生態(tài)浮床的應(yīng)用管理探討

卜晴川，左格文

（1.浙江財(cái)經(jīng)大學(xué)，浙江 杭州 310018；2.上海宏波工程咨詢管理有限公司，上海 200231）

1 生態(tài)浮床概述

生態(tài)浮床是利用無土栽培技術(shù)，以人工方式把水生植物浮島架設(shè)在富營養(yǎng)化水域水面上，以浮葉植物為主。建造時以竹、木器材為框架，用尼龍繩綁扎連接，配以塑料泡沫塊為載體，上面栽植水生植物（見圖1～2），長成后利用植物根系間的盤根錯節(jié)、互相咬合，自然形成水生植物浮島群體。

圖1 生態(tài)浮床示意圖[1]

水生植物在生長期，根系能吸收水里的氮、磷等富營養(yǎng)成分，抑制水體的富營養(yǎng)化，提高水體凈化能力，維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，恢復(fù)水體生態(tài)平衡，從而起到凈化水質(zhì)的作用，為改善河道水質(zhì)、美化環(huán)境創(chuàng)造出一種新穎的潔水模式[1]。

圖2 植物生長初期的生態(tài)浮床圖

通過收獲植物體，將氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)以及吸附積累在植物體內(nèi)和根系表面的污染物搬離水體，使水體中的污染物大幅度減少，水質(zhì)得到改善，從而為高等水生生物的生存、繁衍創(chuàng)造生態(tài)環(huán)境條件，為最終修復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)提供可能[2]。

2 生態(tài)浮床建后存在的問題

生態(tài)浮床建成后，如果后續(xù)管理不善則極易帶來夏季植物瘋長、冬季莖葉腐爛、浮床失修、反向污染等一系列問題。從樣本調(diào)查結(jié)果看，后期管理到位達(dá)到預(yù)期凈水效果的只占10%左右，能夠適時收割打撈的占40%左右，建后疏于管理的達(dá)30%以上，建后無人問津造成水體二次污染的數(shù)量達(dá)20%以上。

2.1 大風(fēng)與急流造成的破壞

當(dāng)發(fā)生狂風(fēng)暴雨或排澇放水或船隊(duì)行駛時，由于風(fēng)浪襲擾和船行波的影響，長久疏于管理的浮床因固定不牢或未及時修復(fù)，有的沉入河底、支離破碎，有的稀稀拉拉、隨風(fēng)飄零。

2.2 植物瘋長造成水環(huán)境失衡

一些河道的生態(tài)浮床建成后，前期認(rèn)真管理，水生植物生長旺盛，起到潔凈河水的作用。但中后期疏于控制，特別是入夏后植物瘋長，不及時收割或打撈，造成水道阻塞、水流不暢、水環(huán)境失衡。同時，水生植物過量生長會大范圍占據(jù)水體空間，魚類的生存活動空間減少，覓食困難，甚至因?yàn)槿毖醵罅克劳觥Ｒ虼?，水生植物過度瘋長會帶來負(fù)面的環(huán)境效應(yīng)。

2.3 植物腐爛產(chǎn)生新的污染源

生態(tài)浮床上的水生植物在秋后即進(jìn)入衰亡期，如果不及時打撈或收割處理，會發(fā)生腐爛，污染水環(huán)境[1]。植物殘?bào)w腐爛分解釋放的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，演變成二次污染源。在夏季瘋長的水生植物成了河道的負(fù)擔(dān)，水生植物無人收割打撈或打撈不徹底，相當(dāng)數(shù)量的植物殘?bào)w遺留在河道中，不易分解的水生植物脫落體以及懸浮物的截留和沉積使河底腐殖質(zhì)增多，造成河道淤積。

3 水生植物對河道水質(zhì)的影響

3.1 水生植物的特性

水生植物生長受季節(jié)變化影響顯著，春初至夏末屬于其生長階段，從環(huán)境介質(zhì)中吸收大量的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，形成生物量，促進(jìn)其快速發(fā)育生長，同時降低水體中營養(yǎng)鹽含量，對水質(zhì)改善起到重要作用；初秋至冬末屬于植物衰亡階段，植株停止生長，葉片枯萎、脫落，后期枝干出現(xiàn)死亡，枝葉凋敝腐爛，在微生物作用下分解釋放出氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，這些物質(zhì)回到河道，造成河道水生態(tài)系統(tǒng)功能失調(diào)，水質(zhì)惡化。

3.2 水生植物生長期的潔水效果

自20 世紀(jì)70 年代起，水生植物開始受到人們的關(guān)注。水生植物不僅具有較高的觀賞價值，還能主動吸收水體中的養(yǎng)分物質(zhì)，對富營養(yǎng)化水體起到凈化作用。水生植物在生長過程中從水層和底泥中吸收氮、磷同化為自身結(jié)構(gòu)的組成物質(zhì)，從而將水體中的營養(yǎng)鹽固定下來。據(jù)有關(guān)研究統(tǒng)計(jì)，利用美人蕉浮床進(jìn)行水產(chǎn)養(yǎng)殖塘水質(zhì)凈化試驗(yàn)，結(jié)果表明浮床設(shè)置面積占總水面20%時，對總氮、總磷、CODcr及葉綠素a 的凈化率分別達(dá)到72%，82%，31%和56%[3]。生態(tài)浮床系統(tǒng)覆蓋率在10%，20%，30%的設(shè)置下，對水體總氮的去除率分別為53.6%，62.4%，68.9%，對總磷的去除率分別為62.8%，74.1%，78.7%，3 種浮床處理對水體氮、磷去除差異顯著（P＜0.05）[4]。除此以外，水生植物在生長過程中對有機(jī)物和重金屬也有較強(qiáng)的富集和去除作用[5]。

3.3 水生植物腐爛分解對水質(zhì)的影響

（1）水生植物的殘?bào)w分解可以歸納為2 個階段。第一個階段水生植物殘?bào)w的重量迅速降低，原因與水溶性和易分解物質(zhì)的迅速淋溶與降解有關(guān)；第二個階段水生植物殘?bào)w重量降低放緩，是微生物將不易分解的化合物轉(zhuǎn)化為無機(jī)化合物的過程[6-7]。

水生植物在腐爛分解的前期會使水體中的磷、氮元素暴增，局部還會出現(xiàn)缺氧現(xiàn)象[7]。水生植物的腐爛分解速率差別較大，浮葉植物分解速度最快，沉水植物次之，挺水植物最慢，不同水生植物腐解過程對水質(zhì)影響不同，并與植物生物量密度相關(guān)[5]。

（2）水生植物腐爛分解包括機(jī)械破碎、可溶性有機(jī)物的浸出以及在細(xì)菌和真菌作用下植物組織分解等過程，通?？煞譃橹参餁?bào)w的快速溶解和微生物及胞外酶作用下的緩慢分解2 個階段。比較不同水生植物腐解過程對水質(zhì)的影響發(fā)現(xiàn)，各處理中水質(zhì)指標(biāo)的變化趨勢相似，但不同植物對水質(zhì)指標(biāo)的影響差別較大。比如，菹草和狐尾藻分解過程中，水體pH 和DO 含量最低，NH4+-N、NO3--N 和TP濃度最高[5]。隨著分解的進(jìn)行，環(huán)境變化導(dǎo)致部分磷元素向底泥中遷移，磷在水體和底泥之間發(fā)生遷移與轉(zhuǎn)化使水體總磷濃度逐漸下降[5]。

（3）李文朝[8]等曾對東太湖水生植物生物質(zhì)腐爛進(jìn)行分解實(shí)驗(yàn)，從3 類植物樣品腐爛分解過程看，浮葉植物的生物質(zhì)最容易腐爛分解，半個月腐爛分解率超過70.0%，年腐爛分解率達(dá)80.0%以上；挺水植物生物質(zhì)的腐爛分解過程比較漫長，但年腐爛分解率也能達(dá)到70.0%以上；沉水植物生物質(zhì)的腐爛分解率不高，但半月腐爛分解率與年腐爛分解率之比達(dá)到88.4%，在3 類植物樣品中居于首位，腐爛分解過程十分短暫。分解過程的動力學(xué)特征見表1。

表1 3 類植物樣品腐爛分解過程的動力學(xué)特征表[8]

（4）由此可見，水生植物只是在生長期內(nèi)去除氮、磷等營養(yǎng)鹽，很少有水生植物能在冬季正常生長，冬季利用水生植物除污幾無可能；凋落在水體內(nèi)的水生植物生物質(zhì)經(jīng)過自然腐爛分解后，所含氮、磷的70.0%以上在短期內(nèi)被釋放進(jìn)入水體，其中浮葉植物尤為突出，生態(tài)浮床大多以浮葉植物為主。經(jīng)調(diào)查，某鄉(xiāng)鎮(zhèn)已被問責(zé)的××河道生態(tài)浮床由于建后疏于管理，入冬未予收割打撈，秋后和冬季水中8 項(xiàng)生化物質(zhì)的含量均超標(biāo)（見表2）。

從表2 可看出，河道水中的生化物質(zhì)含量超過Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)倍、數(shù)十倍，其中TN 含量超過百倍以上，屬于特嚴(yán)重超標(biāo)的劣Ⅴ類水。

表2 ××河道水生植物腐爛區(qū)塊水質(zhì)取樣調(diào)查表 mg/L

4 對于生態(tài)浮床后續(xù)管理問題的思考

嘉興市自“五水共治”活動后開始試點(diǎn)興建生態(tài)浮床，作為一種新穎的河道凈水設(shè)施，如果管理得當(dāng)?shù)拇_能明顯地凈化河道水質(zhì)。生態(tài)浮床管理較好的河道，在水生植物生長期均能達(dá)到Ⅳ類水質(zhì)，特別好的能達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)，入冬打撈后的河道水質(zhì)也能達(dá)到Ⅳ類、Ⅴ類。因此，加強(qiáng)生態(tài)浮床的后續(xù)管理，研究防治二次污染的對策，特別是適時收割打撈水生植物，是一個亟須解決的問題。

4.1 生態(tài)浮床建后應(yīng)重視管理投入

生態(tài)浮床系統(tǒng)建成后應(yīng)設(shè)立專業(yè)的養(yǎng)護(hù)管理隊(duì)伍，相關(guān)部門需安排一定的資源投入用于后續(xù)管理，從組織上落實(shí)管理措施，加強(qiáng)日常巡查，發(fā)現(xiàn)問題妥善處理。對損壞散架的浮床應(yīng)及時修復(fù)加固或拆除重建，并適時打撈即將季節(jié)性老化的水生植物，更新?lián)Q置當(dāng)季植物[1]。

4.2 水生植物應(yīng)適時收割

水生植物是生態(tài)浮床的主體。后續(xù)管理最基本的要求是適時收割和打撈水生植物，做到既不讓其瘋長，又保持相對旺盛，既能有效移除植物從水體中吸收的氮、磷等“肥份”，又不污染水體，以此維持自身的良性循環(huán)。因此，有計(jì)劃、合理地收割水生植物既可以保證其凈化水質(zhì)的功能，又不會影響水生植物的繁殖。通過定期移除植物帶出污染物質(zhì)，同時植物根系也是微生物附著的特殊載體，根系分泌的酶能促使污染物降解，抑制藻類繁殖[1]。

4.3 進(jìn)一步改進(jìn)收割打撈工具

目前大部分水生植物收割船均使用汽油或柴油發(fā)動機(jī)，這不僅產(chǎn)生噪音污染環(huán)境，還容易發(fā)生油料泄漏污染水體。因此，應(yīng)積極推廣使用環(huán)保、便捷的小型電動可遙控水草收割機(jī)。這種能自動調(diào)節(jié)作業(yè)高度的新型機(jī)具，可滿足對不同水生植物收割時的調(diào)控，不會對水生植物的生長造成損傷。作業(yè)效率高、環(huán)保無污染、投入人工少、使用成本低。

4.4 研究種植可食用的水生植物

借鑒某些河道、湖泊以及池塘在生態(tài)浮床上種植水生蔬菜的成功經(jīng)驗(yàn)，在浮床上試種水芹菜、空心菜、大蒜等經(jīng)濟(jì)作物，順應(yīng)市場需求，長成后人們樂于收割，使生態(tài)浮床在凈化水體的同時，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益[1]。

4.5 尋求水生植物的合適去處，讓水生植物變廢為寶

某些水生植物如蘆葦可加工成蘆蓆等成品外銷，某些挺水植物收割曬干后可作為紙漿材料，水草可作為羊飼料，狐尾藻喂養(yǎng)生豬，效果理想。另一方面，積極研究水生無土栽培技術(shù)，探求水生蔬菜的新品種與培育方法，并逐步擴(kuò)大水生經(jīng)濟(jì)作物的品種和種植范圍，讓水生植物變廢為寶。

5 結(jié) 語

在水體富營養(yǎng)化治理中，利用水生植物修復(fù)水體的工作并不能一勞永逸，建設(shè)生態(tài)浮床成功的關(guān)鍵在于建后管理，不僅需要投入必要的人力物力，還需科學(xué)管理與技術(shù)創(chuàng)新。因此，在建與管的關(guān)系上，應(yīng)統(tǒng)一規(guī)劃、分項(xiàng)集成、統(tǒng)籌兼顧、分頭推進(jìn)，切不可重建輕管、有建無管[1]。在后續(xù)管理方式上，應(yīng)探討興利除害的新思路，采取有效可行的措施，力爭實(shí)現(xiàn)生態(tài)浮床興建初衷的美好愿景。