人工浮岛技术及其应用

刘 贺

(华北理工大学，河北 唐山 063000)

人工生态浮岛是将自然界自身规律应用到浮岛技术中，以浮岛为载体，将有净化水质能力的水生植物或经过改良驯化的陆生植物，种植于浮岛载体上，所构建的人工生态浮岛放置于被污染水体的水面，通过植物根系及附着的微生物的吸收、吸附作用，再经过物理、生物、化学一系列反应，使水中大分子有机物及氮磷营养物质得以去除，逐步的实现了水质净化的目的，同时能够提供给人类物种多样化的生态景观。

1、人工浮岛在国内外研究进展

自20 世纪70年代中期以来，国内外利用水生植物修复受污染水体的研究颇多。众多研究和生产实践表明水生植物在清淤护坡、吸收氮磷及其它有毒物质、克制藻类疯长等方面有显著效果。自1979年德国Bestman 开发出第一个人工浮床以来，欧美等发达国家也引进人工浮床技术，并将该技术成功应用于水体生态修复和水域治理领域，达到了水质净化的目的。20世纪后期我国也开始引进人工浮岛技术，主要应用于处理大型湖泊、水库、河道、景观水体等被污染水质。现在许多大型院校在人工浮岛技术的作物筛选、净化机理、处理效果、抑制藻类等方面展开了研究。人工浮岛技术已逐渐为我国学者所接受，应用于我国的水体生态修复项目中，并取得较好的效果。

2、人工浮岛原理

人工浮岛对水体的净化主要依靠浮岛植物的生化作用、根系微生物的吸收与降解作用和水生动物的吸收作用等。

(1)人工浮岛上的植物水生根系发达，拥有巨大的根系表面积，可作为水中微生物生长的固着载体，起到“生物膜载体”的作用，同时水生植物作为整个水生态系统的生产者，其光合作用产生的O2 通过根系溶解到水中，可将水底的污染物氧化分解。浮岛植物会减弱水面上的光照强度，能够降低藻类的光合作用，从根本上遏制其大量生长。水生植物与藻类可产生竞争关系，从而有效抑制藻类的繁殖，水质得到了进一步的净化，得到净化的水质就会降低水华等现象的发生。

(2)人工浮岛水体表面和植物根系巨大的表面积可供细菌、真菌、原生动物等生长，利用微生物的新陈代谢过程，去除水中的污染物。微生物可以吸收利用水中的大分子有机物，使其降解为小分子物质，且有机颗粒物和藻类也能被原生动物所吞噬。

(3)浮岛植物的存在会增加浮岛周围水生动物的数量，水生动物通过食物链控制水生生态系统中其他生物的数量。浮游动物可以吞食水中浮游植物，滤食性动物会滤取水体中的悬浮颗粒物，抑制藻类的过量繁殖，提高水体透明度。人工浮岛可作为水生动植物及鸟类良好的栖息地，有利于增加水体生物多样性，促进自然生态系统恢复。

3、人工浮岛存在的不足

(1)水体净化周期长

人工浮岛的净化过程主要依靠植物的生长吸收和附着在根系的微生物活动，根系微生物数量有限，植物同化氮磷的速度较慢，所以修复水体需要较长时间。现许多大型高校正研究人工浮岛技术与其他技术相结合，使得人工浮岛技术得以广泛推广，以满足工程需要。

(2)受季节温度变化影响大

植物的生长特征受季节影响，温度的高低也会影响微生物的活性，夏季由于温度条件适宜，水质净化能力最好。在我国北方地区，秋季植物衰亡，冬季最低气温在零下35℃以下，植物难以存活。为防止二次污染需要将枯萎植物移出水面，所以秋、冬季节人工浮岛技术无法在北方地区运用。不同植物的生长周期各异，植物长成后需将其收获，防止吸收的氮、磷二次污染。

(3)应用范围有限

污染物浓度、水域面积、水流流速、污染物种类等因素也将限制人工浮岛技术的应用。高浓度污水或有毒污染物质不利于植物、微生物存活，不适合采用人工浮岛技术，必须与其他技术相结合，例如一些污染严重的化工厂、水泥厂等排出的污染物使得植物及微生物难以存活，因此也将限制人工浮岛技术的应用。

4、研究展望

目前，利用水生植物修复富营养化水体是一个重要趋势，也是建设环境友好型社会的一个研究方向，菖蒲、千屈菜、美人蕉等水生植物在净化和改善水质方面得到广泛应用。利用水生植物净化水体具有以下优点:生态环保、成本低见效快、能耗小，回收的植物资源可再利用，并可获得一定经济效益，可以为城市增添景观色彩，利于整体生态环境的恢复。

随着我国环境技术、生物技术和材料技术的不断发展，人工浮岛的净化能力也将会得到提高，该项技术也将更加完善，正是因为这些显著的优越性，人工浮岛技术将在生态环保水处理领域，前景更为广阔。