CN104276662B

CN104276662B - 植物浮床净化富营养化景观水体的方法

Info

Publication number: CN104276662B
Application number: CN201410471516.4A
Authority: CN
Inventors: 樊开青; 朱晓彦; 姚委
Original assignee: Jiangsu Polytechnic College of Agriculture and Forestry
Current assignee: Jiangsu Polytechnic College of Agriculture and Forestry
Priority date: 2014-09-16
Filing date: 2014-09-16
Publication date: 2016-08-24
Anticipated expiration: 2034-09-16
Also published as: CN104276662A

Abstract

本发明一种植物浮床净化富营养化景观水体的方法，该方法为：首先根据景观水体的实际污染情况选择浮床物种；将选择好的物种去土洗净后将各植物的叶片剪成高约30～40cm，带入实验室水培10天后选择生长情况良好、长势较为均匀的健壮植株；采用聚苯乙烯泡沫板作为浮床载体，在泡沫板上等间距开孔，隔孔定植健壮植株；于4～5月将浮床植株放入试验水体中,种植面积约为水面面积的50－60%，水温18～32℃；种植后对植株根部浸入水中，充分展开。采用本发明后，原富营养化水体经浮床栽培的植株进行修复后，水体中DO含量随时间呈现缓慢下降趋势，TP、NH₃‑N、COD等指标随时间呈现明显的上升趋势，使得水质有了明显改善。

Description

植物浮床净化富营养化景观水体的方法

技术领域

本发明属于水体净化领域，尤其涉及一种植物浮床净化富营养化景观水体的方法。

背景技术

近年来，随着人们对居住环境的要求不断提高，景观水体的建造已成为城市建设和房地产开发中被关注的热点。营造景观的常见水体形式有天然湖泊、各大中城市公园内的人造湖泊、景观河道、与房地产开发相配套的人造景观湖、喷泉、叠流、瀑布等。景观水体生态环境的改善对提升人居环境起着至关重要的作用。

由于景观水体自身的特点以及各种外因的干扰，其受污染状况不容乐观，据统计，全国有93%的公园水体遭到不同程度的污染，水体发臭和富营养化现象严重，有的甚至已成为景观死角，给游客带来视觉上的污染，并对整个环境的生态平衡造成了一定影响。

笔者曾对江苏句容市10处景观水体包括8个住宅小区水景和2个城市公园人工景观湖进行了调查。通过调查发现景观水体设计者，一般只考虑到景观效果和文化表现，较少考虑水质保持的问题，致使多数景观水体的水质状况较差。在所调查的10处景观水体中，多数景观水体为静止或流动性差的缓流水体，由于水深较浅、自净能力弱，水体内的物质很难输出，水体中细菌大量繁殖，必将导致水体富营养化，使水体丧失景观功能；再加上生物多样性差，加大了水体水质保持的难度。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种净化效果好的植物浮床净化富营养化景观水体的方法。

为了实现本发明的目的，本发明的技术方案为：一种植物浮床净化富营养化景观水体的方法，该方法包括以下步骤：

（1）浮床物种的选择；选择适宜水质条件生长的本地多年生水生植物；

（2）将选择好的物种去土洗净后将各植物的叶片剪成高约30～40cm，带入实验室水培10天后选择生长情况良好、长势较为均匀的健壮植株；

（3）采用聚苯乙烯泡沫板作为浮床载体，在泡沫板上等间距开孔，隔孔定植步骤（2）得到的健壮植株；将浮床置于水面，浮床开孔的大小根据植株而定，确保植株根部浸入水中，而不淹没第一分枝；

（3）于4～5月将浮床植株放入需处理的水体中, 所述水体面积约为1500cm²，种植面积约为水面面积的50－60%，植株根部浸没在水体中为宜；水温18～32℃；

（4）种植后对植株进行常规管理。

步骤（1）中，所述浮床物种为花叶芦竹、香蒲、鸢尾、再力花和黄菖蒲。这些物种具有较强的耐污、治污和净化潜能；根系发达、生物量大、繁殖能力强；具有景观观赏价值的特点。

步骤（2）中，所述实验室的水培方法为：去土洗根后剪去老根、黄叶，叶片剪成高约30～40cm，使用提前放置一天后自来水进行水培，依据各植物特性选取光照，置于通风处。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点在于：采用本发明方法后，原富营养化水体经浮床栽培的植株进行修复后，水体中DO含量随时间呈现缓慢下降趋势，TP、NH₃-N 、COD等指标随时间呈现明显的上升趋势，使得水质有了明显改善。种植后，植株通过浮床定植，在生长旺盛期也不会出现疯长盖住水面便于管理；植株在生长旺盛期种植，经过夏季高温生长速度快，根系具有较强的耐寒性。

附图说明

图1为本发明中各试验组水体中DO的变化动态比较；

图2为本发明中各浮床植物对TP的去除效果；

图3为本发明中各浮床植物对氨氮的去除效果；

图4为本发明中各浮床植物对COD的去除效果。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。

实施例1：

一种植物浮床净化富营养化景观水体的方法，该方法包括以下步骤：

1）浮床物种的选择；选择适宜水质条件生长的本地多年生水生植物；所述浮床物种选用花叶芦竹、香蒲、鸢尾、再力花和黄菖蒲。

（2）将选择好的物种去土洗净后将各植物的叶片剪成高约30～40cm，带入实验室水培10天后选择生长情况良好、长势较为均匀的健壮植株；上述实验室的水培方法为：去土洗根后剪去老根、黄叶，叶片剪成高约30～40cm，使用提前放置一天后自来水进行水培，依据各植物特性选取光照，置于通风处。

（3）采用聚苯乙烯泡沫板作为浮床载体，在泡沫板上等间距开孔，隔孔定植步骤（2）得到的健壮植株；将浮床置于水面，浮床开孔的大小根据植株而定，确保植株根部浸入水中，而不淹没植株上的第一分枝；

（4）种植后对植株进行常规管理。

下面通过试验来进一步产生选用本发明方法所带来的有益效果。

试验例：

1、试验材料

试验所用花叶芦竹、香蒲、鸢尾、再力花和黄菖蒲等五种植物均购自花卉市场的土培苗，去土洗净后将各植物的叶片剪成高约30～40cm，带入实验室水培10天后选择生长情况良好、长势较为均匀的健壮植株进行试验。

2、试验方法

为保持自然光照模拟景观水体的自然条件，采用室外模拟的方式进行。试验容器选用长40cm，宽40cm，高35cm 的塑料水箱，加入水样至水深25cm处，采用聚苯乙烯泡沫板作为浮床载体，在泡沫板上等间距开孔，隔孔定植植物。共设置6个试验组，第1 组为空白对照组, 只有浮床而无植物的水箱，第2～6 组浮床上分别定植花叶芦竹、香蒲、鸢尾、再力花和黄菖蒲。于2013年4～5月进行为期32天的试验，试验期间水温18～32℃ , 平均水温为25℃，水温适合植物和藻类生长。试验过程中由于植物的蒸腾作用、光合作用、水分蒸发以及取样监测会减少试验箱中的水量，定期补充原水以消除水分蒸发损失对试验效果的影响^[11-13] 。

3、监测项目及方法

试验原水取自句容市某人工景观湖，取样点根据景观湖的具体情况选择湖的西、中、东三个点，并取其混合水样值，水样初始水质见表1所示（由表1 可知原水总磷(TP)和氨氮（NH₃-N）浓度较高，有较严重的富营养化趋势）。各试验箱的浮床上定植植物后，每隔3～4天在水面以下10cm处取样分析水体中的溶解氧( DO)、化学耗氧量(COD)、总磷(TP) 和氨氮（NH₃-N）含量，每次做2组平行实验，取其平均值。

表1 供试原水水质单位：mg/L

各项指标的分析方法参照《水和废水监测分析方法》（第四版）。溶解氧(DO)采用碘量法，化学耗氧量(COD) 采用重铬酸钾法，总磷(TP) 采用钼酸铵分光光度法，氨氮（NH₃-N）采用纳氏试剂分光光度法。

4、结果与分析

4.1 浮床植物对水体中DO的改善情况

溶解氧（DO）是水体评价的一个重要指标，无污染的天然水体中的DO含量一般接近饱和，水体受污染后会导致DO含量降低。DO的高低会直接影响水生生物的生长和水体中氮、磷、化学需氧量等水质指标的高低，并将最终影响到水体的自净能力。五种浮床植物组及空白对照组水体中DO含量的变化情况如图1所示。

由图1可知，空白对照组DO含量从监测初期7.3mg/L开始一直缓慢下降，没有出现波动，这或许是由于温度慢慢升高，水中的含氧量也再慢慢减少，在25天后溶解氧接近3mg/L，已接近地表水环境质量标准 (GB3838-2002) Ⅳ类水质标准，水质逐渐恶化。整个试验期间五种浮床植物组由于植物的光合作用以及呼吸作用，根系周围呈现好氧状态^[11]，使水体DO值均比无植物的对照组要高，且情况较为稳定，对水体含氧量提高起到了积极的作用，但由于水体中溶解氧的来源比较多，故在此不进行详细的影响率的比较。

4.2 五种浮床植物修复效果的比较

各浮床植物对TP、NH₃-N 和COD的去除率分别见图2、3、4。

氮、磷是植物生长必须的主要营养盐，是引起水体富营养化得主要因素，整个试验期间空白对照组NH₃-N和TP浓度一直呈上升趋势。由图2、3可知，五种浮岛植物在试验培养期间内，对水体的氮、磷含量均有很好的抑制作用，整体看来，不同的植株对水体NH₃-N 和TP的影响趋势是相似的，但去除能力表现为一定的差异。根据图2，在试验前半阶段对TP的去除率大小依次为再力花>鸢尾>香蒲>黄菖蒲>花叶芦竹，试验第13天后，各试验组对TP的去除率均达到了很高的水平，都在50%以上，水TP浓度均达到了地表水环境质量标准Ⅲ类以上水质标准；后期黄菖蒲的去除率出现了小幅的下降，花叶芦竹的去除率出现了小幅的上升，其中对总磷修复效果最好的植物是再力花，在整个试验过程中再力花均保持良好的长势和较高且稳定的去除率，最高达到了91.3%。

水中的NH₃-N浓度除了受外来污染物的影响，还与水体的pH和水中微生物的影响有关。根据图3，五种浮岛植物在试验培养期间内，对水体的NH₃-N含量均有很好的去除效果，其中黄菖蒲和再力花的去除效果相对较好，去除率最高分别达到了94.8%和92.2%。

化学需氧量（COD）是反映水体有机污染的一项重要指标。试验期间空白对照组COD值是缓慢升高的，各浮床植物对COD的净化能力相对于TP和NH₃-N弱，是由于各植物对COD的降解主要依靠植物根区微生物的活动来完成，降解过程受水体温度、DO、水体微生物的种类及数量等多种因素的影响^[11]。由图4可知，在试验的前阶段各浮岛植物对COD的去除率增幅较缓，约在一周后对水体中的COD的去除效果增幅增大，对COD去除率大小依次排序为: 香蒲＞花叶芦竹＞黄菖蒲＞鸢尾＞再力花。其中对COD的净化能力相对较强的是香蒲和花叶芦竹，去除率最高分别为40.2%和38.4%。

4.3 结论

通过对江苏句容市有景观水体的住宅小区和城市公园人工景观湖的实地调查，并以某人工景观湖为对象，对其水质状况进行监测，结果表明DO含量随时间呈现缓慢下降趋势，TP、NH₃-N 、COD等指标随时间呈现明显的上升趋势。而经浮床栽培的香蒲、黄菖蒲、鸢尾、再力花和花叶芦竹进行修复后，水质有了明显改善。其中，再力花的长势最为明显，其根系的生长程度极为发达，其所在的试验箱内的水也最为透明。各植物对受污染景观水体DO含量的提高都起到了积极作用，对水体中的TP、NH₃-N 和COD均有明显的去除效果，并存在一定的差异，其中对TP净化效果最好的是再力花，对NH3-N净化效果较好的是黄菖蒲和再力花，各植物对COD的净化能力相对于TP和NH₃-N弱，对COD的净化能力相对较强的是香蒲和花叶芦竹。

各植物都具有一定的景观价值，在工程实践中可根据景观水体的实际污染情况，选择不同类型的浮床植物进行修复。上述实施例是本发明的优选实施方式，对于具有较强的耐污、治污和净化潜能；根系发达、生物量大、繁殖能力强；具有景观观赏价值、并且适宜水质条件生长的本地多年生水生植物均应认为是本发明的保护范围。

Claims

1.一种植物浮床净化富营养化景观水体的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)浮床物种的选择；选择适宜水质条件生长的本地多年生水生植物；

(2)将选择好的物种去土洗净后将各植物的叶片剪成高30～40cm，带入实验室水培10天后选择生长情况良好、长势较为均匀的健壮植株；

(3)采用聚苯乙烯泡沫板作为浮床载体，在泡沫板上等间距开孔，隔孔定植步骤(2)得到的健壮植株；将浮床置于水面，浮床开孔的大小根据植株而定，确保植株根部浸入水中，而不淹没第一分枝；

(4)于4～5月将浮床植株放入需处理的水体中,所述水体面积为1500cm²，种植面积为水面面积的50～60％，植株根部浸没在水体中为宜；水温18～32℃；

(5)种植后对植株进行常规管理；

步骤(1)中，所述浮床物种为花叶芦竹、香蒲、鸢尾、再力花和黄菖蒲。

2.根据权利要求1所述的植物浮床净化富营养化景观水体的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述实验室的水培方法为：将所选物种去土洗根后剪去老根、黄叶，叶片剪成高30～40cm，使用提前放置一天后自来水进行水培，依据各植物特性选取光照，置于通风处。