人工浮岛研究

(5)易维护性。选择的浮岛植物要求生命力强，抗病虫害能力强，需要的人工照顾少。浮岛下水之后，相应的维护都不是很方便，植物太“娇气”则会带来很大的麻烦。
3.3.3 浮岛栽种植物种类
当前浮岛栽种植物大体上可分为4大类。
花卉类：美人蕉，旱伞草，海芋，吉祥草，葱兰，凤
眼莲，紫罗兰等；
蔬菜类：雍菜，芹菜，葱等；
应用进展[J]．净水技术，2006。25(4)：8--9．
[4]丁则平．日本湿地净化技术人工浮岛介绍[J]．海河水利，
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[6]朱祥甫，邹国燕，吴伟明，等．浮床水稻对富营养化水体中氮、
(5)结构的简易性：浮岛必须结构简单易于建造，移动性和维护性等都要求较好。
3.2 浮岛的固定方式及适应条件
浮岛在水中的固定方式主要有以下4种：水下重物牵拉固定式、锚钩式、竖杠式、绳索牵拉式[6，7，8]。
(1)水下重物牵拉固定式：这种固定方式依靠水下重物的牵拉作用来固定水面浮岛。通过控制拉绳的长度能适应任何深度的水体。这种固定方式不受水底地质条件的限制，费用较低，基本不会对环境造成影响。
2 浮岛的分类
按浮岛植物与水体直接接触与否，浮岛总体上可分为干式和湿式两种[4]，干式浮岛又分为一体式（培养基容器直接提供浮力）和分体式（浮筒和培养基容器分离）两种；湿式浮岛分为无框式和有框式，无框式有椰子纤维网眼浮岛、植物根系枝条牵连浮岛、人工蛭石袋子浮岛，有框式有橡皮艇、废车胎提供浮力、钢架或木条做框架、聚苯乙烯泡沫板浮岛，竹木浮岛，还有其他类型如：多层浮岛、塑料浮岛、滤料浮岛等。
(1)稳定性：浮岛载体必须具备一定的强度，在开阔水面的浮岛必须具备一定的抗风浪能力。
(2)耐久性：：浮岛材料在水里浸泡的时间较长，在污染较严重的水体中，水体可能还具有腐蚀作用，所以要求浮岛材料具有较强的耐腐蚀能力。
(3)经济性：浮岛材料应尽量价廉易得，以便于浮岛技术的推广应用，降低成本。
(4)环境的协调性：生物浮岛应尽量和周围环境协调，以免影响景观。
3.3.1 干式浮岛移栽植物种类选择
在干式浮岛上植物的生长条件和陆上相同，植物的生长环境基本不变，不存在植物的驯化问题。栽种的植物种类一般为较大型木本植物，或者是观赏性较强的花卉、牧草等。
3.3.2 湿式浮岛植物的选择
湿式浮岛植物的选择应该遵循以下几个原则[4，7，9]：
(1)无害性。选择的植物不能危及当地的生态系统，应注意生物安全，不能造成生物入侵的后果。一些植物品种虽然有较好的水体氮磷的吸收能力，但如果可能破坏当地的生态环境则坚决不能采用。
水体富营养化治理十分棘手而且代价高昂。传统的方法包括清除点源(截留污染源并清污分流)，减少和控制面源污染，机械清淤等[1]，这些方法虽行之有效，但实施起来经常会遇到各种困难，代价很高，且存在各种限制条件。如从另一方面看，水体中超标的氮磷物质虽然是一种污染，对植物却是生长过程中不可缺少的营养物质。本文要介绍的人工生物浮岛就是利用水体中的氮磷，在水面载体上栽种植物，从而对污染水体进行原位修复的水处理技术。
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(2)锚钩式：锚钩式的固定方法在实现固定和转移时都比较方便，控制拉绳的长度也可以在各种水深的条件下实现浮岛的固定。但锚钩在水底固定时对水底环境有一定的要求。这种固定方式没有露出水面的部分，景观影响基本可以忽略。
(3)竖杠式固定：竖杠式固定通过插在浮岛周围的竖杠来固定水面浮岛，这种固定方式要求水深不能太大。由于起固定作用的竖杠顶端暴露出水面，对景观会造成一定的影响。但在水深较浅的情况下，这种固定方法非常方便，也是采用较多的一种固定方式。
从20世纪50年代开始，人工的浮岛就作为鱼类的产卵场所而得到应用。然而在20世纪90年代中期以前，浮岛技术在水处理方面的应用一直未得到足够的重视。1995年的ILEC(International Lake Environment Committee)会议，是浮岛技术发展的一个转折点。生态浮岛技术作为一种新兴的生态水处理方法，开始在日本、德国和美国等一些西方发达国家得到发展，在国内生态浮岛技术还处于初步阶段，但发展非常迅速。
关键词：人工浮岛、富营养化、生态恢复
随着社会经济的不断发展，工农业废水排放量越来越大。传统的水处理方法对废水中氮磷的处理率只能达到30％～50％，大量的氮磷排放到江河湖据显示：我国天然湖泊约910万hm2，其中85％有不同程度的富营养化现象，50％的湖面已经为中度以上的富营养化。由富营养化引起的“水华”现象越来越频繁，已经引起一系列的不良后果，如湖泊淤积速度加快，水产资源破坏，水源污染而造成功能性缺水，使水体生态系统受到毁灭性的打击等[1]。
3 浮岛制作流程及各组成部分要求
一个完整的浮岛主要包括3个部分：浮岛载体，浮岛固定装置和浮岛植物[5]。浮岛设计包括浮岛载体材料的选择、制作，浮岛植物的选择、移栽，浮岛在水面的摆放方式及固定方式等一般的设计流程如下图所示：
3.1 浮岛载体选择及要求
浮岛载体作为植株的承载物，是浮岛技术的主要部件，应尽量满足以下5个条件[6，7，8]。
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[7] 陈荷生，宋祥甫，邹国燕．利用生态浮床技术治理污染水体
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富营养化水体人工浮岛治理方法研究
摘要：水体富营养化是当今世界面临的一个严峻的环境问题，浮岛技术作为一种新兴的富营养化水体生态处理措施,已得到人们越来越多的重视。人工浮岛是一种生长有水生植物的漂浮结构，由于其独特的特点，能够被应用于多种类型的滨水区，且易于调整空间配置形式，固定方式多样，能提供重要的生态功能。介绍浮岛的种类，指出人工生态浮岛技术在富营养化水体治理中具有广阔的应用前景。同时对浮岛技术今后的发展方向进行了初步探讨。
(4)绳索牵拉式：在水面较窄或靠近岸边的情况下，常常用绳子牵拉的方式把浮岛固定在岸边固定物上。这种方式对水底地质没任何要求，但由于岸边固定物和绳索暴露，对景观可能造成一定影响。
3.3 浮岛栽种植物的选择和要求
浮岛植物选择是浮岛技术中至关重要的一个环节。作为浮岛技术的核心，浮岛植物必须适应当地的气候环境，能在水环境中健康成长，耐受病虫害，并较少依赖人工维护。
(2)易驯化性。因大部分的浮岛植物都要改变原来的生长环境，驯化过程必不可少，不能适应水体环境的植物是不能作为浮岛植物的。
(3)相近性。浮岛提供的是水生环境，所以，选中的植物一般是喜水或耐水耐滞的植物，这样能减少驯化的难度，提高驯化的成功率。
(4)本土性。选用浮岛植物时尽可能采用当地的本土植物。不论是从成本，无害性还是气候适应性等方面考虑，选用本土植物都能带来事半功倍的效果。
1 浮岛起源及原理
植物在生长过程中，需要C、H、O、N、P、S这些大量元素和Fe、Mn、Cu等微量元素。在土壤栽培植物过程中，如果不及时补充一些营养元素，土地会因此贫瘠。在无土栽培植物时，必须在水中定期添加氮、磷等营养成分，否则植物的生长便会受到影响。在水体中设置人工浮岛，浮岛上的植物根系吸附和吸收水中的氮、磷等物质，贮存在植物细胞中，并通过木质化作用使其成为植物体的组成成分。同时，浮岛上植物根系拥有巨大的表面积，为水中微生物生长提供良好固着载体，起到“生物膜载体”的作用。另外，许多浮床植物如凤眼莲、水花生、水浮莲、满江红、浮萍、紫萍、狐尾藻、金鱼藻、马蹄莲、轮藻、石莒蒲、芦苇等在生长过程中都能够分泌克藻化学物质[2]，再加上浮岛能阻挡阳光直接照射水面上，降低藻类进行光合作用的光照强度，从使藻类的生长繁殖得到了有效抑制。除净化污染水质，防止水华功能外。人工浮床还为高等水生动植物及鸟类提供了良好的栖息地，有利于增加水体生物多样性，促进生态恢复[3]。
5 人工浮岛展望
在城市地表水体中，城市内河水量大、水体流速慢，停留时间长、波浪小、受区域城市污染物干扰大，很容易引起富营养化。目前，国内外对这些水体的污染治理主要通过建立污水处理厂控制污水排放、底泥疏浚等各种治理措施，但这些措施存在建设周期长、耗资巨大等问题。而人工浮岛技术却有施工简单、工期短、对周围环境影响小、材料费用与施工费用低、供试植物和浮床载体材料来源广、结构组装方便、载体可移动拼装等特点。在净化城市内河水质方面，人工浮岛技术具有独特优势和可操作性，为处理污水、净化水质提供了另一条有效途径。
(3)植物秸秆的处理问题。浮岛技术是采用把水体氮磷吸收到植物体内的方式把污染带出水体，但大量植物体的处置又是一个棘手的难题。
(4)浮岛材料问题。现在的浮岛材料在耐腐蚀性，牢固性及抗风浪性方面都还有所欠缺，应努力找到一些能重复利用、成本低廉且没有二次污染的浮岛材料。
(5)相关配套技术和设施的缺乏也制约着浮岛技术的发展。浮岛载体基本都是现场手工制作，水平都较低，缺乏工业化的配套设施。
实践证明，人工生态浮岛技术是一种非常有效的水体氮磷净化技术，已在国内外得到大量的应用。但浮岛技术目前还存在以下一些问题：
(1)技术的可靠性及稳定性还不是很高。浮岛技术未形成规范，取得的数据也是在各自的实验条件下所获得的，在通用性上存在欠缺。浮岛植物的选择及载体的制作工艺没有形成相应的技术标准。
(2)处理效果虽较好，但耗时长，很难满足一些时效性要求较高的处理项目。在冬季，植物基本是停止生长的，处理效果也基本停滞。所以，现在的浮岛技术还只能作为一种预防和改善措施，要彻底达标还需其他水处理措施协助。