生物浮床技术研究与应用进展

2014年第4期76技术交流│责任编辑李振龙│北京市鲟鱼、鲑鳟鱼创新团队专栏目前，世界富营养水体修复的一个重要趋势是利用水生植物、尤其是维管束植物和高等藻类来净化和改善水质。利用水生植物净化养殖用水，具有以下优点：成本低，能耗小，对环境干扰小，植物资源可回收再利用，并获得一定经济效益，有较高美化环境价值，利于整体生态环境的改善。正是因为这些显著的优越性，水生植物治理受污染和富营养化水体的发展和应用，具有很广阔的前景。生物浮床技术作为修复富营养化水体的方式这些年被广泛应用于国内外。浮床技术是人工把高等水生植物或改良陆生植物种植到富营养化水面上，通过植物根部的吸收、吸附作用和物种竞争相克机理，消减富集水体中氮、磷及有害物质，从而达到净化水质的效果。一、生物浮床技术的原理生物浮床上的植物根系拥有巨大的表面积，为水中微生物的生长提供良好固着载体，起到“生物膜载体”的作用。生物浮床还能阻挡阳光直接照射在水面上，降低藻类进行光合作用的光照强度，从而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。二、国内外生物浮床技术研究进展20世纪80年代末以来，为了改善水库、湖泊、饮用水源地的水质，日本、欧美等发达国家采用了植物生态浮床技术治理水域，达到了净化水质的目的。我国是从1991年开始利用生物浮床技术在大型水库、湖泊、河道、运河等不同水域，成功种植浮床植物130余种。生物浮床对富营养化水体有一定的净化功能，综合生物浮床以及人工湿地的相关研究，总结近年来研究进展情况主要表现在以下几点：1.浮床植物的吸收、吸附作用浮床植物具有庞大的根系且分布在水中，与水体接触面积大，大量吸收水体中的N、P，吸附水体中的悬浮物、胶体等污染物。由文辉等(2000)在富营养化水体中，利用人工基质无土栽培水生经济植物净化水质，结果表明，在5-10月间，水蕹菜对TN、TP的去除率分别为81.32%和71.34%邴旭文等（2001）研究用美人蕉浮床做水产养殖塘水质净化试验，结果表明，浮床设置面积为20%时，对TN、TP、COD及叶绿素a的净化率分别达到72%、82%、31%及56%。井艳文等（2003）在北京地区什刹海周围进行浮岛示范，发现适宜北京等北方水系环境生长的4种主要植物依次是:旱伞草、高秆美人蕉、矮秆美人蕉和紫叶美人蕉，试验区封闭水体的透明度好于湖中天然水体，TP、TN含量呈逐渐下降趋势，说明生物浮床技术用于河湖水体修复效果良好。张村侠等（2007）在富营养化水体中浮床栽培生菜和苋菜，净化效果明显，28天内，生菜对富营养化水体中的TN、NH4+-N、NO3--N、TP、PO43--P的去除率分别达到69.83%、85.41%、59.57%、76.58%和82.16%；苋菜对TN、NH4+-N、NO3--N、TP、PO43--P的去除率分别为74.91%、89.58%、54.60%、78.53%和84.71%。罗固源等（2009）选取美人蕉、风车草、菖蒲和香根草等4种常见的浮床植物为研究对象，经过4个月的生长，4种植物对氮磷的吸收，分别生物浮床技术研究与应用进展◎文贾晨1殷守仁2赵文1杨华莲2徐晓玲21.大连海洋大学水产与生命学院辽宁省水生生物学重点实验室1160232.北京市水产技术推广站1000212014年第4期77│责任编辑李振龙│技术交流占浮床系统去除量的23.7%～38.7%和55.6%～79.6%。2.生物浮床对污染物的吸附作用浮床植物根系增大水体接触氧化的表面积，并能分泌大量的酶，加速污染物质的分解。王耘等（2006）采用生态浮床技术对上海城区中小河道黑臭水体修复，研究表明生态浮床去污率往往可达到总去污率的70%左右，并配以曝气复氧、网格栅和生物膜等多种手段，达到修复水质的目的。吴春笃等（2008）针对接触氧化法脱氮除磷能力有限以及生态浮床HRT过长的问题，提出生态浮床与接触氧化法协同处理高N、P含量的生活污水，并且取得了良好的除污效果。郑剑锋等（2008）构筑了植物/陶粒生态浮床，以美人蕉、风车草等植物为浮床主体植物，结果表明在低温条件下该浮床系统对重污染河水的治理效果较好。3.浮岛植物与微生物的形成互生协同效应植物发达的根系为硝化菌、反硝化菌等微生物的附着生长提供了巨大的表面，而且水生植物将氧气输送至根，使根区形成了氧化态的微环境，这种有氧区域和缺氧区域的共同存在为根系的好氧、兼性厌氧和厌氧微生物提供了不同的适宜小生境（周扬，2010）。同时微生物可以把一些植物不能直接吸收的有机物降解成植物能吸收的营养盐类。4.生物浮床对浮游藻类的抑制作用目前对植物浮床的研究多侧重于对水体氮磷及有机污染物的去除上，对浮游藻类群落结构及生物量的调控研究涉及不多