǎn)

城市景觀水體多為靜止或流動(dòng)性差的封閉緩流水體，通常水域面積小，易污染，環(huán)境容納量低，自凈能力弱，易受到其中喂養(yǎng)的許多水生動(dòng)物以及周圍居民的影響，因此，一般水體色度、濁度較大，有機(jī)物、細(xì)菌等含量高，夏季容易發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化，使得水體藻類過度繁殖，生態(tài)平衡被破壞，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致水體發(fā)臭變綠，喪失景觀水體的主要功能，影響人們生活健康。對(duì)于以富營(yíng)養(yǎng)化為主要特征的景觀水體的治理，主要是去除藻類和氮、磷營(yíng)養(yǎng)元素，改善水體生態(tài)。

蔬菜浮床從生態(tài)浮床發(fā)展而來(lái)，工程量小，便于維護(hù)，處理效果好。由于蔬菜作物的特殊性，需要播撒肥料等，管理難度大。而將蔬菜浮床應(yīng)用于富營(yíng)養(yǎng)化的城市景觀水體，一方面可以達(dá)到治理污染的目的，另一方面也可利用水體中各類營(yíng)養(yǎng)元素與物質(zhì)栽培蔬菜，節(jié)省了肥力、勞力，管理成本低，而且具有一定經(jīng)濟(jì)價(jià)值，不需占地。

目前城市景觀水體富營(yíng)養(yǎng)化治理中應(yīng)用的生態(tài)浮床大多為觀賞性植物，多達(dá)80余種[31]，多為一年或多年生水生景觀植物，例如蘆葦、鳳眼蓮等，雖然水體修復(fù)效果好，但在完成治理目的之后，由于這些植物經(jīng)濟(jì)價(jià)值不高，如果得不到妥善的處理，可能會(huì)由于堆積而造成固體污染，也可能會(huì)因?yàn)檫^度繁殖，侵占湖泊水面，從而影響湖泊的生態(tài)環(huán)境，嚴(yán)重時(shí)可使藻型湖泊轉(zhuǎn)變?yōu)椴菪秃矗铀俸从俜e和沼澤化，同時(shí)在秋冬季節(jié)，由于大型景觀植物的腐敗死亡，原本被吸收的營(yíng)養(yǎng)元素以及其余有害物質(zhì)又會(huì)轉(zhuǎn)移到水體中，達(dá)不到真正去除污染物的目的，浪費(fèi)人力物力。所以，選用合適的經(jīng)濟(jì)類植物，既能高效的治理污染水體，又能產(chǎn)生一定經(jīng)濟(jì)價(jià)值，使資源得到可持續(xù)利用，是目前生態(tài)浮床工藝中一大方向。

3.2 蔬菜浮床的影響因素

作為植物浮床的一種，蔬菜浮床本身就有一定局限性，植物浮床系統(tǒng)的限制因素同樣也限制著蔬菜浮床的應(yīng)用，如光照，溫度，水體營(yíng)養(yǎng)情況等。在城市中，由于作為時(shí)令作物，蔬菜成長(zhǎng)主要受到溫度與光照的制約。不同植物的生長(zhǎng)發(fā)育均有適宜的溫度范圍，比如水芹和豆瓣菜均喜冷涼，不耐炎熱，適于春秋季的栽種，是一種耐寒性較強(qiáng)的多年生水生蔬菜，且多生存于潮濕多水的地方。

袁菊紅等[24]研究了不同溫度對(duì)水芹和豆瓣菜浮床系統(tǒng)的影響，表明不同溫度(10、22和35℃)處理明顯影響植物浮床系統(tǒng)對(duì)NH4+-N、TN、TP、Chla、CODMn、BOD5的去除效率，豆瓣菜和水芹生態(tài)浮床系統(tǒng)在低溫季節(jié)有較強(qiáng)的凈化富營(yíng)養(yǎng)化水體的潛能。趙建剛等[32]通過設(shè)置4個(gè)溫度梯度的生活污水實(shí)驗(yàn)，研究了溫度變化對(duì)空心菜增長(zhǎng)、分枝、生根及生物量變化等的影響，表明在高溫環(huán)境生長(zhǎng)最好，低溫時(shí)受到抑制。溫度還會(huì)影響蔬菜的蒸騰作用，氮的去除主要依靠植物根部微生物的生化作用以及植物體的吸收利用，溫度對(duì)反硝化過程的影響很大，所以不合適的溫度會(huì)影響到植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收利用，從而影響浮床系統(tǒng)的凈化效果。因此，在選用蔬菜凈化富營(yíng)養(yǎng)化水體時(shí)，要考慮不同時(shí)期的生長(zhǎng)狀況代謝功能所體現(xiàn)的對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽的去除能力，比如空心菜耐高溫，適宜春夏種植。在冬季，大部分植物會(huì)冬眠或死亡，而水芹則耐寒，在冬季也能生長(zhǎng)。

受污染水體的富營(yíng)養(yǎng)化程度同樣也會(huì)影響浮床系統(tǒng)對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素吸收效果，如果氮、磷濃度較高時(shí)，植物生長(zhǎng)受到的限制就少，營(yíng)養(yǎng)元素可以依靠蒸騰作用的引導(dǎo)進(jìn)入植物；氮、磷污染程度較輕時(shí)，此時(shí)植物的生長(zhǎng)主要受到氮、磷元素的制約，的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素成為制約水生蔬菜生長(zhǎng)的重要因素，蔬菜只有主動(dòng)吸收營(yíng)養(yǎng)元素來(lái)維持生長(zhǎng)需求，導(dǎo)致水生蔬菜對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素吸收速率下降。

他對(duì)我好？他是對(duì)我好，每日除了讓我繡荷，其他的事都讓我不必理會(huì)。納妾的事也就不與我商量一聲！他要置我于何地，讓帶著王妃名銜的我情何以堪？

趙鴻哲等[33]針對(duì)內(nèi)蒙古烏梁素海的生態(tài)環(huán)境，研究了空心菜、木耳菜Basella rubra、香芹Petrooselinum crispum和菠菜Spinacia oleracea、莜麥菜Lactuca sativa var.、生菜六種蔬菜對(duì)各類富營(yíng)養(yǎng)化水平水體的凈化效果，研究顯示香芹和菠菜不適于浮床栽培，空心菜吸收能力強(qiáng)對(duì)各營(yíng)養(yǎng)水平富營(yíng)養(yǎng)化水體的凈化都有較好的效果，木耳菜效果較空心菜差.莜麥菜和生菜都比較適于春秋季節(jié)栽培，莜麥菜與空心菜相比耐貧瘠，更適于中度富營(yíng)養(yǎng)化水體的凈化。胡綿好[34]選擇水芹、水蕹菜、韭菜Allium senescens Linn.、蔥、豆瓣菜、芹菜等6種經(jīng)濟(jì)凈化能力，植物，分析比較各類作物對(duì)不同N水平富營(yíng)養(yǎng)化水體的凈化能力，各項(xiàng)指標(biāo)綜合分析表明，對(duì)不同N水平的富營(yíng)養(yǎng)化水體處理中，水蕹菜處理效果最好，水芹、豆瓣菜次之，芹菜居中，韭菜最差。有研究指出[35]浮床系統(tǒng)對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化元素的去除和對(duì)浮游植物的抑制能力能受到水體富營(yíng)養(yǎng)化水平的影響。

3.3 蔬菜浮床治理效果

蕹菜擁有發(fā)達(dá)的根系，且適應(yīng)于水生環(huán)境的生長(zhǎng)，吸收去除富營(yíng)養(yǎng)化元素的能力強(qiáng)，被廣泛的應(yīng)用于各種水體治理中。李文祥等[36]將蕹菜浮床應(yīng)用到水產(chǎn)養(yǎng)殖中，依靠蕹菜原位分解、吸收轉(zhuǎn)化，并通過收獲產(chǎn)物的方式去除水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，雖然浮床系統(tǒng)對(duì)水體中營(yíng)養(yǎng)元素去除率不高，但是相比于對(duì)照組，水質(zhì)明顯提升，蕹菜浮床能夠抑制水華的發(fā)生，且不影響水體的DO和pH，整個(gè)過程沒有養(yǎng)殖廢水排放，減少了環(huán)境污染。楊紹聰?shù)萚37]用蕹菜治理星云湖，吸收其N、P元素，降低富營(yíng)養(yǎng)化水平，產(chǎn)生了良好的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

水稻植株根系發(fā)達(dá)、養(yǎng)分吸收轉(zhuǎn)換能力強(qiáng)，且生物量大，可以大量消耗富營(yíng)養(yǎng)化化水體中的營(yíng)養(yǎng)元素，降低富營(yíng)養(yǎng)化程度，達(dá)到凈化水體的目的。馬克星等[38]利用水稻浮床凈化農(nóng)田退水，農(nóng)田退水TN的去除率可達(dá)到90.33%，且產(chǎn)出的水稻籽粒，重金屬含量低于國(guó)家的重金屬污染物限量標(biāo)準(zhǔn)。

除了蕹菜，水稻之外，還有許多蔬菜應(yīng)用于富營(yíng)養(yǎng)化水體的治理中。如李海燕等[39]利用西洋菜（Nasturimofficinale）對(duì)魚塘水質(zhì)改良，發(fā)現(xiàn)西洋菜對(duì)于氮元素的去除率較高，對(duì)PO43--P的去除率也達(dá)到了55.47%，西洋菜對(duì)藻類生長(zhǎng)有良好的抑制作用。

3.4 蔬菜的安全性

栽種于受污染水體上的蔬菜，吸收利用水中存在的營(yíng)養(yǎng)元素、各類有機(jī)質(zhì)，甚至重金屬，進(jìn)而完成對(duì)水體的凈化，所以，浮床栽培的蔬菜首要考慮的是蔬菜的安全性。

盧進(jìn)登等[40]選取浮床栽培的蕹菜和水稻植株分別代表食品和飼料，測(cè)量其重金屬含量，結(jié)果表明浮床栽培植物對(duì)水體中的重金屬有一定的吸收作用，但吸收量很小，這可能主要是由于受試水體中重金屬含量不高造成的。不同蔬菜對(duì)不同元素的富集有很大差異，蔬菜對(duì)重金屬吸收能力的強(qiáng)弱是由遺傳特性和環(huán)境特性決定的。李晶等[41]比較不同水生植物對(duì)不同重金屬的富集能力，認(rèn)為當(dāng)?shù)厮w污染情況和底質(zhì)中重金屬含量回影響植物對(duì)重金屬的富集，同時(shí)，pH、溫度和重金屬離子間的交互作用對(duì)植物的富集能力有不同的影響。

除了考慮蔬菜的重金屬含量之外，還需要考察植物對(duì)其余有毒有害物質(zhì)的富集蓄積。除此之外，浮床蔬菜的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值也需要考慮。受污染水體的營(yíng)養(yǎng)元素含量會(huì)影響生長(zhǎng)蔬菜的生長(zhǎng)狀況，胡綿好等[42]研究了水芹和豆瓣菜浮床系統(tǒng)凈化富營(yíng)養(yǎng)水體后蔬菜的品質(zhì)特性，結(jié)果表明，栽種的蔬菜葉內(nèi)可溶性蛋白和可溶性糖的含量與培養(yǎng)液中栽培的蔬菜無(wú)顯著性差異，但硝態(tài)氮有顯著差異，這可能受富營(yíng)養(yǎng)化水體的氮磷濃度等因素有關(guān)。

蔬菜浮床因其可食用性，所以適用于無(wú)嚴(yán)重重金屬污染的水體環(huán)境，比如飲用廢水、啤酒廢水之類食品廢水，或者應(yīng)用于水產(chǎn)廢水等的治理?，F(xiàn)有研究結(jié)果中不難發(fā)現(xiàn)，對(duì)于以生活污水為主要污染源的城市景觀水體，種植經(jīng)濟(jì)蔬菜浮床的安全性風(fēng)險(xiǎn)極低，可以進(jìn)一步推廣。

3.5 蔬菜浮床應(yīng)用存在的問題及改進(jìn)

蔬菜浮床的應(yīng)用主要受到環(huán)境與系統(tǒng)本身的限制。該技術(shù)主要適用于富營(yíng)養(yǎng)化和受有機(jī)污染的城市景觀水體和河流，由于蔬菜浮床漂浮于水體表面，所以在水體較深的情況下，生態(tài)浮床植物的根系長(zhǎng)度有限，對(duì)于中下層的水體凈化能力差，對(duì)于水體底部底泥中含有的各種營(yíng)養(yǎng)元素和有毒有害物質(zhì)的作用能力微弱。

要解決蔬菜浮床修復(fù)能力局限，可以在傳統(tǒng)浮床的基礎(chǔ)上，增加附屬設(shè)施，與其他污水修復(fù)工藝相結(jié)合，形成良性的生物鏈。操家順等[43]人設(shè)計(jì)了結(jié)合生物膜技術(shù)的生態(tài)浮床結(jié)構(gòu)，將傳統(tǒng)浮床系統(tǒng)與生物膜技術(shù)結(jié)合，浮床上種植植物，浮床下方懸掛仿生型填料，用聚烯烴、聚酰胺的合成物，填料下端系一重物克服重力，通過生物膜的作用，截留水中有機(jī)物，減少底泥沉積，還能提升浮床植物的處理效果，大大加強(qiáng)對(duì)水體的凈化效果。

李先寧等[44]設(shè)計(jì)出組合型浮床，將植物浮床、填料浮床和生物浮床技術(shù)相互結(jié)合起來(lái)，把浮床系統(tǒng)分為上中下三個(gè)部分，上層種植水生經(jīng)濟(jì)植物，中層籠養(yǎng)濾食性水生動(dòng)物貝類，下層應(yīng)用生物膜技術(shù)，懸掛兼具軟性及半軟性人工填料。形成空心菜－河蜆－微生物組合式生態(tài)浮床修復(fù)模式，經(jīng)過測(cè)定，該浮床對(duì)N、P、浮游植物的去除效果都很好，優(yōu)于傳統(tǒng)生態(tài)浮床，而且還具有提高水體可生化性的能力。

浮床系統(tǒng)在優(yōu)化結(jié)構(gòu)，加入微生物、水生動(dòng)物之后，能夠有效的提升浮床系統(tǒng)的凈化水平，形成一個(gè)新的物質(zhì)能量循環(huán)系統(tǒng)。微生物的活躍產(chǎn)生大量CO2，促進(jìn)植物的光合作用，水體的含氧量增高，增加了微生物和水生動(dòng)物活動(dòng)必要的DO含量；水生動(dòng)物的活動(dòng)提高了水中有機(jī)物的可溶性和氨化作用，在食物鏈的帶動(dòng)下，植物對(duì)有機(jī)質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，微生物基質(zhì)的條件都得到改善。通過食物鏈與食物網(wǎng)，浮床系統(tǒng)能與水域中原有的生態(tài)系統(tǒng)形成互動(dòng)，從而更深入的的參與到受污染水體生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)能量循環(huán)中，改善了舊有的物質(zhì)--能量網(wǎng)絡(luò)，使得水域生態(tài)系統(tǒng)整體穩(wěn)定性和抵抗力加強(qiáng)。

4 蔬菜浮床技術(shù)研究的展望

隨著生活水平的提高，人們對(duì)環(huán)境質(zhì)量的要求必將提高。與此同時(shí)，人們受教育水平的提升，也促進(jìn)了環(huán)保意識(shí)不斷加強(qiáng)。在未來(lái)資源環(huán)境緊張的情況下，必將形成資源節(jié)約型社會(huì)。城市景觀水體富營(yíng)養(yǎng)化情況普遍，在某種程度上可視為潛在的農(nóng)業(yè)資源，將處理這些污水的資金投入到蔬菜浮床工藝的建設(shè)上，將大大減少不必要的資源浪費(fèi)，既能夠達(dá)到治理污染的目的，又能夠利用污水中的物質(zhì)為蔬菜培養(yǎng)提供肥料，而產(chǎn)出的蔬菜可以作為食物或者飼料，為人類動(dòng)物食用。所以蔬菜浮床技術(shù)將越來(lái)越廣泛的應(yīng)用到各種污水治理層面。

蔬菜浮床技術(shù)相比于其他污水處理工藝，具有治理成本低、能耗低、處理效果好、工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，而且操作簡(jiǎn)單，可以批量生產(chǎn)。蔬菜浮床凈化富營(yíng)養(yǎng)化景觀水體，可在同一場(chǎng)地進(jìn)行多期套種、輪種栽培，較好地解決淡季蔬菜供應(yīng)問題；同時(shí)不需要為蔬菜添加肥料，保證了蔬菜的潔凈、質(zhì)量。

景觀水體與人居環(huán)境聯(lián)系密切，關(guān)系到城市中人們的健康，但是易受到生活污水、地表徑流的影響，由于其自凈能力低，氮磷元素積累其中，容易成為生態(tài)隱患。在大多數(shù)景觀水體得不到有效治理的情況下，構(gòu)建蔬菜浮床在凈化水體改善人居環(huán)境的同時(shí)，又創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)價(jià)值，為人們提供了一種綠色的生活方式，使得人們?cè)诒Ｗo(hù)環(huán)境的同時(shí)又實(shí)現(xiàn)人與生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展，在某種程度上，推廣蔬菜浮床具有不可忽視的優(yōu)越性。

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[44]李先寧,宋海亮,朱光燦,等.組合型浮床生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建及其改善湖泊水源地水質(zhì)的效果[J].湖泊科學(xué),2007,19(4): 367-372.

Review on Restoration Technologies for City Landscape Water by Floating Vegetable Bed

TANG Xiao-shuang,XING Yu,LIU Jia-wei,et al
(School of Marine Science and Technology,Zhejiang Ocean University,Zhoushan 316022,China）

Floating vegetable bed has been proved to be efficient on city landscape water restoration as well as good economy value.In this paper,the main restoration technologies on etrophication water body and the recent progresses were reviewed.The characteristics,advantages and disadvantages among different technologies has been summarized in detail.Highlights has been on the current states,problems,future development and the absolute advange of vegetable floating bed technology on city landscape water restoration.

city landscape water;water eutrophication;floating vegetable bed;restoration technology

X52

A

1008－830X(2016)03－0257－09

2016-01-11

舟山市科技局項(xiàng)目（2015C41002）；浙江省省屬專項(xiàng)計(jì)劃項(xiàng)目（2014F50001）

唐小雙（1993-），男，四川宜賓人，研究方向：環(huán)境保護(hù)與修復(fù).

蔡惠文（1977-），女，山東高密人，副教授，研究方向：環(huán)境保護(hù)與預(yù)測(cè)，海洋生態(tài)動(dòng)力學(xué)建模等.E-mail:caihuiwen1977@hotmail.com