水体生态修复技术
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水体生态修复技术范文第1篇
开发生态水体治理技术，是当前水环境技术的研究和应用热点。实际上，大自然在发展变化的长期过程中，本身已经具备了自我净化、自我完善的强大能力，使得自然界得以持续而有序地运行。其中水体的自然生物净化能力，在远古时期就保证了自然界江河湖泊的水体洁净。目前开发的水体生物—生态修复技术，实质上是按照仿生学的理论对于自然界恢复能力与自净能力的强化。可以说，按照自然界自身规律去恢复自然界的本来面貌；强化自然界自身的自净能力去治理被污染水体，这是人与自然和谐相处的合乎逻辑的治污思路，也是一条创新的技术路线。发达国家应用生态污水处理技术已有30余年历史，美国环保局在20世纪80年代就出版了指导人工湿地生态系统处理污水和污染水体的设计手册，并不断更新，同时制定了资助地方政府采用生态污水处理技术的特殊优惠政策。目前，全世界采用人工湿地和自然湿地进行污水处理和污染水体修复的工程已有上千个。水体生态治理和修复技术具有以下优点：首先是处理效果好,可以将污染水体修复到自然水体水质。其次，生态水体修复的工程造价相对较低，不需耗能或低耗能，运行成本低廉。这种处理技术不向水体投放药剂，不会形成二次污染。还可以与绿化环境及景观改善相结合，创造人与自然相融合的优美环境。所以，这种廉价实用技术十分适用我国江河湖库大范围的污水治理工作。
2挺水植物修复技术
受污染水体水生修复技术的原理是利用生物的生命活动，对水中污染物进行转移、转化及降解作用，从而使污染得到治理，水体得到恢复。本质上说，这种技术是对自然界恢复能力和自净能力的一种强化。对受污染的江河湖库水体进行修复，已是社会经济发展及生态环境建设的迫切需要。特别是我们国家的开放水体污染严重，量大面广，寻找先进实用、造价低廉的技术迫在眉睫。本文利用挺水植物3种水流方式来进行污水处理实验研究。图4为挺水植物修复系统示意图，图5为净化机理图，图6为按照挺水植物修复技术所设计的水生蔬菜栽培水槽示意图，图7、8、9分别为氨氮、总氮、总磷的去除效果图。
3结语
从以上试验结果可以看出，挺水植物修复技术既可有效改善河道水质，又可起到对城镇自来水厂取水水源的防护作用，同时还可以美化湖滨景观。直接在受污染水体中建立以挺水植物为主的生态治理和修复系统，能够利用广大的水面，能够大范围应用，处理和修复大量水体污染；其次，水生漂浮植物如浮萍、水葫芦等生长速度快，除污能力强，而且由于采用生态系统治理污水，需要不断收获累积有机物，水生漂浮植物是收获最彻底的植物，其对天然水体的影响相对小得多。据中国科技大学研究人员估算，采用水生漂浮植物生态系统，可以将污染严重的合肥南淝河（合肥市主要纳污河道，排入出湖磷量约400～500t，占巢湖40％左右）治理和修复到中营养水平，减少磷70%～80％以上。
水体生态修复技术范文第2篇
关键词：探究 人工 生态 浮床 技术 水环境 修复 应用进展
一、人工生态浮床技术的相关介绍
1、人工浮床技术的概念
人工浮床技术又称作人工浮岛技术、无土栽培浮床等技术，是一种利用高分子材料作为基质，利用水生植物生长中对氮、磷等营养元素吸收和植物根部对悬浮物吸附的特点配合无土的栽培技术对水资源中的重金属和有机污染物进行搬离，从而达到改善水质、抑制水体水生植物的作用，从而营造正常健康的生态环境，实现可持续发展。
2、人工浮床的作用
除了基本的净水作用外，人工生态浮床技术还有其他的辅助作用。首先，人工生态浮床技术可以利用植物生长过程中产生的分泌物来抑制藻类植物生长；其次，水生植物通过光合作用产生赖以生存的氧气，并通过根本传到水中，将氧气释放与水体中，避免了水中鱼类等生物的死亡，修复水体物质平衡，达到了防臭防灭的目的；然后，水生植物个头较大，覆盖于水面上可以挡住阳光，抑制了藻类植物的光合作用，使得藻类生物萎缩甚至死亡；最后，因为人工生态浮床技术使得水生植物根部产生的营养促进了鱼类等生物的繁殖，一定的程度上稳定了水利生态平衡，强化了水资源的自净能力。
二、人工生态浮床技术在水环境修复中的分类
人工生态浮床技术通过使用环境分为干式浮床和湿式浮床。干式浮床是一种利用植物在浮床生长不接触治理的水面景观栽培技术，对于水体并没有任何净化作用；湿式浮床可以与水面接触，能对水体产生净化作用，从而被广泛使用。湿式浮床因为其材料又被分为现为强化塑料湿式浮床、混凝土湿式浮床、不锈钢架发泡聚苯乙烯湿式浮床、盐化乙烯合成树脂湿式浮床、特殊发泡聚苯乙烯加特殊合成树脂湿式浮床等多种有框性湿式浮床和叶子钱纤维编制而成无框湿式浮床。
人工生态浮床技术通过使用时间分为传统浮床式人工和组合式人工浮床。对于传统的人工生态浮床，主要是由浮床整体框架、固定装置、水生植物构成，利用重力型、杆定型、锚定型三种固定方法对浮床进行水下固定。水生植物是传统人工生态浮床技术中最重要的部分，可以很有效的出去水体中的氮、磷等元素，很好的做到了对水质的净化。对于组合式人工生态浮床，是传统人工生态浮床的进步，是利用植物原有的基础上加基质或者在填料上加滤食性动物的净水技术。在人工浮床上加基质，可以为微生物提供良好生长环境，使得各种有利净水的微生物大量繁殖，从而达到净水的目的。
三、人工生态浮床技术在水环境修复中的应用实例
1、富营养化景观水体修复技术
在我国，上海市在借鉴北京市经验的基础上，在淀山湖千塌浦入湖河口进行富营养化景观水体修复技术的试验工程，以美人蕉、再力花等6中水生植物为试验，试验总面积达到1.8万平方米。经过一年的试验，很好验证了浮床植物去除水体元素的能力，提高了水体的透明程度。
北京地处我国北方，气候相对干燥，某些水生植物不利用生长，美人蕉的培育解决了了富营养化景观水体修复技术过去只考虑除去废除元素而忽略了水体透明度的单一问题，不仅可以改善水体的富营养化，还可以使得水质透明干净，同时，在试验中加入了其他水生植物，使得水生生物的使用范围更广更专一，提高水质除污的针对性，对富营养化景观水体修复技术在人工生态浮床技术在水环境修复中的应用进行验证。
2、污染河道治理技术
在人工生态浮床技术在水环境修复中的应用的污染河道治理案例中，上海市宝山区的汇丰河城郊黑臭河道治理具有很好的代表性。海市宝山区的汇丰河全长1.7千米，平均水深1.6米，工程实施的浮床面积达到了5271平方米，占河道纵面积的25.7%。在治理中，以美人蕉、香根草等四种植物为主要水生植物材料，经7个多月的治理，海市宝山区的汇丰河的黑臭现象基本去除，水体富营养化也得到了很好的改善。
上海地处我国东南部，气候湿润，适宜多种水生植物的生长，但是因为城市经济发展的限制，对净水能力的要求也很高。在上海河道培育美人蕉等四种植物的培育验证净水能力的高低，还可以看到人工生态浮床技术已经不满足于景观水体小型环境中，被运用到更为普遍的河流治理当中。在河流的治理中，案例成功的解决了水生植物在流动水体上移动、净化不均匀的问题，还充分利用水体自净的能力和植物对水体腐烂生物的吸取成功的解决了水体异味颜色浑浊的问题，并在水生植物根部产生大量营养元素，促进了鱼类的再生成功的使得河道的生态循环走上正轨。
3、养殖鱼塘水体修复技术
对于养殖产生的废水，研究的学者针对这一问题尝试了人工生态浮床技术来对废水进行修复，提出了养殖和修复同时进行的理念。在治理中，在江苏洪泽的鱼塘中利用浮床种植蕹菜，解决水体问题的同时产量达到了将近7kg/平方米。
江苏洪泽地处我国东南岸，水产行业发达，养殖鱼塘水体修复技术随着水产行业逐渐走入生产生活中，利用水生植物不仅减少了鱼塘中相关元素的含量，好极大的促进了水体的净化和物质循环，提高了鱼类的成活率，也加大了鱼类、藻类等对水体的应用，达到了双赢的目的。随着现在人们对鱼类在餐饮和养殖观赏等方面的大量需求，养殖鱼塘的产业也得到了广泛的重视，养殖鱼塘水体修复技术的使用，不仅可以节约水体修复资金，减少水源在换取过程中的浪费，还利用水体废物进行再造，净化水体的同时进行养殖，实现效率最大化。
4、养猪场废水处理技术
东莞市某猪场使用人工生态浮床技术对养猪场的氧化塘水体进行修复，经过一个多月的试验，美人蕉等水生植物大量繁殖，使得氮、磷等元素的去除率高达90%，很好的对养猪场的氧化塘水体进行修复，达到了预期的目的。
根据上述案例可知，将家畜产生的大量含养物质和排泄物在排放前进行处理，减轻了因为地表径流或者亚表面流污染地下水和土壤的问题，还解决了富营养化水体带来的生物厌氧反应，减少了有害气体和生物霉排出，保护了畜牧业周围的生产环境，提高了氧化塘的利用效益。
5、机场地表径流处理技术
机场在冬天很容易使用除冰剂对地面进行处理，但是在使用后除冰剂的主要物质-乙二醇会流入地表。为了缓解这一现象，机场开始在内部建设普遍使用芦苇浮床系统来对污水进行处理。
根据上述案例可知，芦苇水生植物的使用不仅改善了水体条件，除去因为除冰剂对土壤的侵蚀和破坏的元素，还利用芦苇体型高大、外观好看的特点来增加了美观的效果，不仅成功的将机场的水质进行净化处理，还节约了美化机场的景观费用，很好的成为了人工生态浮床技术在水环境修复中的成功应用实例。
四、结语和展望
为了解决我国水体破坏的现象，人工浮床技术的发展备受重视，成为目前国内外治理水环境最有效、最经济、最可持续的技术之一，在水资源日益紧张的今天，人工生态浮床技术在水环境修复一定会被用到更多的生产、生活当中，在技术层面上也会根据国家的支持和人才的集聚使得人工生态浮床技术更为先进和完善，从而解决环境问题，造福人类。
参考文献
[1]黄文丹. 探究人工生态浮床技术在水环境修复中的应用进展[J]四川环境.2015年
[2]钟建红.城市河流水环境修复与水质改善技术研究[J].西安建筑科技大学.2007年
水体生态修复技术范文第3篇
关键词：底泥；原位修复技术；进展
1引言
当前，国民经济飞速发展，城市规模不断扩大，城镇人口急剧增加，但大多数地区的环境基础设施建设却严重滞后，导致排入河流及湖泊的工业废水、生活污水及固体废物大幅增加，引起河流湖泊水质严重恶化，其中甚至出现了季节性和常年性水体黑臭现象。研究表明进入河流湖泊的污染物中只有1%以下的污染物能溶解于水中，99%以上的污染物会沉积在河流湖泊的底泥中[1]。因而，底泥淤积了大量的耗氧性物质、重金属污染物、持久性有机污染物和N、P营养盐等并缓慢而持久的向水体、水生生物体释放[2]，导致水体的二次污染，严重威胁水生生态环境及人类健康。因此，要从根本上解决河流湖泊的污染问题，不仅仅是要从源头上切断污染源，更重要的是要修复受污染底泥。
根据处理过程中是否需要移动底泥，可将底泥修复技术分为原位修复和异位修复两大类。由于异位修复技术需要挖掘出受污染的底泥并寻找场地进行堆放和处置，工程量巨大且花费不菲，而且很容易造成二次污染，所以底泥原位修复技术受到越来越多的重视[3]。本文对近年来受污染底泥原位修复技术的研究进展进行了简要综述。
2原位覆盖技术
原位覆盖技术不需要移动底泥，直接采用砂石、粉尘灰、炉灰渣、人工合成物等材料在底泥上方形成一层或多层覆盖物，从而阻止底泥与上覆水的接触，防止受污染底泥中的有害物质扩散到水体中。最早的底泥原位覆盖技术是美国于1978年首先使用[4]，在流动性不大的水体中采用沙土覆盖的的方式，随后推广到其他国家。实验证明，原位覆盖技术能够有效阻止底泥中的耗氧性物质、重金属污染物、持久性有机污染物和NP营养盐等进入水体[5，6]，对水质改善具有显著作用。原位覆盖技术适用于多种污染类型的底泥，成本低廉，便于施工，应用范围较广[7]。但原位覆盖技术也存在减小水体容量、改变河道及湖底坡度等缺陷，此外，水流速较快、水动力较强的区域也不适合使用原位覆盖技术[8]。
3原位生物修复技术
原位生物修复技术是近年发展起来的一种新型底泥修复技术。这种技术利用水生植物、微生物等的生命活动，对水体中的污染物进行吸附、转移、转化和降解作用，从而净化水体并重建水生生态系统[9]。在原位生物修复技术中，主要采用向底泥中加入具有降解污染物能力的微生物、转基因工程菌和栽种沉水植物[10，11]。这种技术不需要向水体投放化学试剂，工程造价相对较低，修复效果较好，有利于水体生物多样性的恢复，是底泥原位修复技术的一个重要发展方向[12]。
4原位化学修复技术
原位化学修复技术是向受污染的水体中投放多种化学药剂或酶制剂，通过化学反应消除底泥中的污染物或改变原有污染物的性状，为后续微生物降解作用提供有利条件。根据投放试剂的种类，可以将原位化学修复技术分为原位还原修复技术和原位氧化修复技术。原位还原修复技术是向底泥中加入还原剂，使底泥的氧化还原电位发生改变，营造适合微生物降解污染物的还原性环境；原位氧化修复技术是向底泥中加入氧化剂或向底泥上覆水充氧，使氧化还原电位提高从而降低污染物的毒性，这种方法费用低、见效快，目前应用较为广泛[13]。
5结语
目前，国内许多河流湖泊的污染程度都比较严重，污染物种类复杂，并且随着生态文明建设的大力推进，人们对于河流湖泊的治理又提出了新要求，不仅要改善水质，更要美化水体生态环境，从而给人们提供一个休闲的绿色空间，实现人与自然和谐发展。因而，在实际操作中单一的原位修复技术很难胜任，往往是将多种原位修复技术联合应用。对某一需要修复的水体，首先通过多点取样检测方法摸清楚不同区域底泥的污染情况，对于污染较为严重、难以修复区域的底泥可以采用原位覆盖技术进行隔离；其他的区域先使用原位化学修复技术进行处理，降低污染物浓度、改变污染物性状，再使用原位生物修复技术处理，恢复水生生态系统，最终达到美化水生生态环境的目的。
参考文献：
[1] 孙作登.受污染底泥原位修复技术研究[D].上海：上海海洋大学，2011.
[2] 毕磊，邱凌峰.污染底泥修复治理技术[J].中国环保产业，2011（11）：32～35.
[3] 孙远军，李小平，黄廷林，等.受污染沉积物原位修复技术研究进展[J].水处理技术，2008，34（1）：14～18.
[4] 唐艳，胡小贞，卢少勇.污染底泥原位覆盖技术综述[J].生态学杂志，2011，26（7）：1125～1128.
[5] 朱兰保，盛蒂，葛友成.原位覆盖法控制底泥氮释放的研究[J].蚌埠学院学报，2013，2（3）：29～31.
[6] 苏青青，胡志华，罗玉红，等.原位覆盖层厚度对污染底泥氮磷释放的影响[J].安徽农业科学，2012，40（27）：13531～13532，13563.
[7] 祝凌燕，张子种，周启星.受污染沉积物原位覆盖材料研究进展[J].生态学杂志，2008，27（4）：645～651.
[8] 朱兰保，盛蒂.污染底泥原位覆盖控制技术研究进展[J].重庆文理学院学报：自然科学版，2011，30（3）：38～41，55.
[9] 王鹤霏.生物-生态技术对水体修复效果的研究[D].大连：大连理工大学，2013.
[10] 刘成.生物促生剂联合微生物菌剂修复城市黑臭河道底泥实验研究[D].南宁：广西大学，2012.
[11] 程士兵.生物-生态组合技术对黑臭河流原位修复的研究[D].重庆：重庆大学，2012.
水体生态修复技术范文第4篇
【关键词】环境生物技术；生物修复技术；水产养殖废水
1 生物修复技术的基本概念及其原理
生物修复又称生物改良，是指利用生物的生命代谢活动，来减少污染环境中的有毒有害物的浓度或使其无害化，从而使污染了的环境能够部分或完全地恢复到原初状态的过程。
生物修复根据所利用的生物，可以分为植物修复、动物修复、生态修复、微生物修复四类。根据被修复的污染环境，可以分为土壤生物修复、水体生物修复和大气生物修复。而由于生物修复的实施方法不同，又分为原位生物修复和异位生物修复。
1.1 生物修复的基本原理
生物修复技术是通过生物的降解和转化，将有机污染物转化为无害的小分子化合物和二氧化碳与水。利用生物对环境污染物的吸收、代谢及降解等功能，对环境中污染物的降解起催化作用，加速去除环境中的污染物。
1.2 生物修复技术的特点
生物修复技术具有投资费用低，对环境影响小，使用效果好，使用区域范围广，使用面积大等特点，而且能同时处理受污染的土壤和地下水。在土壤修复中还可以去除环境中的重金属和放射性核素。但其也存在局限性，生物不能降解进入环境中的所有污染物，并且受外部环境的影响较大。
2 生物修复技术在水产养殖废水中的应用
氨氮是水产养殖的最主要危害，但传统的加注新水、曝气、漂白粉或臭氧氧化、使用斜发沸石进行离子交换等方法脱氮效果并不理想[2]。而活性污泥法、生物膜法和稳定塘法等生物处理法存在或伴有污泥产生、反应启动慢、出水水质不稳定等问题。随着生物技术的发展，生物修复技术在水体氨氮污染的处理上被广泛应用。微生物修复技术在水产养殖中主要应用于养殖环境的原位修复中，主要处理底泥的有机污染和水体的富营养化问题。
2.1 生物在水产养殖环境生物修复中的作用机制
水产养殖生态环境中的有益微生物（净水微生物）在池塘连续养殖情况下，能清除因池塘长时间养殖水域底部积累的大量残余饲料、排泄物、动植物残体以及有害气体（氨、 硫化氢等），使之最终分解为CO2、碳酸盐、硫酸盐等物质，起到净化水质的作用。并且能为环境中的单细胞藻类为主的浮游植物提供营养物质，促进藻类等浮游植物的繁殖。这些藻类为主的浮游植物的光合作用，又为池塘内底栖动物、水产养殖动物的呼吸和有机物的分解提供氧气，从而形成一个良性的生态循环，有利于水产养殖动物的迅速生长。同时有益微生物的大量繁殖，在池内形成优势种，可抑制病原微生物的繁殖，减少养殖动物的疾病发生。
2.2 生物对养殖环境的生物修复
2.2.1 微生物对养殖水体氨氮污染的修复
在一般污水处理系统中，硝化细菌的含量很低。因此，研究开发硝化细菌的快速富集培养技术，提高硝化细菌的产率，对氨氮污染水体处理具有重要作用。
现实中，硝化过程主要由自养菌完成，但异养菌也可以参与硝化；氨氧化在有氧条件下可以进行，在厌氧条件下也可以发生。胡宝兰、郑平在Anammox （厌氧氨氧化Anaerobic Ammonia Oxidafion）反应器中分离了6株好氧氨氧化菌，它们不仅具有好氧氨氧化菌的典型特征，而且将其置于厌氧条件下培养也有厌氧氨氧化能力。Robertson和Van Neil分离的Psendomonasspp1、Alcaligenes faecalis和Thiosphaerapantotropha菌株，既表现为好氧反硝化，同时也具有异养硝化能力，因此，Robertson提出了好氧反硝化和异养硝化的工作模型，直接把氨转化为最终的气态产物。光合细菌在养殖水体氨氮污染生物修复中的应用非常广泛[5]。此外，应用属于放线菌的诺卡氏菌属、浮游植物的大型绿藻、席藻、螺旋藻和小球藻以及大型水生植物的伊乐藻、轮叶黑藻去除养殖水体氨氮的研究也有不少报道。
2.2.2 水生植物对养殖水体氨氮污染的修复
水生植物修复是生物方法和生态方法中的通用技术。水生植物按生态类型，可分为沉水植物、飘浮植物、浮叶植物、挺水植物。利用特定技术，还可以将浮游藻类、陆生植物应用于养殖水体修复中。目前国内外学者对植物修复富营养化水体进行了诸多研究，并取得了一定的成就，筛选出了一些优势种。植物系统对养殖水体的净化作用，主要是通过植物的吸收作用，根区微生物的降解作用，植物的吸附、过滤和沉淀作用，植物抑制藻类生长的作用以及作为生态系统的生产者来调节其他生物种类和数量的作用来完成的。其具有以下优势：净化所需的能源由光合作用提供；许多植物具有美学价值，能改善景观生态环境；植物可被收割和利用，创造新的价值；能固定土壤或底泥中的水分，防止污染源进一步扩散；为降解微生物提供了良好的栖息场所，有利于微生物的生存。水生植物庞大的根系为细菌提供多样性的生境，植物可输送氧气至根区，有利于微生物的好氧呼吸。目前，国内外应用较多的水生植物修复技术主要有人工湿地处理技术、生态浮床技术等。
2.2.3 水生动物修复技术
国内外许多学者和研究人员作了大量的研究工作，探讨水生动物对水体中有机污染物和无机污染物的吸收和利用。研究认为，在水体富营养化的防治过程中，除了考虑对藻类等浮游植物进行防治，对浮游动物的防治也不能忽视。防治浮游动物繁盛最有效的方法是放养鳙鱼，而鲢鱼的放养通常是为了消除浮游植物。鲢鳙的放养量以及如何搭配亦值得研究。鲢鳙混养时，鲢鱼大量摄取浮游植物，从而抑制了以浮游植物为食的浮游动物的生长和繁殖；如果鳙鱼的数量放养过多，鳙鱼就得不到足够的食物，生物量受到抑制，放养太少，不能充分利用饵料而影响其产量。合理搭配鲢鳙的放养数量，可充分利用天然饵料，从而减少浮游植物和浮游动物的数量，这样既可治理水体的富营养化，又可提高经济效益，是一项非常值得研究的生物修复技术。武汉东湖的围隔试验证明了链鱼和鳙鱼能有效控制蓝藻水华，并指出当放养的鲢鱼和鳙鱼的有效生物量达到46～50 g/m2时，可有效地抑制水华的发生。
3 生物修复技术的应用前景
生物技术在环境保护中已获得广泛的应用，并取得了显著成效。随着经济的腾飞、人口的膨胀、资源的短缺、环境状况的恶化以及人类环保意识的增强，生物技术的环境保护功能显得越来越重要，其明显的经济效益、环境效益和社会效益引起科技界和企业界的极大关注，呈现良好的发展趋势。
参考文献：
[1]杨秀敏等.生物修复技术的应用及发展[J].2007（16）.
[2]李谷等.硝化细菌富集方法的研究[J]. 淡水渔业，2000（9）.
水体生态修复技术范文第5篇
关键词：河道；生态修复；技术措施；修复原则
中图分类号：TV85文献标识码： A 文章编号：
引言
河道生态系统是流域生态系统的一部分,人类在水利方面对河流的研究和开发利用已达到相当高的水平,但从生态角度研究河道生态修复课题是近年才开始的。河道生态修复技术是一项清洁环境的低投资、高效益的技术，它可以建立一个与周围环境相互协调、协同发展,保持社会经济可持续发展的良性循环系统。
一、河道生态修复的必要性
人类在河道整治取得经济快速发展的同时,也给河道带来了致命的后果,导致河道生态环境严重恶化,现已发展到了必须尽最大可能修复河道生态环境、恢复或重建河道生态系统的境地。究其原因如下:
1.1生物多样性减少。河道整治改变了水体流动的多样性,许多生物生息地环境改变甚至消失。随着生活水平的不断提高,在人们对河道环境的要求越来越高的今天,提倡河道的生物多样性具有重大的现实意义。
1.2自净能力降低。天然河道均具有一定的自净能力,水泥衬底和护衬割裂了水体与土壤的关系,使水体与土地、生物和环境相隔离,导致河道的自净能力降低。为了保证河道水体功能符合预定功能的要求,必须确保河道有较大的自净能力。
1.3生态系统的可持续性受阻。对河道生态系统的开发、处理,必须考虑河道生态系统的可持续性,协调人与河道之间的关系,维护河道生态系统的可持续性,故河道的生态修复不仅是对传统河道整治的补救措施,也是今后河道整治的良好借鉴模式。
1.4洪涝灾害的危害增加。河道被裁弯取直使河道束窄加深,硬化覆盖使河床不透水面积增加,导致河道泄洪功能减弱,给防洪带来了隐患,导致洪灾总体风险不断增加。
二、河道生态系统修复原则
2.1自然原则
使河道完全恢复受人类干扰前的原始状态几乎是不可能的。河道的生态修复趋向于运用自然材料。如使用木桩、抛石、沉石进行护坡护岸,河堤采用乔、灌、草立体防护。在河道内营造适宜的生物栖息环境,增设过鱼通道,调整河道结构,宜宽则宽,宜弯则弯,恢复浅滩与沙洲等,模拟自然状态,创造良好自然环境与景观,促进自然生态系统良性循环。
2.2生态原则
因地制宜发展稳定塘,人工湿地及生物栅,生物浮岛等处理技术,重视河岸植被建设,构建河流生态走廊,治理与控制河堤水土流失,在水域内,种植各种喜水、耐水植物,发展水生动物,提高水域生物净化功能。既可降低费用,又可实现对污水处理工程难以处理或处理费用较高的污染物的有效控制,既具有景观效应,又可改善局域气候,提高生物多样性保护等生态功能。
2.3整体景观原则
生态修复要从三维空间考虑,统筹进行上下游、左右岸,由河底至堤岸多层次立体修复,社会经济发展模式优化与河流各要素恢复相结合,统筹考虑沿岸的土地利用,水土保持,水资源利用等多方面的整体要求。河流生态修复工程设计中应考虑景观美学要求,合理规划河岸带宽度,控制污染,突出景观设计,尽显回归自然,将河道景观与周围社区环境有机地融为一体,满足居民的休闲娱乐与亲水需求,将治理、净化、修复与环境景观美化有机统一,营造人水和谐的生态空间。
三、河道生态修复技术措施
3.1先期处理技术
河流生态修复的前提是进行必要先期处理,实施污染控制和治污。如若不进行先期处理,许多以生态修复为基础的技术就无法开展。先期处理技术包括:外源性控制技术和内源性控制技术。
（1）外源性控制技术
发达国家进行河道生态修复的经验表明,要发挥河道的生态功能,控制污废水直接排放入河道是减轻河道污染的根本措施。河道水质的恶化主要是由外界输入的大量营养物质在水体中富集造成的,切实控制外源性营养物质的输入,是河道生态修复的重要前提。为此,必须加大外源性营养物质输入控制技术中的截污工程和引排污染源工程的建设力度。
（2）内源性控制技术
大型水生植物大多具有吸收河道内源性营养物质的功能,某些植物的根茎还具有抑制底泥中营养物质释放的功能,这些大型水生植物在生长后期又能较方便地去除,从而带走河道中过多的营养物质。同时,一些植物对藻类包括形成水华的微囊藻有抑制作用,因此通过种植水生植物可在一定程度上实现控制内源性营养物质污染的目的。
3.3形态修复技术
天然河道是蜿蜒弯曲、不规则的,在传统的河道整治中,为了便于进行规划建设或满足现代航运需求,许多蜿蜒曲折的河道被裁弯取直。自然蜿蜒的河道形态能降低河水流速,自然河岸可通过水体渗透和两岸植物的储水起到调蓄洪水的辅助作用,被水泥和钢筋混凝土加固了的河岸阻止了水体的自然交换,导致洪灾总体风险不断增加。同时,河道形态的直线化改变了原有河道的水流流态,水生鱼类也失去了栖息地,对生态环境产生不利影响。在河道整治的工程中,应尊重河道的天然形态,避免直线和折线型的河道设计,通过保持河道的蜿蜒性来保护河道形态的多样性。
3.4生态河堤修复技术
河堤具有廊道、缓冲带和植被护岸等功能,不仅可为防洪安全提供可靠保障,同时还是一道人水相亲的风景线。因此,不仅要高度重视加固堤防工作,而且要同步实施河堤的生态修复工作,把河堤建成防洪和生态兼顾的绿色坚固长廊。通过河堤建设,使河堤符合防洪标准;通过实施河道沿线景观综合整治工程,使河道实现水清、景美的目标,成为自然景观与人文景观相协调的河道生态景观区。
3.5人工湿地处理技术
人工湿地植物根系的输氧作用及传递特性使人工湿地生态系统呈现连续的好氧、缺氧、厌氧状态。在此过程中,60%以上的总氮通过硝化作用和反硝化作用被脱除。人工湿地对氮的去除主要依靠微生物的氨化、硝化、反硝化等作用完成。湿地植物吸收约8%~16%的总氮作为自身的营养成分,用于合成植物蛋白等有机氮,进而通过植物的收割而去除。人工湿地处理是近年来迅速发展的生态污染处理技术,可处理多种工业废水和农业污水。人工湿地利用自然生态系统中物理、化学和生物的三重作用实现对污水的净化,这种技术已经成为提高大型水体水质的有效方法。人工湿地对有机污染物有较强的降解能力,废水中的不溶性有机物通过沉淀、过滤作用,很快地被截留并被微生物利用;废水中可溶性有机物通过植物根系的吸附、吸收及代谢降解等过程被分解去除。随着处理过程的不断进行,湿地中的微生物也繁殖生长,通过对填料的定期更换及对植物的收割而将新生的有机体从湿地生态系统中去除。
3.6生态水体修复技术
河道生态修复的首要任务是水体水质的修复:一是控制污染物流入,增加水量,稀释污染物,输移污染物,提高水体的纳污能力,提高水环境容量和水环境承载能力。二是采取工程措施提高河道本身的自净能力和恢复水体水质,主要方法有:通过水利设施调控引入污染水域上游或者附近清洁水源的水进行冲刷、稀释污染河道,以改善河道水环境质量;加大河道的枯水期流量,增加河道的稀释能力。人工增氧的应急方法,对河道水环境的改善具有极其重要的作用。人工增氧能加快水体中溶解氧与污染物质之间的氧化还原反应速度,提高水体中好氧微生物的活性,加快有机污染物的降解速度。
结束语
总之，生态修复是一项复杂的系统工程,必须依靠自然的自我修复能力,并辅以适当的人工措施，才能恢复河道生态系统的功能,恢复河道的生机与活力,使河道成为水量充足、水质良好、生物多样的良性可循环生态系统。
参考文献
[1]刘小梅.现代城市河道生态修复方法与实践[J].山西水利科技，2010，（04）.
[2]夏振尧,许文年,戴爱方喜,等.城市内河滨水堤岸生态修复技术探讨[J].中国水土保持,2005.
水体生态修复技术范文第6篇
关键词：河流污染；生态修复；城市
中图分类号：X703
文献标识码：A文章编号：16749944（2016）12010502
1引言
水是人类赖以生存和发展的重要资源，在国民经济建设中发挥着重要作用。随着城市化、工业化进程的加快，以及城市居民数量的不断增长，城市河流堵塞问题日益严重，河流污染不断加剧。城市河流面临的根本问题就是生态环境问题。加强城市河道维护和管理，在城市河道修复中积极倡导生态环保理念，选择生态修复技术来优化河道，对于解决城市发展过程中面临的生态环保问题具有积极的现实意义。
2城市河流污染现状及成因分析
2.1城市河流污染现状
长期以来，人们往往重视城市经济的快速发展，忽视了对水资源的保护和水资源的再生利用，大量水资源被浪费和污染。数据表明：有超过25 %的河流和河段因为受到污染而不能满足最基本的灌溉用水需求，流经城市的河段中78%不适合作为饮用水源。大量工业污染、居民生活污水以及农业污水等充斥于河流，加剧了河流的污染程度。
（1）城市河流生态系统破坏加重。随着城市规模的扩大，城市用水量激增，大量河流生态环境用水被占用，加快了生态环境质量的退化速度。诸如城市河道被分流、被改道等人为改变河流现状比比皆是。
（2）城市河流自净能力减弱。随着城市规模的不断扩大，城市绿地面积减少以及城市不透水面积的增加都极大地降低了城市地下水补给能力，加上城市湖泊湿地的不断减少，降低了洪水调蓄能力等等，这些因素的存在都导致了城市河流自净能力降低。
（3）城市河流的污染加剧。随着城市工业化进程加快，人口猛增，大量污水被排入到河流中，超过了城市河流的净化能力和承载力，加剧了城市水环境的污染。
（4）生态环境退化。随着城市河流水质的日益恶化，以及底泥中大量污染物沉淀未能及时有效清除，降低了水体中的溶解氧含量，加快了水生物种的减少速度，河道过度的人工渠化造成了湿地面积减小，间隔了土壤和水体的联系与物质的交换，最后造成河道与滨河地带生态环境不断退化，生态服务功能丧失[1]。
2.2城市河流污染成因分析
据国家统计局公布的2015年国民经济运行情况数据显示，2015年我国的城市化率为56.1 %，与世界平均水平基本持平。随着我国城市化进程的日益加快，城市对水资源的需求也在不断增加，加剧了城市河流污染。就城市河流污染的成因来看，主要有以下几点。
（1）城市人口的急剧增加，加剧了生活污水的排放量。城市生活源污水排放是近年我国废水排放量增加的主要原因，据国家环保部统计，2003～2013年，我国废水排放总量保持较快增长趋势，符合增长率达到4.22 %，生活污水的排放量占废水排放总量的比重也在不断提高，2013年全国城市污水排放量达到485.1亿t，较2012年度增加了22.4亿t，占废水排放总量的比例达到了69.76 %，较2012年底提高了1.76 %。随着城市人口的急剧增加，城市生活污水的排放量也不断提升，加剧了城市河流的污染。
（2）工业污水及第三产业污水未能有效处理。我国许多中小型城市虽然建设有污水处理设施，但限于污水处理成本以及财政状况，大部分污水设施的运行并不稳定，许多城市中的建材、化工、皮革等污染型行业密集分布于城市河道下游，随着企业生产规模的不断扩张，加剧了河流污染状况。
（3）城市河流污水治理规划和利用认知不足。在经济发展的大背景下，人们往往追求经济利益和城市发展，城市河流让位于城市建设现象十分普遍，河道排水被改造为管道排水、填河围地等加剧了河流面积的急剧减少，导致了河流天然调蓄功能萎缩，破坏了自然河流原有的生态链，降低了河流自身净化功能的发挥。
（4）相关职能机构缺少有效衔接配合。城市河流治理涉及到多个部门管理，造成多部门的职能重叠交叉，反而降低了河流污水的治理效果。例如，从我国河流水资源管理机构来看，一是作为国家环保部排出机构的环保督查中心，二是作为河流管理机构的各流域水利委员会，三是流域水资源保护局[2]。
3城市河流生态修复目标
城市河流生态修复应以生态系统服务为导向，兼顾供给、调蓄功能、恢复河流水系的生态功能以及恢复其重要的承载功能为目标。就修复目标来看主要包括3个层次：①系统目标：即恢复城市河流健康的生态系统，既包括水下系统，也包括河流沿岸带；②物质循环：即打通氮磷等物质的循环；③能量循环：构建完整的生态链。在我国值得提倡的经济可行的城市河流修复技术路线是充分利用生态系统自我设计、自我组织的功能，最大限度地实现生态系统的自我修复功能为目标[3]。
4城市河流污染生态修复对策
4.1生态修复原则
鉴于城市河流污染现状特点，在开展城市河流污染生态修复时应坚持以下几个方面。
（1）系统性和整体性原则。要把城市河流的生态修复与城市整个生态系统建设结合起来，注重流域内水网和管网的治理修复工作。
（2）自组织和自修复原则。城市河流生态系统是一个开放的复杂系统，系统内各个要素之间具有非线性的相互作用，通过循环耦合，生态系统得以维持自组织并发展演化成多样性，这就要秉持生态系统的自修复和自组织原则，使河流生态系统达到稳定发展。
（3）多样性原则。河流修复应坚持保留河流形态多样性与生物群落多样性原则，如河道蜿蜒、湿地、浅滩等等，要结合水流流速及地形地貌特征，保留河流形态的多样性，这也是生物群落多样性的基础，河流生物种类多样、生物种群丰富增强了河流生态系统的稳定。
4.2城市河流污染生态修复措施
4.2.1生态空间设计
河流水面设计要与河流后期种植的植物习性结合起来，根据水深、流速等，依次布置沉水植物、浮水植物和挺水植物等，河流的水面植物的布置要与充分考虑河流的防洪功能、航运要求，尽量将水面植物布设在河流边坡脚区域。例如可以种植一些茭白荀、香蒲或芦苇等等，从而起到保土固堤的效果，在常规水位多种植一些常绿草皮，可以利用其发达的根系，实现护岸保土的效果。在河坡平台的布设方面，选择自然式、混合式以及园林式生物群落，可结合当地的灌木、景观树木，形成对人类或动物具有高度的亲近性陆地生态。
4.2.2生态物种选择
生态河流污染治理时常常需要选择布设各种水生、湿地物种，用以修复受污染的河流。在生态物种的选择时要注意选择根据河流受污染水体特征，选择具有较强净化能力的水生植物，并对河流受污染的水体中的污染物具有较强的承受能力，并选择一些易栽培和繁殖能力较强的植物物种以及具有较强观赏价值的物种，此外，还要结合城市区域季节气候变化特征，尽量选择多年生品种，做到不同物种之间的相互交错、层次分明，既满足季节性变化，又能收到很好的生态效益。
4.2.3生态环境修复技术
河流水体环境修复简单地说就是通过人们利用物理、化学和生物的方法，使水体恢复到原有生态功能的过程[4]。随着城市发展的现实需要，河流污染生态修复成为当前水体环境修复研究的热点和重点，也是城市河流环境修复的主要手段。目前，河流生态修复手段主要有以下几种。
（1）人工湿地。充分利用砾石、砂石以及生物与微生物的吸附、吸收和生物代谢降解污染物等，实现对水体的净化，在河流污染生态修复过程中选择人工湿地技术要在减少河流的调蓄防洪等功能影响的前提下利用河流的自然湿地或人工推土、挖填修建人工湿地，增加水陆过渡带，以尽量模仿自然模式为湿地生态系统创造基础条件。
（2）生态浮岛。该技术是对河流水环境质量进行修复的一种较为经济和有效的生态手段，受到空间及水位变化的限制，生态浮岛已经逐步成为城市河流水体净化以及生态修复的主要水上生态循环系统，能够为河流中的生物创造良好的生息空间，实现景观改善的综合效果。
（3）人工增氧。导致河流水体恶化的根本原因是水中的溶解氧含量降低，当河流污染污染物耗氧量过大时，单纯依靠大气复氧难以有效去除水体中的污染物，通过人工增氧来提高水体的环境修复能力。人工增氧可以通过在河道两岸提水修建水车、跌水、小瀑布等，既可以实现增氧效果，又能增加河流水体的流动性，提高了水中的溶解氧含量。
5结语
随着经济社会的快速发展，河流污染生态修复既要满足去污效果，也要满足城市整体发展规划的现实需要，提升河流生态服务功能和景观需要，基于生态环保理念的城市河流污染整治和生态修复，对于改善水体环境、恢复河流生态系统，创造和谐自然景观，利用生物来提高水环境的自我修复，充分发挥河流水体、土壤、生物系统之间的相互影响，实现河流生态系统的重塑和自我修复，使河流在城市化发展中发挥出积极作用。
参考文献：
[1]
张先起，李亚敏，李恩宽.等.基于生态的城市河道整治与环境修复方案研究[J].人民黄河，2013，35（2）：36～38.
[2]黄海岛，李庆梅.城市水污染的现状及治理建议分析[J].城市建设理论研究，2015（4）：15.
水体生态修复技术范文第7篇
关键词：黑臭水体；生物修复；生物促生剂
中图分类号：X172 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）13-3027-04
城市内湖泊、河道等景观水体是城市居民生活环境中的重要组成部分。由于过量生活污水排入、未雨污分流等原因导致水体污染，造成了水体严重缺氧而呈黑臭状态[1，2]，严重影响居民生活、城市形象和生态环境，已成为我国许多大、中城市共同存在的污染问题。如何解决城市内河水体的黑臭问题也是当前城市环境改善的热点问题。
目前，黑臭水体的修复技术主要有物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术等，而生物修复技术具有环境友好、生态节能的优点，是最具发展前景的主体修复技术[3，4]。生物修复技术主要有两类[5，6]：一类是接种微生物技术[7]，直接向黑臭河道投加外来微生物菌剂，降解水体中的污染物，从而修复水体；另一类是培养土著微生物技术[8]，向黑臭河道投加微生物促生剂和营养剂等，促进土著微生物的生长，充分发挥土著微生物对污染物的降解，从而达到水体修复的目的。
投加微生物菌种进行的黑臭水体原位修复，外来菌种可能会与水体中的土著微生物之间存在生存竞争，会导致菌种生物量和降解活性的降低，影响水体的修复效果[9]，因此采用微生物激活剂，依靠环境中土著微生物的激活技术对黑臭水体进行修复则更具现实意义。土著微生物激活技术则具有安全、高效、经济的优势，使用此技术能有效避免引进外源微生物所引起的生物竞争等生态问题，不破坏原有生态系统。唐玉斌等[10]研究了投加葡萄糖和生物激活剂对生物膜修复污染河水效果的影响。张丽等[11]研究了在底泥中投加生物促生剂对改善河道水质效果的影响。本研究在曝气条件下，利用投加生物促生剂、葡萄糖、氨基酸等物质修复黑臭水体，从而研究水体修复过程中水质的变化情况，旨在为黑臭河流的原位生物修复提供参考和依据。
1 材料与方法
1.1 试验水体概况
选取南京南湖片区北河黑臭水体为研究对象，由于此片区长期未实现雨污分流，生活污水直接入河，导致水体黑臭现象严重，水体呈黑绿色且散发恶臭气味，水质条件极差，恶臭气味对此片区两岸居民的生活也造成了严重的影响。
通过监测南湖北河水体水质可知，溶解氧低于0.7 mg/L，化学需氧量（COD）、总氮（TN）、总磷（TP）达到100.0、30.0、2.8 mg/L。引用黑臭多因子加权指数[12]（WI）方法评价，当黑臭指数WI≥15时水体黑臭，根据模型计算污染水体的WI值为100.3，黑臭现象严重。
1.2 试验设计
试验装置为50 cm×35 cm×30 cm有机玻璃盒，底层铺满5 cm厚北河河道底泥，上层加入北河河道水体，试验模拟静态河道，温度为实验室室内温度。
试验分4组进行，第一组为空白试验，保持静置不曝气状态，第二组投加生物促生剂BE（上海普罗生物技术有限公司生产），第三组投加葡萄糖，第四组投加氨基酸。药品投加及曝气方案如表1所示。
1.3 分析方法
试验检测选取的水质指标为臭阈值、硫酸盐、ORP、CODCr、氨氮（NH3-N）、TN和TP，其中ORP采用数字式ORP计测定，硫酸盐采用铬酸钡分光光度法，臭阈值采用臭阈值法，COD采用重铬酸钾氧化法，NH3-N采用纳氏试剂比色法，TN采用过硫酸钾氧化法，TP采用钼锑抗分光光度法，分析步骤参照文献[13]进行。
2 结果与分析
2.1 水体臭阈值变化情况
臭是检验污染原水的必测项目之一，检验臭对评价水处理效果也有意义。试验期内水体的臭阈值变化情况（表2）。由表2可知，BE、葡萄糖、氨基酸组水体臭阈值变化明显，试验第2天臭阈值下降至2以下，第3天臭味消失；而空白组的臭阈值则变化缓慢，第9天臭味才基本消失。
2.2 水体COD变化情况
化学耗氧量是表示水质污染度的重要指标，水体中的还原性物质有各种有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等，COD又往往作为衡量水中有机物质含量多少的指标，间接反映水体中有机物污染程度，COD值越大，说明水体中有机污染物污染越严重[14]。水体COD变化情况如图1所示。
由图1可知，BE、葡萄糖、氨基酸组COD含量在1～25 d内一直下降，降至50 mg/L 左右，25～40 d处于平缓期，40 d以后继续下降，BE、葡萄糖、氨基酸组最终COD含量为32.6、34.6、38.1 mg/L，去除率为69.7%、64.4%、61.7% ，由此可见，45 d后3种物质均能有效地促进水体COD的降解，水体COD指标由劣Ⅴ类提升为Ⅴ类水标准。
2.3 水体氮的变化情况
过量的氮进人水体会给水体带来污染与危害，氮超标也是目前许多城市黑臭河道治理过程中急需解决的突出问题[15]。水体氨氮、总氮的变化情况如图2所示。由图2可知，BE、葡萄糖、氨基酸组的水体总氮含量一直呈平缓下降趋势，最终去除率为77.9%、72.5%、50.7%；BE、葡萄糖、氨基酸组的水体氨氮含量在1～38 d一直呈下降趋势，到38 d后趋于平缓， BE、葡萄糖、氨基酸组的水体氨氮含量最终值为2.1、2.3、6.9 mg/L，去除率为92.76%、92.05%、76.64%，前两者水体氨氮最终含量由劣Ⅴ类提升到Ⅴ类水标准。
2.4 水体ORP以及硫酸盐情况的变化情况
ORP是用来表征水体氧化还原特性的基本参数，能一定程度上从宏观上显示水体污染程度，ORP值越大，水体氧化能力越强；ORP值越小，水体还原能力越强[16]，ORP值能一定程度上从宏观上显示水体污染程度。水体中元素硫的存在状态与氧化还原电位有关，如果氧化还原电位升高，硫化物就会转化成硫酸根[17]。水体ORP及硫酸盐变化情况如图3所示。
由图3可知，BE、葡萄糖、氨基酸组水体中氧化还原电位一直处于持续升高阶段，明显高于空白组；BE、葡萄糖、氨基酸组硫酸盐浓度在1～35 d处于平缓上升阶段，35 d以后处于急剧上升阶段，由此可见，3种物质能够提升水体的氧化还原电位，并能提高硫酸盐含量。
2.5 不同室温下水体的修复情况
由于水体修复过程中微生物活性易受到温度的影响[18]，为考察温度对水体修复的影响程度，所以在6～7月、10～11月不同时间段，采用投加BE试验组，在不同室温条件下进行，观察不同室温对水体修复效果的影响，也为黑臭河道原位微生物修复提供参考。不同室温下水体修复情况如图4所示。
由图4可知，高、低温条件下COD最终含量为26.4、32.6 mg/L；总磷最终含量为0.07、0.20 mg/L；总氮最终含量为2.9、10.0 mg/L；氨氮最终含量为0.3、2.1 mg/L。高温条件下COD、总磷、总氮和氨氮的变化曲线都低于低温条件下，并且高温条件下COD、总磷含量在修复过程中先于低温条件下到达Ⅴ类水标准。由此可见，在高温下投加BE对水体的修复效果好于低温情况下，对总氮、总磷的去除效果影响较大，但对COD、氨氮的去除效果影响不大。
3 结论
通过投加生物促生剂BE、葡萄糖、氨基酸修复黑臭水体的研究，得出以下结论：
1）曝气条件下，通过对黑臭水体投加BE、葡萄糖和氨基酸可以看出，3种物质能够改善水质，有效去除水体中的COD、氨氮、总氮，效果明显，COD去除率分别为69.7%、64.4%、61.7%，氨氮去除率分别为92.7%、92.1%、76.6%，总氮的去除率分别为77.9%、72.5%、50.7%，水质由劣Ⅴ类提升到Ⅴ类水标准，水体中ORP以及硫酸盐含量明显提高；对于投加3种物质修复黑臭水体的效果对比，可以看出，投加BE去除效果最为显著。
2）在不同温度条件下投加BE进行水体修复，通过此试验发现，在高温条件下，投加BE能够更有效地去除水体中的COD、总磷、氨氮、总氮，水质更早由劣Ⅴ类提升到Ⅴ类水标准，水体修复效果明显优于低温条件下，也为黑臭河道原位修复提供了一定的参考依据。
参考文献：
[1] 李 真，黄民生，何 岩，等.铁和硫的形态转化与水体黑臭的关系[J].环境科学与技术，2010，33（6）：1-7.
[2] JULIEN P， MANUEL J R， JEAN S. Influence of water quality on the presence of flavour compounds （geosmin and 2-methylis oborneol）[J]. Water Research，2010，44（20）：5847-5856.
[3] 李继洲，程南宁，陈清锦.污染水体的生物修复技术研究进展[J].环境污染治理技术与设备，2005，6（1）：25-30.
[4] 谌 伟，李小平，孙从军.低强度曝气技术修复河道黑臭水体的可行性研究[J].中国给水排水，2009，25（1）：57-59.
[5] IWAMOTO T， NASU M. Current bioremediation practice and perspective[J]. Journal of Bioscience and Bioengineering， 2001， 92（1）：1-8.
[6] BOOPATHY R. Factors limiting bioremediation technologies[J]. Bioresource Technology，2000，74：63-67.
[7] 张宗阳，李捍东，马兴华，等.优势复合菌剂处理黑臭河水的实验研究[J].环境科学与技术，2010，33（12）：52-55.
[8] 吴青梅，邓代永，许玫英，等.土著微生物修复黑臭水体的生物技术研究[J].环境科学与技术，2011，34（6G）：197-201.
[9] 李继洲，胡 磊. 污染水体的原位生物修复研究初探[J].四川环境，2005，24（1）：1-4.
[10] 唐玉斌，刘宏伟，郝永胜，等. 外加碳源和生物激活剂对生物膜修复污染河水效果的影响[J].华东理工大学学报，2003，29（5）：489-492.
[11] 张 丽，李 勇.底泥对投加生物促生剂改善河道水质效果的影响研究[J].江苏环境科技，2008，21（2）：4-7.
[12] 章，黄 勇，李大鹏，等.水体黑臭及表观污染表征方法的研究进展[J].四川环境，2011，30（3）：90-93.
[13] 国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法[M].第四版.北京：中国环境科学出版社，2002.
[14] KAWABE M. Factors determining chemical oxygen demand in Tokyo Bay[J].Journal of Oceanography，1997（53）：443-453.
[15] 何 岩，沈叔云，黄民生，等.城市黑臭河道底泥内源氮硝化-反硝化作用研究[J].生态环境学报，2012，21（6）：1166-1170.
[16] 付融冰，朱宜平，杨海真，等.连续流湿地中DO、ORP状况及与植物根系分布的关系[J].环境科学学报，2008，28（10）：2036-2040.
水体生态修复技术范文第8篇
关键词：生态浮床；富营养化；水生植物；研究进展
中图分类号 X52 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2017）01-0021-03
Abstract：In this paper，the research status of construction technology of ecological floating beds were reviewed，application status and problems were analyzed，At the same time，combining the current research stutus，directions for future research of ecological floating bed were discussed.
Key words：Ecological floating bed；Eutrophication；Aquatic plants；Research progress
生态浮床也称为生态浮岛、漂浮湿地，是一种将现代农艺和生态工程措施综合集成的水面无土种植技术；该技术通过植物根系的吸附、吸收作用及根系周围附着的细菌和其他微生物形成的生物膜的水解代谢作用，分解吸收水体中的有机物和富余的营养成分，通过收割植物体的形式，将营养物质搬离水体，使污染物大幅度减少，从而起到净化水质、美化环境的作用。相对于物理化学的净化水质方法，它具有操作简单、占地少、造价低、净化能力好的特点，因此该技术受到国内外生物学家的重视。最早研究该技术的是美国生态学家Gurmey，我国的宋祥甫等在1991年即开展了用生态浮床治理城区污染河道实验；由于我国工农业发展迅速，城区人口激增，对水资源的消耗与污染加剧，而污染治理设施的建造与管理相对滞后，同时由于水面的缩小及生活生产中产生的氮磷等营养物质的不断输入，致使我国大部分湖泊呈现富营养化趋势，特别是靠近城区环境的水体受到严重污染；据李睿等[1]的研究报导，我国85%湖泊出现不同程度的富营养化及治理水污染的高成本问题，因此该项技术在国内得到更多的关注和研究。本文拟对以往的这些研究进行总结分析，并对今后该技术的发展进行展望。
1 生态浮床的建造研究
生态浮床的构造对浮床植物的生长、水体的净化效果以及平时的运营管理具有重要的影响，因此浮床的建造研究受到众多学者的关注。自生态浮床创设以来，其发展大致经历以下几个阶段：第一代是竹子构架的，它的特点是造价低，但效果差，寿命短；第二代是以聚苯乙烯（EPS）泡沫为主，虽然制造工艺简单，造价也较低廉，但易产生白色污染，所以现在也基本没用；第三代主要是聚乙烯（PE）及其衍生产品，它克服了前二类产品的缺点，但植物的根系没有与定植基质结合在一起；第四代是新材料浮床，主要特点是植物的根系和浮床的材料可溶为一体，且材料本身为中空管状结构，能够形成很好的水体微动力循环，产品主要是美国生产的，由于材料专利壁垒及售价高，目前国内普及率较低。
据曹勇等[2]的研究报导，生态浮床作为水面植物定植结构，其建造设计必须综合考虑以下几个因素：（1）稳定性（浮床需能抵抗一定的风浪、水流的冲击而不至于被冲坏）。（2）耐久性（浮床能多年重复使用而不会腐烂）。（3）景观性（栽植的植物观赏性好）。（4）经济性（建造成本较低）。（5）便利性（设计过程中施工、运行、维护比较方便）。除了这些，作为一种水体净化装置，还应当具有较强的水质净化能力；而浮床的净化能力，主要是通过植物的吸收作用和其根系周围的微生物的分解作用来完成的；针对浮床的这些要求，国内的学者进行了相关的研究，并取得一些成果。
1.1 物理结构建造研究 生态浮床一般是由浮床的框体、浮床床体、浮床基质、浮床植物四部分组成，目前对于浮床的建造研究主要是针对这些结构进行的改良研制；赵广胜等[3]研制了“齿合插接型”水生植物景观浮床，该装置是以高密度聚苯乙烯制成，采用“齿合插接”技g，使得模块与模块之间镶嵌在一起，其种植槽采用倒圆锥形并在底部留有大孔径透水口，便于植物根系物迅速向水中伸展生长，使根部充分与水接触吸收水中的氮、磷、重金属等物质，起到净化水体作用；王芳等[4]研制了一种生物质碳源组合型生态浮床，该生态浮床系统由上层的PVC管材浮床支架，中层的由高分子纤维绳和玉米芯组成的生物挂膜基质与生物碳源及下层的多孔有机玻璃填料沉箱与沉水植物三层组成；据报导该系统具较丰富的生物多样性，具有较高脱氮能力；马强等[5]研发的增加弹性立体材料的新型生态浮床，该系统上的弹性材料吸附细菌等微生物形成的生物膜对水体的净化有较强的效果；蔡鲁祥[6]发明的可拆式扇形生态浮床，组件为扇形，组件间可拆式连接，能有效避免在回收时遭到破坏；田昌凤等[7]研制了气提式生态浮床，采用罗茨风机为生态浮床提供气源，可将池塘下层水体提升到浮床表层，经过浮床上配置的植物净化吸收、陶粒吸附，以及填料的微生物降解后重新流回到池塘底部，该装备能有效降低池塘水体氨氮和亚硝氮含量。顾兆俊等[8]发明了一种养殖污水的净化方法及基于该方法的生态浮床，该生态浮床包括表层净化区，中层净化区，底层净化区，表层净化区和底层净化层的四周用带有过水孔的材料封闭；表层净化区与中层净化区隔开，其内种植挺水植物，并设有生物填料，生物填料颗粒的外径大于所述过水孔的内径；中层净化区四周用渔网围住，下方通过渔网与底层净化区隔开，中层净化区内养殖滤食性鱼；底层净化区下方封闭，设有陶粒，陶粒的外径大于所述过水孔的内径，并以所述陶粒为介质种植沉水植物。这些研发，提升了我国的生态浮床技术的应用水平，但也存在着一定的不足；比如，植物的根系不能附着在基质上，对风浪的抵抗性较差，或者建造工艺较为繁琐，或者使用寿命较短、净化效率不高等问题。因此，今后还应当进一步加快新型浮床建造材料的生产研究。
1.2 生物筛选研究
1.2.1 水生植物的筛选 生态浮床对水体的净化水质及景观作用，最终是靠浮床的生物系统来完成的，所以合适以及生长良好的植物及微生物是生态浮床净化能力的保证。生物的筛选主要是选择适合水面生长的植物及微生物；筛选合适的水生植物的研究进行的比较早。李止正等[9]进行了生态浮床的经济效果研究，在太湖上种植39种高等陆生植物，成活率达100%，这为后期开展水上种植物的研究提供了一定的依据；周晓红等[10]进行以美人蕉、绿萝、马丽安3种景观植物为试材制成生态浮床，试验表明，3种植物对污染水体均有很好的净化效果和一定的景观价值，可作为城市河道污染水体治理的优良物种而推广使用；罗固源等[11]选取美人蕉、风车草、菖蒲和香根草4种常见的浮床植物为研究对象，对其生长特性及吸收氮磷的能力进行比较研究，结果显示美人蕉对水体中氮磷的吸收能力最强；吴建强等[12]选取美人蕉、黄菖蒲、再力花和千屈菜作为研究对象，对其生长特性和氮磷吸收能力进行试验研究，结果表明，美人蕉对磷的吸收能力最强；贺鸿志等[13]研究了野生稻、香根草和风车草构建的浮床系统对富营养化水体的净化效果，实验发现这3种植物对水体总氮（TN）和总磷（TP）均具有较好的净化效果，都能使水体溶解氧（DO）浓度明显增加，并能抑制藻类等浮游植物的生长，其中以风车草对富营养化水体的综合修复能力最强；蒋跃等[14]选取美人蕉、再力花和千屈菜3种当地常见植物作为研究对象，构建上海市淀山湖富营养化治理生态浮床工程，对3种植物的生长特性、氮磷吸收能力的优化配置进行比较研究，结果表明美人蕉与再力花配的混作浮床系统能够在保证氮吸收量较高的同时，比单种再力花的浮床系统吸收更多的磷；陈友媛[15]选取春羽、绿萝和铜钱草3种常见观赏植物作为水培试验研究对象，探讨这3种植物的水生栽培技术并用于去除模拟污水（劣V类）的净化效果，结果显示春羽、绿萝、铜钱草对污染水体均具有较好的适应性及水体净化能力，这为水培观赏植物应用于湖泊等污染水体的生态修复治理工程提供了参考；徐凌悦[16]进行水稻与空心菜吸收不同 N/P水体中氮磷的研究，结果表明浮床水稻与空心菜能较好地吸收富营养化水体中的氮磷元素。这些研究，对生态浮床植物的选择提供了借鉴，但总体上还不够理想，在景观性，季节性上还有待于进一步的提升。我国的水生植物种类较多，今后应当加强对水生植物的筛选工作，选出生命力强，观赏效果好的水生植物。
1.2.2 微生物 据调查，中国90%以上的水域污染是因水体中的N、P含量过高而引起的富营养化造成的，所以N、P元素的去除对水体的净化作用具有关键的作用。据李海英[17]研究微曝气水芹生态浮床中发现微生物硝化反硝化作用是浮床系统除氮的主要机制，植物水芹吸收只占1/10，其余均为微生物脱氮；范洁群[18]研究，浮床系统中植物吸收只是系统去氮的一种途径，微生物脱氮在浮床脱氮途径中占主导作用；因此，水中N元素的去除，浮床植物所起的作用较小，主要的动力是浮床植物根系及水中的微生物；朱静平等[19]研究3种水培植物根系分泌的有机酸对氮循环菌的影响，结果表明3种植物根系分泌物中的有机酸对氨化细菌和反硝化细菌的生长具有促进作用，对亚硝化细菌和硝化细菌的生长具有抑制作用；吴伟等[20]采用弹性生物填料为人工基质，研究以土著微生物及外源微生物为菌源构建的池塘固定化微生物菌膜系统及对养殖水体的原位修复；结果显示固定化微生物处理技术可使水体中微生物的数量提高1倍以上，对水质富营养化控制的效果良好；薛彦君等[21]以美人蕉生态浮床为研究对象，研究曝气时间对植物生态浮床去除水体中营养盐的影响，结果表明曝气时间4h/d试验组的美人蕉根际细菌总数最高，水体中营养盐的去除效果最佳。
2 生态浮床的运用
生态浮床具有原位修复富营养化水体及生态景观的作用，但其对风浪的抵抗力较小，所以目前主要是应用于水流较缓慢的淡水湖泊及城市内河和公园水体中。孙从军等[22]进行了淀山湖富营养化防治与生态修复试验，结果表明浮床技术可有效削减富营养化水体中的COD、TN、氨氮和TP等，为后续的生态修复工程奠定了良好基础；高阳俊等[23]以美人蕉和伞草对重富营养化的大清河水质净化研究，也取得了较好的净化效果；李威等[24]\用浮床技术对佛山市的汾江河水质进行净化研究，结果表明浮床对水质的净化效果明显；郑杨忠等[25]在三峡库区香溪河的支流高岚河库湾修建生物浮岛进行水质净化研究，结果表明浮岛区水质较好，藻类生物量也明显降低；赵丰等[26]以浮床技术对城市污染水体中污染物的净化研究，浮床技术污染水体均有很好的净化效果和一定的景观价值。
生态浮床对水质的净化作用，除了通过吸收水中的N、P等元素外，还以其具有强大的除藻功能息息相关；王端超等[72]研究了冬季生态浮床对浮游藻类数量及生物多样性的影响，结果表明即使在冬季较低温的情况下水生植物新陈代谢缓慢，但生态浮床对浮游藻类的数量及生物多样性影响明显。
3 展望
水体的富营养化是城市水污染的主要因素，也是影响公园景观的一个重要的原因。目前生态浮浮床技术虽然还存在净化能力较弱、受季节变化影响较大及应用范围较小等不足的问题，但由于具有原位修复、成本低廉、能为野生动植物提供生息空间及改善景观的功能，因此成为解决水体特别是城区附近水体富营养化的重要方法。今后，为促进该项技术更深入的运用，应加大新开生态浮床的物理建造研究，提高浮床抗风浪能力及使用寿命，拓宽它的应用范围，特别是海水方面的应用。另外，应更深入进行浮床植物的筛选，水生植物是生态浮床的核心构成，对生态浮床技术的净化水质功能具有决定性的作用，我国水生植物资源丰富，但应用于生态浮床的植物研究报导相对较少，因此，今后应当进一步加强这方面的研究；另外，微生物特别是与N、P的吸附、分解相关的微生物的筛选及固定化技术也是生态浮床未来应深入研究的内容，微生物是生态浮床净化水质的重要组成部分，特别是对于N元素的去除，具有决定性的作用，因此筛选出具有较强适应环境及分解能力强的微生物并将其固定到浮床上也将是今后研究的一个重要方向。
随着建造成本的降低及净化能力的增强，生态浮床技术将会在城市公园生态景观和新农村建设中得到更多的应用。
参考文献
[1]李睿，黄浩，韩锡.具有生物载体和基质双功能材料在生态浮床的应用[J].节水灌溉，2015（4）：55-58.
[2]曹勇，孙从军.生态浮床的结构设计[J].环境科学与技术，2009，32（2）：121-124.
[3]赵广胜，李清清，崔建平.一种水体修复设施――拼接组合式水生植物浮岛[J].林业实用技术，2008（10）：46-47.
[4]王芳，张汇文，吴国华，等.生物质碳源组合型生态浮床系统脱氮效果研究[J].环境工程学报，2014，8（8）：3009-3106.
[5]马强，高明瑜，谭伟，等.新型生态浮岛在改善水质中的作用及生物膜载体微生物特征研究[J].环境科学，2011，32（6）：1596-1601.
[6]蔡鲁祥.生态浮岛 [P].中国专利，CN202107573U，2012-01-11.
[7]田昌凤，朱林，车轩，等.池塘养殖气提式生态浮床的研制[J].渔业现代化，2014，41（1）：1-5.
[8]顾兆俊，刘兴国，朱浩，等.一种养殖污水的净化方法及基于该方法的生态浮床[P].中国专利，CN103193324A，2013-07-10.
[9]李止正，黄国宏，倪晋山.太湖大水面无土栽培高等陆生植物研究[J].植物学报，1991，33（8）：614-620.
[10]周晓红，王国祥，冯冰冰，等.3N景观植物对城市河道污染水体的净化效果[J].环境科学研究，2009，22（1）：108-113.
[11]罗固源，郑剑锋，许晓毅，等.4种浮床栽培植物生长特性及吸收氮磷能力的比较[J].环境科学学报，2009，22（2）：285-290.
[12]吴建强，王敏，吴健，等.4种浮床植物吸收水体氮磷能力试验研究[J].环境科学，2011，32（4）：995-999.
[13]贺鸿志，余景，李拥军，等.3种湿地植物构建的浮床系统修复富营养化水体的效果研究[J].华南农业大学学报，2011，32（2）：16-20.
[14]蒋跃，童琰，由文辉，等.3种浮床植物生长特性及氮、磷吸收的优化配置研究[J].中国环境科学，2011，31（5）：774-780.
[15]陈友媛，崔香，董滨，等.3种水培观赏植物净化模拟污水的试验研究[J].水土保持学报，2011，25（2）：253-257.
[16]徐凌悦，马宏海，王晨雯，等.2种浮床植物吸收不同 N/P水体中氮磷的研究[J].长江科学院院报，2013，30（3）：8-11.
[17]李海英，李文朝，冯慕华，等.微曝气生态浮床水芹吸收N P的特性及其对系统去除N P贡献的研究[J].农业环境科学学报，2009，28（9）：1908-1913.
[18]范洁群，邹国燕，宋祥甫，等.不同类型生态浮床对富营养河水脱氮效果及微生物菌群的影响[J].环境科学研究，2011，24（8）：850-856.
[19]朱静平，程凯.3种水培植物根系分泌的有机酸对氮循环菌的影响[J].环境工程学报，2011，5（9）：2139-2143.
[20]吴伟，陈家长，胡庚东，等.利用人工基质构建固定化微生物膜对池塘养殖水体的原位修复[J].农业环境科学学报，2008，27（4）：1501-1507.
[21]薛彦君，许秋瑾，冯胜，等.曝气时间对美人蕉生态浮床去除水体中营养盐的影响[J].环境科学研究，2015，28（11）.
[22]孙从军，高阳俊，曹勇，等.淀山湖河口生态浮床试验工程设计与效果研究[J].中国给水排水，2010，26（18）：64-68.
[23]高阳俊，孙从军.2种浮床植物对大清河水质净化效果的研究[J].安徽农业科学，2009，37（7）：3183-3185.
[24]李威，司马小峰，陈晓国，等.人工浮床对汾江河水质净化的研究[J].环境工程学报，2012，6（11）：4041-4046.
[25]郑杨忠，李钢，杜江，等.生物浮岛对三峡库区典型支流库湾水质和浮游藻类的影响[J].生态与农村环境学报，2013，29（3）：278-283.
[26]赵丰，张勇，黄民生，等.水生植物浮床对城市污染水体的净化效果研究[J].华东师范大学学报（自然科学版），2011（6）：57-64.