生態(tài)浮床對寧夏引黃灌區(qū)污染河道生態(tài)系統(tǒng)的影響

劉婭琴，付子軾，鄒國燕*，孔令彬

（1上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，上海 201403；2寧夏回族自治區(qū)環(huán)境保護(hù)廳，銀川 750011）

生態(tài)浮床對寧夏引黃灌區(qū)污染河道生態(tài)系統(tǒng)的影響

劉婭琴1，付子軾1，鄒國燕1*，孔令彬2

（1上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，上海 201403；2寧夏回族自治區(qū)環(huán)境保護(hù)廳，銀川 750011）

采用成熟的生態(tài)浮床技術(shù)，對引黃灌區(qū)中度污染河流水體治理的可行性及其效果進(jìn)行了技術(shù)示范研究。結(jié)果顯示：生態(tài)浮床對工程示范區(qū)域水體中的TN、NH+4-N、CODMn平均相對去除率分別為59.4%、59.7%和24.7%；浮游植物的優(yōu)勢種由前期的小環(huán)藻（Cyclotella sp.）和嚙齒隱藻（Cryptomonas erosa）變?yōu)楹笃诘男…h(huán)藻和尖針桿藻（Synedra acusvar）；浮游植物的Margalef多樣性指數(shù)和Shannon-wiener多樣性指數(shù)分別由2.17、2.04提升至2.85、2.44，且同時段浮床區(qū)域監(jiān)測點的值高于對照點。研究表明，生態(tài)浮床技術(shù)在西部高寒地區(qū)夏季有較好的生態(tài)適應(yīng)性和水質(zhì)改善效果，但針對西部地區(qū)特定的氣候和水文條件，如何延長生態(tài)浮床的作用時間有待進(jìn)一步的研究。

生態(tài)浮床；水體修復(fù)；浮游植物；生物多樣性

寧夏是全國水資源嚴(yán)重短缺的省區(qū)之一，水資源人均占有量只有190 m3，是全國平均值的1/11。近年來，水污染進(jìn)一步加劇了水資源的短缺，呈現(xiàn)資源型缺水與水質(zhì)型缺水共存的局面［1］。據(jù)統(tǒng)計，2013年全自治區(qū)廢水排放總量36 312萬t（生活污水占68.8%，工業(yè)廢水占31.2%）［2］。“十一五”期間，通過流域污染防治改善措施，黃河寧夏段水環(huán)境質(zhì)量有所改善，比“十五”期間提高一個水質(zhì)類別，連續(xù)四年保持Ⅲ類水質(zhì)［3］。但寧夏引黃灌區(qū)“大引大排”、過量施用化肥等粗放農(nóng)作方式依然普遍，排水量占總引水量比例基本穩(wěn)定在46%左右，“大引大排”將大量農(nóng)藥和化肥帶入黃河，造成農(nóng)業(yè)面源污染，對黃河水質(zhì)構(gòu)成極大威脅［4］。在中科院發(fā)布的2013年中國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略報告中，寧夏可持續(xù)發(fā)展能力和環(huán)境支持能力位列全國后五位［5］。保護(hù)水資源，防治水污染，依然是寧夏實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的重大問題。

上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院水環(huán)境研究團(tuán)隊擁有三項發(fā)明專利的生態(tài)浮床技術(shù)，經(jīng)過20多年的發(fā)展，已經(jīng)成為河湖污染水體水質(zhì)凈化的常規(guī)手段之一。生態(tài)浮床的研究從早期的浮床植物適應(yīng)性［6］發(fā)展到提高水質(zhì)凈化效果的立體化結(jié)構(gòu)設(shè)計［7-9］。如利用PVC鏤空框架代替?zhèn)鹘y(tǒng)泡沫板，減少浮床系統(tǒng)對水面的覆蓋從而提高水體復(fù)氧，同時利用沸石等填料協(xié)同去除水體營養(yǎng)鹽，極大提升了浮床的水質(zhì)凈化效率［7］。李先寧等［10］在生態(tài)浮床中引入水生動物單元，通過食物鏈的“加環(huán)”作用，提高了顆粒性有機(jī)物的可溶化和無機(jī)化（氨化）以及可生化性，改善了植物吸收及人工介質(zhì)單元生物膜中微生物的基質(zhì)條件，提高了浮床的凈化效果。另一方面，對生態(tài)浮床的效應(yīng)研究，也從單純的水體理化性狀改善［11］上升到對水體生態(tài)系統(tǒng)功能的修復(fù)的研究上。生態(tài)浮床因?qū)λwN、P、COD等的有效去除，以及浮床植物根系對水體溶解氧等條件的改善，使得水體浮游植物［7］、浮游動物［12-13］的群落結(jié)構(gòu)得以調(diào)整，生物多樣性大幅度提升。

浮床系統(tǒng)卓越的水質(zhì)凈化、水體生態(tài)功能修復(fù)及優(yōu)良的景觀功能等，使其自“十五”起變成為水體生態(tài)修復(fù)領(lǐng)域的主要技術(shù)之一，活躍于每個五年計劃中水體污染治理與控制重大專項科技項目的大部分研究與示范課題。但目前絕大多數(shù)的研究及應(yīng)用主要針對的是長江中下游富營養(yǎng)化的城鄉(xiāng)水體［11，14］，生態(tài)浮床在西北高寒地區(qū)的適應(yīng)性及效率尚未見報告。本研究依托上海市科委西部合作項目，開展了生態(tài)浮床技術(shù)治理西部污染水體的應(yīng)用研究與示范，以期為西部水體治理獻(xiàn)計獻(xiàn)策，同時為推進(jìn)生態(tài)浮床的應(yīng)用積累科學(xué)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1．1 應(yīng)用示范地概況

應(yīng)用示范在寧夏回族自治區(qū)銀川市進(jìn)行。銀川屬西北高寒地區(qū)，地處內(nèi)陸，遠(yuǎn)離海洋，位于我國季風(fēng)區(qū)的西緣，冬季受蒙古高壓控制，正當(dāng)冷空氣南下之要沖，夏季處在南季風(fēng)西行的末梢，形成較典型的大陸性氣候?；咎卣魇牵焊珊瞪儆?，蒸發(fā)強烈；日照時間長，太陽輻射強，晝夜溫差大；無霜期短而多變。銀川市年平均氣溫僅為8.3—8.6℃，夏季（6—8月份）月平均氣溫在21—23℃。

1．2 示范工程布設(shè)

工程示范區(qū)所涉及河段位于艾伊河（黃河支流）景觀水道西側(cè)，北京中路與上海西路之間（圖1），工程區(qū)所在河段全長460 m，平均寬度30 m，常水位水面面積13 800 m2。在示范區(qū)南端有一條東西向支流與艾伊河直接相通。工程主要采用生態(tài)浮床及挺水植物種植等技術(shù)體系，總施工水域面積約為5 500 m2。生態(tài)浮床采用PVC管作為四周框架、套網(wǎng)（網(wǎng)孔大?。? cm×2 cm）作為種植區(qū)（圖2），每個單體面積為2 m2，浮床總面積1 500 m2。經(jīng)過前期適應(yīng)性篩選（另文發(fā)表），浮床植物主要采用銅錢草（Hydrocotyle vulgaris）（基于銅錢草為浮水植物，未使用套網(wǎng)）和路易斯安娜鳶尾（Iris hexagona），每個浮床單體種植密度為銅錢草3—4簇，路易斯安娜鳶尾12株（3×4）。共設(shè)4個取樣點，分別在浮床示范區(qū)域的前段（參照點1＃）、區(qū)域中段（2＃）、區(qū)域后段（3＃）、浮床示范區(qū)域的下游200 m處（4＃），位置布局見圖1。試驗區(qū)位于銀川市黃河補水前段，定期接納來自黃河的補水（水流方向為西南至東北）。

圖1 工程區(qū)航拍圖Fig．1 Picture of the engineering zone

圖2 生態(tài)浮床現(xiàn)場實施圖Fig．2 Pictures of the EFBS in work scene

1．3 測定方法

工程施工之前（2014年4月15日）對河道本底值進(jìn)行采樣，施工完成后，6—9月（2014年）每個月對工程區(qū)水體進(jìn)行采樣檢測。TP、TN、NH4+-N和CODMn等指標(biāo)采用《水和廢水監(jiān)測方法》第四版［15］中的方法在試驗室測定：用鉬銻抗分光光度法測定TP（700 nm），用過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法測定TN（220/275 nm），用納氏試劑比色法測定NH+4-N（420 nm），用酸性法測定CODMn。

用于浮游生物監(jiān)測的水樣采集使用5 L改良Patalas采水器，從表層至底層采取混合水樣。取其中1 L經(jīng)重力沉淀48 h后收集濃縮液，經(jīng)1%的Lugol試劑染色固定，定容到50 mL用于浮游植物定量鏡檢；10 L混合水樣過25＃篩網(wǎng)用于浮游動物定量鏡檢。浮游生物定性、定量檢測主要參照章宗涉［16］的方法，用體積法估算浮游植物的生物量，即1 μm3相當(dāng)于10－6μg鮮重，優(yōu)勢浮游植物種類的大小隨機(jī)選取10—30個個體測定求平均值［17］。

浮床植物泥沙攜帶量采用的是粗放式稱重法，于物篩選試驗（2013年）結(jié)束時進(jìn)行，分別對清洗前及清洗后的植物進(jìn)行稱重，將兩者差值視為泥沙攜帶量。

1．4 數(shù)據(jù)分析

采用Margalef多樣性指數(shù)和Shannon-Wiener多樣性指數(shù)，對工程區(qū)浮游植物的群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析評價。

Margalef多樣性指數(shù)主要體現(xiàn)浮游植物物種豐富度，公式為：d＝（S－1）/ln N。式中：S為浮游植物的屬數(shù)；N為浮游植物個體總數(shù)；d為多樣性指數(shù)。

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)主要側(cè)重于體現(xiàn)物種均勻度，公式為：H’＝－∑si＝1（pi）（log2pi），pi＝ni/N。式中：H’為多樣性指數(shù)；ni為樣本中i種的個數(shù)；N為樣本中浮游植物總個數(shù)；S為檢測點水體中浮游植物總種數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2．1 水體營養(yǎng)鹽的變化

圖3 浮床修復(fù)前后水體營養(yǎng)鹽的變化Fig．3 Nutrients content in water at the beginning and end of EFBS restoration

工程修復(fù)前，浮床示范區(qū)域與區(qū)域下游水體N水平差異較大，其中下游水體中TN、NH+4-N高達(dá)8.39 mg/L和6.34 mg/L，遠(yuǎn)高于示范區(qū)域前段水體中的0.48 mg/L和0.43 mg/L，以及中段水體中的0.96 mg/L和0.82 mg/L（圖3）。經(jīng)過生態(tài)浮床的修復(fù)，水體中N水平顯著下降，各監(jiān)測點TN、NH+4-N 6—9月平均值均相對修復(fù)前（4月）下降到0.30 mg/L以下（注：3＃為工程實施完成后增加的采樣點，缺失工程修復(fù)前的對照值）。與對照1＃位點相對，4＃位點TN相對去除率達(dá)到59.4%，NH+4-N相對去除率為59.7%。

相對于N污染的高去除效率來說，生態(tài)浮床對有機(jī)污染的去除率較小，示范區(qū)域前段及中段CODMn相比工程前下降了31.7%和29.1%，示范區(qū)域下游CODMn下降了56.4%；生態(tài)浮床處理后同時段（9月）4＃點位相對于1＃對照點CODMn下降更多，這表明生態(tài)浮床處理對CODMn去除有顯著效果。

生態(tài)浮床工程實施后，水體中TP含量由工程前的0.45—0.64 mg/L下降到0.04 mg/L以下，其中浮床示范區(qū)域的前段和中段分別下降了95.5%和94.0%，示范區(qū)下游的4＃點位下降了96.5%。浮床處理區(qū)域的點位和1＃對照點之間的差異并不明顯，TP水平的下降可能來自于浮床處理之外的因素，比如因季節(jié)變化帶來的上游來水中污染水平的差異。

2．2 浮床植物的泥沙攜帶量

黃河不僅是中國也是世界上輸沙量最大的河流，平均含沙量35 kg/m3，黃河河水的這一特性也決定了銀川引黃灌區(qū)水系中的水體泥沙含量處于較高水平。生態(tài)浮床對水體泥沙的去除、提高水體透明度有較大貢獻(xiàn)。工程前期，浮床供試植物篩選試驗顯示，銅錢草和路易斯安那鳶尾的泥沙攜帶能力較大，尤其是銅錢草，植株泥沙比可達(dá)1∶3以上（表1）。這主要是因為銅錢草是匍匐型水生植物，在生長過程中有大部分的枝條是在水面以下伸展、生長，相互穿插成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有利于減緩水流，使水體中的泥沙逐漸沉降、吸附于植株表面，同時漂浮于水面的葉片會對水體中的泥沙產(chǎn)生吸附作用，增加植株對泥沙的吸附量（圖4）。

表1 浮床植物的泥沙攜帶量Table 1 Suspended solids carrying capacity of the EFBS Plants

圖4 工程修復(fù)期間銅錢草的泥沙攜帶圖Fig．4 Sediment adhered by Hydrocotyle vulgaris during the restoration

2．3 浮游植物

2.3.1 浮游植物的種類組成與優(yōu)勢種的變化趨勢

工程示范期間共鑒定出浮游藻類7門54屬，其中綠藻門22屬，硅藻門14屬，藍(lán)藻門7屬，裸藻門4屬，甲藻門和黃藻門分別3屬，隱藻門1屬。硅藻門的小環(huán)藻在整個工程期間的各個檢測點均為優(yōu)勢種，尖針桿藻在后期的部分檢測點占優(yōu)勢；隨著示范工程的開展，隱藻門的嚙齒隱藻優(yōu)勢度逐漸減?。ū?）。

表2 浮床修復(fù)期間的浮游植物優(yōu)勢種Table 2 The dominant species of phytoplankton during the restoration of EFBS

2.3.2 浮游植物的密度

工程期間，各個檢測點浮游植物總的密度在3.06×104—9.12×104個/L，其中最小值出現(xiàn)在7月的1＃點，最大值在8月的2＃點（圖5）。從浮游植物總密度來看，水體污染程度較小。工程初期，3＃點浮游植物總密度顯著高于其他監(jiān)測點；工程中后期，隨著溫度的上升，浮游植物總密度并沒有呈現(xiàn)一般狀態(tài)下的爆發(fā)式增長，各檢測點密度有一定程度增長，且處于浮床中斷的3＃點的總密度略有下降。

2.3.3 浮游植物的群落結(jié)構(gòu)與生物多樣性

工程前期，各監(jiān)測水體中隱藻門、硅藻門的種類占據(jù)浮游植物總密度的80%左右，排在第三優(yōu)勢地位的是綠藻門。隨著修復(fù)效果的呈現(xiàn)，水體營養(yǎng)鹽和有機(jī)物水平的下降，浮游植物群落結(jié)構(gòu)出現(xiàn)相應(yīng)的變化：硅藻門的優(yōu)勢地位略有升高，同時隱藻門的優(yōu)勢地位被黃藻門取代。此外，藍(lán)藻門的比率隨著溫度的提升有所上升（圖6）。

一般來說，水體所受污染越嚴(yán)重，生物種類越少，而個別耐污種類則增加。生物多樣性指數(shù)越低，則說明群落受到的污染或者干擾越大。Margalef多樣性指數(shù)的d值為0—1時為重污染，1—3時中等污染，3—4時輕污染，大于4為清潔水體；與Margalef多樣性指數(shù)相似，Shannon-wiener生物多樣性指數(shù)H值在0—1為重度污染，1—3為中度污染，其中1—2為α-中度污染，2—3為β-中度污染，大于3為清潔水體。修復(fù)期間，絕大部分監(jiān)測點的浮游植物群落Margalef多樣性指數(shù)和Shannon-wiener多樣性指數(shù)在2—3，屬于中度污染水平?？梢钥闯?，伴隨著生態(tài)修復(fù)工程的開展，浮游植物植物的多樣性整體呈現(xiàn)明顯的上升趨勢，后期部分監(jiān)測點水體接近或進(jìn)入輕污染狀態(tài)；6、7、9月同時段，2＃、3＃、4＃采樣位點水體中浮游植物的多樣性指數(shù)均大于對照1＃點，這表明浮床處理能有效提升浮游植物的生物多樣性（表3）。

圖5 浮游植物總密度的時空變化Fig．5 Dynamics of the cell densities of phytoplankton

圖6 浮床修復(fù)期間浮游植物的群落結(jié)構(gòu)Fig．6 Structure of phytoplankton during the restoration of EFBS

表3 浮床修復(fù)期間浮游植物多樣性的時空變化Table 3 Dynamics of the phytoplankton biodiversity during the restoration of EFBS

2．4 浮游動物

浮床修復(fù)期間，原生動物和輪蟲種類有所增加，8、9月部分監(jiān)測點位水體中出現(xiàn)變形蟲（Amoeba）、草履蟲（Paramecium）、板殼蟲（Coleps）、旋輪蟲（philodina）。此外，部分點位水體中還監(jiān)測到枝角類的象鼻溞（Bosmina），表明生態(tài)浮床置入后水體生境的改善有助于提升浮游動物的種類多樣性。

原生動物前期（6、7月份）以擬鈴蟲屬（Tintionnopsis）為優(yōu)勢，后期砂殼蟲（Difflugia）成為最大優(yōu)勢屬；輪蟲中，三肢輪蟲（Filinia）和多肢輪蟲（Polyarthra）的優(yōu)勢度交替出現(xiàn)。在種類增加的同時，原生動物和輪蟲的密度顯著提升（表4）。修復(fù)前期，原生動物和輪蟲的密度分別為30個/L和23個/L，至修復(fù)后期大幅升高至3 056個/L和1 925個/L。

大型甲殼類中，除后期監(jiān)測點中偶見的象鼻溞以外，主要為橈足類的劍水蚤（Cyclops）及其無節(jié)幼體，且數(shù)量變化不大。

表4 浮床修復(fù)期間浮游動物的密度變化Table 4 Dynamics of the zooplankton during the restoration of EFBS個·L－1

3 討論

3．1 生態(tài)浮床對水體營養(yǎng)鹽的去除效率

幾乎所有的生態(tài)浮床研究結(jié)果［7-11］都顯示，浮床系統(tǒng)對水體營養(yǎng)鹽表現(xiàn)出極好的去除效率。司友斌等［11］在巢湖的研究結(jié)果表明，浮床香根草對巢湖水體TN、TP和CODMn的去除率高達(dá)85.3%、98.0%和56.2%。但浮床系統(tǒng)對營養(yǎng)鹽的去除率與溫度有較為密切的關(guān)系，李欲如等［14］的靜態(tài)試驗顯示，在氣溫35℃、水溫30℃以上時，浮床水蕹菜對蘇州重污染水體中的CODMn、TN、NH+4-N、TP的去除率分別為37.0%、92.9%、93.9%、94.3%。而冬季，當(dāng)水溫4.0—10.1℃的條件時（浮床植物生長良好），浮床系統(tǒng)對水體中TN、NH+4-N、TP、CODMn污染物的去除率分別為59.3%—29.2%、65.2%—39.3%、55.6%—33.9%和55.7%—49.5%［18］?？梢?，較低的水溫不利于浮床系統(tǒng)對水體的氮磷去除率。本研究中，浮床修復(fù)示范地處我國西北高寒地區(qū)，雖然6—9月份平均水溫15—22℃，相對較我國沿海地區(qū)（20—35℃）低，但生態(tài)浮床植物在此期間生長正常，系統(tǒng)對水體N元素和CODMn仍具有極高的去除率。尤其是處于下游的的4＃位點，經(jīng)過上游生態(tài)浮床的攔截去除，相對于1＃對照位點，TN、NH+4-N、CODMn平均去除率達(dá)到59.4%、59.7%和24.7%?？梢?，本示范研究在相對不利的條件下，浮床系統(tǒng)對部分污染物質(zhì)的去除效率與長江中下游同類試驗［19］不相上下。

生態(tài)浮床對水體水質(zhì)凈化的效果，尤其是對N、P的去除首要來自于浮床植物的吸收。周小平等［19］的研究表明，浮床植物所累積的N、P量分別占各自系統(tǒng)去除量的40.32%—63.87%。這就意味著，在同等浮床利用強度下，浮床植物的生物量累積速度和程度對浮床系統(tǒng)的效率至關(guān)重要。相比常規(guī)污染水體的生態(tài)浮床修復(fù)應(yīng)用試驗，本研究試驗條件嚴(yán)苛，寧夏黃河灌區(qū)夏季平均水溫相對較低，而水體又?jǐn)y帶大量泥沙，這些都不利于浮床植物的生長。因此，篩選合適的植物種類成為西部高寒地區(qū)浮床技術(shù)實施利用的關(guān)鍵。本研究通過前期大量篩選，最后選定了在較低水溫下仍然擁有較大生物量和發(fā)達(dá)根系、生長期較長，同時又具有較高泥沙攜帶量的銅錢草和路易斯安娜鳶尾作為當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)浮床植物的主導(dǎo)品種。本示范工程周期較短，若浮床系統(tǒng)長期投放，則有必要改善種植方式（如增加套網(wǎng)，本試驗后期，銅錢草吸附大量泥沙沉入水底）、同時在合適的時間對浮床植物進(jìn)行刈割處理，植物對泥沙的大量吸附會影響其自身的生長，進(jìn)而阻礙對污染物的吸收去除效果。合適的刈割方式有助于促進(jìn)浮床植物的生長，從而提升對水體N、P的去除強度［20-21］。

3．2 生態(tài)浮床對浮游植物的影響

相對于南方大多數(shù)富營養(yǎng)水體夏天隨著溫度的上升，浮游植物急劇繁殖大量暴發(fā)水華［22-23］的普遍情形而言，本研究所處的北方城市河道中浮游植物的現(xiàn)存量要低得多，且隨溫度上升的增長趨勢也較為平緩。本研究中，浮床上游的浮游植物比中下游的浮游植物增長程度要大，但總體來說，浮床系統(tǒng)對浮游植物密度影響較小，有可能是浮床作用時間較短，此外還與浮游植物現(xiàn)存量總體呈現(xiàn)較低狀態(tài)的有關(guān)。一些生態(tài)浮床對浮游植物有顯著抑制作用的研究報道，通常針對的是某些容易大量暴發(fā)水華的特異性種類如銅綠微囊藻等［8］，或是試驗條件為夏季高生物量狀況，如Nakamura等［24］的研究中，夏季非浮床處理組的浮游植物數(shù)量是浮床處理組的數(shù)十倍，而在冬季低生物量時則無明顯差異。

相對浮游植物數(shù)量增長的抑制影響，浮床系統(tǒng)對浮游植物群落結(jié)果的影響要大得多。首先，群落組成及優(yōu)勢種的變化趨勢較為明顯。與南方富營養(yǎng)化水體浮游植物群落以綠藻門、硅藻門、藍(lán)藻門占主要優(yōu)勢［25］不同，本研究中，綠藻門的優(yōu)勢度在整個研究期間均處于第二梯度，位于第一優(yōu)勢梯度的是隱藻門和硅藻門的種類，后期隱藻門的優(yōu)勢地位一定程度上被藍(lán)藻門取代。出現(xiàn)此種情況的原因可能是由于CODMn的降低，在有機(jī)質(zhì)含量較高的狀態(tài)下具有生長優(yōu)勢的隱藻［26］失去最佳生長條件；而隨著溫度的上升，一些更適應(yīng)較高溫度條件的藍(lán)藻門種類得以快速增長［27］。

此外，本研究中，生態(tài)浮床對浮游植物群落結(jié)構(gòu)的影響更多體現(xiàn)在對其多樣性提升的作用上。浮床修復(fù)期間，各監(jiān)測點水體中浮游植物群落的Margalef多樣性指數(shù)和Shannon-wiener多樣性指數(shù)均隨著修復(fù)的進(jìn)行而明顯提升。生態(tài)工程實施后，2＃、3＃、4＃點位的多樣性指數(shù)在大部分時間內(nèi)相比同時段1＃對照點位要高；這表明生態(tài)浮床對浮游植物多樣性有明顯的提升作用，相關(guān)研究也呈現(xiàn)出類似的結(jié)果［9，28］。浮床系統(tǒng)對浮游植物群落結(jié)構(gòu)的影響與其顯著的N、P去除率關(guān)系密切，營養(yǎng)物質(zhì)對浮游植物的影響主要集中在N或P的限制上［29-30］，這種影響不僅僅是對于浮游植物的生物量，更多體現(xiàn)在浮游植物的種類組成和群落結(jié)構(gòu)上［31］，生態(tài)浮床對營養(yǎng)鹽的高去除率為浮游生物多樣性提升的重要因素。

3．3 生態(tài)浮床對浮游動物的影響

浮游動物的種類多樣性能作為水質(zhì)環(huán)境評價標(biāo)準(zhǔn)［32］，有研究顯示，生態(tài)浮床處理能提升浮游動物的數(shù)量和多樣性［12］。本研究中，污染水體經(jīng)浮床修復(fù)后，原生動物、輪蟲及枝角類種類數(shù)均有所提升，浮游動物的種類多樣性趨于豐富。本研究中，生態(tài)浮床處理后期原生動物和輪蟲數(shù)量激增，增長倍數(shù)分別高達(dá)102倍和85倍。有可能由于浮床植物根系輸氧有利于水體復(fù)氧，改善了浮游動物的生存環(huán)境，因此原生動物和輪蟲的數(shù)量得以大幅提升，因為溶解氧不足會限制輪蟲的發(fā)生［33］，低溶解氧會使浮游動物的生長和繁殖受到抑制［34］。但考慮到1＃對照位點與浮床處理位點變化趨勢較為一致，浮游動物數(shù)量激增可能另有原因，有待進(jìn)一步調(diào)查研究。

4 結(jié)論

生態(tài)浮床技術(shù)能較好地適應(yīng)我國西部高寒地區(qū)水體，在相對不利條件（相比長江中下游地區(qū)，水溫低、泥沙含量高）下，篩選合適的植物種類，能對水體TN、NH+4-N、CODMn的平均相對去除率達(dá)到59.4%、59.7%和24.7%。生態(tài)浮床對水體營養(yǎng)元素的有效攔截使得浮游植物的群落結(jié)構(gòu)得以調(diào)整，多部分處理時段內(nèi)，浮床處理區(qū)水體中浮游植物生物多樣性高于對照點水體。本研究表明，生態(tài)浮床技術(shù)在西部地區(qū)顯示出了較好的生態(tài)適應(yīng)性和水質(zhì)凈化效果，但是如何應(yīng)對西部高寒地區(qū)的特定氣候與水文條件，延長生態(tài)浮床的作用時間，仍需要進(jìn)一步研究。

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（責(zé)任編輯：張睿）

Effects of the ecological floating bed system（EFBS）on the water ecosystem of polluted river in Ningxia Yellow-River irrigating area

LIU Ya-qin1，F(xiàn)U Zhi-si1，ZOU Guo-yan1*，KONG Ling-bin2
（1Shanghai Academy of Agricultural Sciences，Shanghai 201403，China；2Environmental Protection Department of the Ningxia Hui Autonomous Region，Yinchuan 750011，China）

The feasibility and efficiency of ecological floating bed system（EFBS）for water restoration of moderately polluted ditch in Ningxia Yellow-river irrigating region was studied.The results showed that through the purification of EFBS，the relatively average removal rates of TN，NH+4-N，and CODMnin water reached 59.4%，59.7%and 24.7%respectively.During the repair of EFBS，dominant genus of phytoplankton were Cyclotella sp.and Cryptomonas erosa in the earlier，Cyclotella sp.and Synedra acusvar in the later experimental time.After the restoration，Margalef diversity index and Shannon-wiener diversity index of phytoplankton were increased from 2.17 and 2.04 to 2.85 and 2.44 respectively，and the value of the EFBS area was higher than that of the control point.All of these showed that EFBS could be used in the cold western alpine region of China，and there was a significant efficiency of the EFBS in the purification and ecosystem functions restoration of pollution water in western of China.Meanwhile，according to the specific climatic and hydrological conditions in the western region of China，how to prolong the action time of the EFBS needed further study.

EFBS；Water restoration；Phytoplankton；Biodiversity

S273；X52

A

1000-3924（2016）06-092-08

2016-10-08

上海市科研計劃項目（11395800900）

劉婭琴（1981—），女，碩士，助理研究員，主要研究方向為浮游生物生態(tài)學(xué)。E-mail：yaqliu＠126.com

*通信作者，E-mail：zouguoyan＠263.net