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生態(tài)浮床是20世紀(jì)80年代在德國(guó)發(fā)明并被廣泛推廣應(yīng)用的人工濕地技術(shù)，對(duì)污染物的去除效果好，尤其在富營(yíng)養(yǎng)化水體治理中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。生態(tài)浮床是利用人工構(gòu)建的浮床浮力承托植物，使高等水生植物或者改良的陸生植物在一個(gè)固定的區(qū)域生長(zhǎng)，由此植物通過(guò)發(fā)達(dá)的根系吸收水吸收氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，降低化學(xué)需氧量(COD);同時(shí)人工營(yíng)造一個(gè)各種動(dòng)物、微生物良好的生長(zhǎng)環(huán)境，為動(dòng)物、微生物的大量生長(zhǎng)繁殖及降解水體的污染物質(zhì)創(chuàng)造必要的條件;另外浮床植物的生長(zhǎng)能抑制藻類大量生長(zhǎng)防止水體富營(yíng)養(yǎng)化，提高水體的自凈能力。目前生態(tài)浮床技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于包括農(nóng)村生活污水處理、城市景觀水體建設(shè)、農(nóng)村養(yǎng)殖廢水及富營(yíng)養(yǎng)水體治理等各方面。浮床植物是利用生態(tài)浮床處理生活污水的核心部分，浮床植物篩選和適應(yīng)性研究、生理生態(tài)、凈化生活污水的機(jī)理及凈化效果等對(duì)于建設(shè)生態(tài)浮床的成敗與否具有重要的意義。

　　1、生態(tài)浮床處理生活污水的優(yōu)勢(shì)

　　1.1 生態(tài)浮床是一種高效的污染水體修復(fù)和治理的技術(shù)

　　生態(tài)浮床是一種植物、動(dòng)物和微生物生存繁衍的載體，浮床植物通過(guò)發(fā)達(dá)的根系一方面吸收或吸附水體中的污染物質(zhì)，另一方面通過(guò)泌氧、根系分泌物等促進(jìn)了動(dòng)物和微生物大量生長(zhǎng)，通過(guò)吸收、吞噬、吸附和分解等功能的共同作用多種途徑降解水體污染物，從而有效地修復(fù)了污染水體。

　　1.2 生態(tài)浮床建設(shè)成本低

　　生態(tài)浮床在污染水體中進(jìn)行原位構(gòu)建，不需要占用其它土地，減少了建造的成本;同時(shí)載體材料多為抗氧化性材質(zhì)，材料來(lái)源廣，價(jià)格成本低，經(jīng)久耐用更換時(shí)間長(zhǎng);密度小質(zhì)量輕，制作簡(jiǎn)單便于運(yùn)輸和組裝，從而使生態(tài)浮床的投資少，建設(shè)成本低。

　　1.3 生態(tài)浮床運(yùn)行管理費(fèi)用少，低能耗

　　生態(tài)浮床無(wú)需專業(yè)的機(jī)械設(shè)備以及化學(xué)藥劑的投入，大大的減少費(fèi)用開(kāi)支;同時(shí)還能夠自動(dòng)適應(yīng)動(dòng)態(tài)變化的水位，運(yùn)行性能穩(wěn)定，可以減少動(dòng)力、能源的消耗，降低了運(yùn)行成本;生態(tài)浮床日常維護(hù)簡(jiǎn)單，無(wú)需投人大量的人力成本進(jìn)行管理。

　　1.4 生態(tài)浮床能產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值

　　利用生態(tài)浮床種植水生經(jīng)濟(jì)作物獲得一定經(jīng)濟(jì)收入，同時(shí)還能夠與水生生物及微生物處于一個(gè)良好的自然生態(tài)平衡環(huán)境，生物種類多樣性，水體活性好，水生生物的產(chǎn)量和質(zhì)量都得到提高，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)價(jià)值就越大，從另一個(gè)角度也就降低了生活污水的治理成本和維護(hù)費(fèi)用。

　　1.5 生態(tài)浮床具有景觀效果

　　生態(tài)浮床應(yīng)用于修復(fù)生活污水，將水體修復(fù)和景觀設(shè)計(jì)相結(jié)合對(duì)所處水體環(huán)境破壞小，同時(shí)改變了原來(lái)周邊環(huán)境的整體印象，美化了當(dāng)?shù)氐乃颦h(huán)境，提升了周圍生活和工作的環(huán)境。

　　2、生態(tài)浮床凈化生活污水的植物功能

　　2.1 對(duì)氮、磷吸收轉(zhuǎn)化和吸附固定

　　生活污水中的氮、磷等是導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要物質(zhì)，同時(shí)也是植物生長(zhǎng)和繁殖所必需的營(yíng)養(yǎng)元素，植物通過(guò)吸收轉(zhuǎn)化這些可利用的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)如物質(zhì)銨態(tài)氮、速效磷等轉(zhuǎn)變?yōu)橹参矬w的組成部分。浮床植物吸收生活污水中銨態(tài)氮和硝態(tài)氮，銨態(tài)氮和硝態(tài)氮在植物體內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)化形成氨基酸等含氮化合物，最后通過(guò)同化作用轉(zhuǎn)化為植物體的組成部分，通過(guò)植物的收割從生活污水處理系統(tǒng)中去除。磷是植物生長(zhǎng)需要的大量元素之一，以正磷酸鹽的形式被植物主動(dòng)吸收，合成植物的ATP等構(gòu)成植物體的組成部分被固定下來(lái)。祝宇慧選用水蔥、千屈菜、水序等8種濕地植物對(duì)污水中總氮和銨態(tài)氮的去除率的污水凈化試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)各植物對(duì)總氮和銨態(tài)氮的去除率高達(dá)80%～90%。定期對(duì)浮床植物進(jìn)行收割不僅可以從生活污水中帶走氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素，同時(shí)回收的植物還有一定經(jīng)濟(jì)價(jià)值，如用作牲畜飼料、食用蔬菜、造紙?jiān)?、燃料等?

　　植物對(duì)水體中氮磷減少的另一種方式是通過(guò)植物根系的吸附固定作用。浮床植物降低水流速度，生活污水中的污染物質(zhì)會(huì)被浮床植物根系吸附，從而降低了污染物質(zhì)的濃度使生活污水得以凈化口。植物對(duì)污染物質(zhì)吸附量的多少與植物根系生物量與形態(tài)有著密切的關(guān)系，不同植物根系的分布范圍也存在明顯的差異。SMITH等利用浮床植物對(duì)酸性礦井廢水中固體物質(zhì)進(jìn)行吸附試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)浮床植物吸附固體物質(zhì)的能力達(dá)2.2kg?m-2。

　　2.2 根系泌氧改變氧化還原條件

　　浮床植物普遍具有發(fā)達(dá)的通氣組織，其莖和根部的細(xì)胞間相互貫通形成一個(gè)通氣系統(tǒng)，植物葉片通過(guò)光合作用產(chǎn)生的氧氣可以通過(guò)這個(gè)系統(tǒng)運(yùn)送到根部，從而改變浮床植物根部的氧化還原條件。植物根系周圍構(gòu)成好氧區(qū)、兼氧區(qū)和厭氧區(qū)，不同的根系環(huán)境條件下生活污水中的污染物質(zhì)轉(zhuǎn)化程度不同，多樣化的條件有利于污染物質(zhì)的分解。付融冰等構(gòu)建蘆葦濕地處理富營(yíng)養(yǎng)化的河水時(shí)發(fā)現(xiàn)蘆葦根系泌氧從而使根系表面的氧化能力顯著高于周邊水體。水生植物根系的好氧區(qū)硝化亞硝化作用，同時(shí)其厭氧區(qū)反硝化作用，為污染物質(zhì)的多樣化降解提供了必要場(chǎng)所。凌云等發(fā)現(xiàn)蘆葦泌氧作用形成的根際好氧區(qū)域的硝化亞硝化作用明顯高于非根際。

　　2.3 根系微生物的吸收轉(zhuǎn)化

　　生活污水中污染物質(zhì)的降解與浮床植物根系微生物的吸收轉(zhuǎn)化有很大的關(guān)系。浮床植物發(fā)達(dá)的根系具有巨大的表面積，可以為各種微生物和水中懸浮態(tài)污染物提供良好的載體。浮床植物根系區(qū)域微生物的種類和數(shù)量大于非根際區(qū)域，此區(qū)域?yàn)槲⑸锏纳婧蜕L(zhǎng)繁殖提供了附著基質(zhì)和棲息場(chǎng)所。大量的微生物一方面通過(guò)吸收同化降解污染物質(zhì)轉(zhuǎn)化自身的生物組成部分。如周元清等發(fā)現(xiàn)水芹根是固氮菌與氨化菌、硝化菌、亞硝化菌和反硝化菌等氮循環(huán)細(xì)菌種類和數(shù)量非常多，主要通過(guò)水芹的吸收同化和氮循環(huán)細(xì)菌的生物脫氮降低污染水體的氮含量。微生物對(duì)污染物質(zhì)的降解另一個(gè)方面是通過(guò)微生物自身的活動(dòng)完成脫氮除磷的過(guò)程，如氮的去除主要靠微生物的硝化與反硝化作用來(lái)完成。植物根系泌氧在根系周圍形成好氧區(qū)、兼氧區(qū)、厭氧區(qū)的微環(huán)境，相應(yīng)生長(zhǎng)和繁殖對(duì)應(yīng)的各種好氧、兼氧、厭氧的微生物。唐瑩瑩等研究發(fā)現(xiàn)空心菜根際的氮循環(huán)細(xì)菌、硝化菌、氧化菌、亞硝化菌等的數(shù)量和種類明顯高于空白對(duì)照，硝化菌和反硝化菌集中分布位置不同。由不同植物組合的生態(tài)浮床可以提高根際微生物群落的多樣性，促進(jìn)了生態(tài)浮床對(duì)污染物質(zhì)降解，如魏成等發(fā)現(xiàn)美人蕉、蘆葦和旱傘草組合系統(tǒng)對(duì)污染物的COD、BOD、TN和TP去除明顯高于單一植物構(gòu)成的處理單元。

　　2.4 根系分泌物的促進(jìn)降解作用和抑藻作用

　　浮床植物在生長(zhǎng)過(guò)程中能夠分泌有機(jī)酸、糖類、氨基酸、酶等，根系分泌物能夠促進(jìn)污染物的降解。一方面根系分泌物能夠改變植物根際物理、化學(xué)及生物學(xué)特性，如有機(jī)酸通過(guò)對(duì)根際難溶性養(yǎng)分的pH變化、配位交換及還原作用等提高了根際養(yǎng)分的有效性，增加了植物對(duì)根際氮、磷營(yíng)養(yǎng)元素的吸收，在植物根際微生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)遷移和調(diào)控起了重要的作用，從而促進(jìn)了浮床植物對(duì)生活污水中污染物的降解。吳振斌等研究水生植物根際脲酶的活性與污水凈化效果的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)脲酶的活性與總氮的去除率具有顯著正相關(guān)關(guān)系。江福英等發(fā)現(xiàn)美人蕉、香蒲、垂穗莎草、玉帶草的根際比非根際能夠分泌更多的酶脲酶、磷酸酶、硝酸還原酶、亞硝酸還原酶等。另一方面根系分泌物創(chuàng)造了植物根際特殊的微環(huán)境，同時(shí)為微生物的生長(zhǎng)提供碳源等營(yíng)養(yǎng)和能量物質(zhì)，在生活污水充足的氮、磷等條件下促進(jìn)了根際微生物的種類和數(shù)量的大量增加，微生物的生長(zhǎng)和代謝活動(dòng)促進(jìn)了植物根際對(duì)生活污水中污染物質(zhì)的降解。另外根系分泌物還具有一定的抑藻作用，在減少藻類的生長(zhǎng)防止水體富營(yíng)養(yǎng)化方面起到一定的作用。NAKAI等研究發(fā)現(xiàn)浮床植物旱傘草、風(fēng)車草及美人蕉的根系分泌物能夠抑制藍(lán)綠藻的大量生長(zhǎng)，黃花鸞尾、金錢(qián)蒲、水燭、水蔥和蘆葦根系等能夠分泌抑制銅綠微囊藻生長(zhǎng)的物質(zhì)，以及水燭、水蔥和蘆葦根系分泌能夠抑制藍(lán)綠藻生長(zhǎng)的物質(zhì)。

　　3、生態(tài)浮床植物的篩選

　　生態(tài)浮床對(duì)生活污水中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收作用、根系附著微生物對(duì)污染物的降解能力，與植物的種類、生長(zhǎng)速度、生物量的大小、光合作用、呼吸作用及向水體泌氧能力等密切相關(guān)。浮床凈化的主體是浮床植物，因此生態(tài)浮床植物的篩選非常重要。植物篩選時(shí)需要考慮的因素主要有以下4個(gè)方面。

　　3.1 選擇去污效果好、耐污染能力強(qiáng)的植物

　　生態(tài)浮床主要目的是去除生活污水中的氮、磷等污染物質(zhì)，因而選擇去污效果好、耐污染能力強(qiáng)的植物作為首選植物。目前主要常用的浮床植物有水雍菜、空心蓮子草、狐尾藻等。這些植物通常具有發(fā)達(dá)的根系，生長(zhǎng)速度快，生物量大。

　　3.2 選擇具有一定景觀效果的植物

　　生態(tài)浮床在處理生活污水的同時(shí)還選擇具有一定景觀效果的植物進(jìn)行搭配，起到美化環(huán)境的作用。常用的景觀植物有水生美人蕉、菖蒲、鳶尾等。

　　3.3 選擇具有一定經(jīng)濟(jì)價(jià)值的植物

　　浮床植物在處理生活污水后，為防止植物腐爛后帶來(lái)二次污染，其后續(xù)處理也是植物選擇的一個(gè)重要條件。選擇具有一定的食用價(jià)值、藥用價(jià)值、觀賞價(jià)值等經(jīng)濟(jì)價(jià)值的植物更容易被人們接受。常用于生態(tài)浮床的經(jīng)濟(jì)價(jià)值的植物有水雍菜、水芹、澤瀉等。

　　3.4 選擇能夠在冬季生長(zhǎng)的植物進(jìn)行組合配置

　　植物生長(zhǎng)具有明顯的季節(jié)性，大多數(shù)植物在冬季枯萎死亡，使生態(tài)浮床處理生活污水不能常年穩(wěn)定的運(yùn)行，因而考慮秋冬季節(jié)溫度低、生態(tài)浮床植物的越冬問(wèn)題，常選擇冬季能夠生長(zhǎng)的植物進(jìn)行組合配置，常用的植物種類有西伯利亞鳶尾、酸模、水芹等。根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn)和生活污水的處理要求選擇合適的植物組合作為生態(tài)浮床植物，如果主要考慮生活污水的去污效果常選用“狐尾藻+酸?！苯M合模式等;如主要考慮生態(tài)浮床與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)、美化環(huán)境等景觀效果則可以選用“美人蕉+常綠鳶尾”組合模式等;如主要考慮浮床植物的經(jīng)濟(jì)效益常用“水雍菜+水芹”組合模式，具體選用什么類型的植物組合方式可以根據(jù)實(shí)際情況，因地制宜選擇適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境、去污能力強(qiáng)的植物作為備選植物。

　　4、結(jié)論

　　生態(tài)浮床技術(shù)逐漸被廣泛用于農(nóng)村生活污水處理工程中，根據(jù)浮床植物在生活污水處理中的功能作用、生活污水的特點(diǎn)及周邊環(huán)境協(xié)調(diào)的要求，因地制宜選用去污能力強(qiáng)、具有一定的景觀效果和經(jīng)濟(jì)效益的植物進(jìn)行組合構(gòu)建生態(tài)浮床，同時(shí)考慮植物生長(zhǎng)的季節(jié)特點(diǎn)使生態(tài)浮床在農(nóng)村生活污水處理中發(fā)揮巨大的作用。