CN104628142A - 一种利用水生植物与滨岸植被的水体净化方法 - Google Patents

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韩玉国
周玥
张梦
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Abstract

本发明提供一种利用水生植物与滨岸植被的水体净化方法，所述方法包括：获取待净化水域的滨岸信息和水体信息；根据所述滨岸信息和水体信息在待净化水域滨岸种植滨岸植被，在待净化水域浅水区种植水生净化植物，所述滨岸植被包括灌木和旱生草本植物，所述灌木包括月季和连翘中的至少一种，所述旱生草本植物包括狼尾草和南荻中的至少一种，所述水生净化植物包括挺水植物、浮水植物和沉水植物中的至少一种。通过利用滨岸植被生长吸收滨岸土壤和地表径流中的营养物质，对水体进行净化，并利用水生净化植物吸收水体中的营养物质，实现待净化水域与滨岸的协同净化，充分考虑到滨岸生态对水体净化的影响，从而更加全面有效的对水体进行净化。

Description

一种利用水生植物与滨岸植被的水体净化方法
技术领域
本发明涉及生物水体净化技术领域，特别是指一种利用水生植物与滨岸植被的水体净化方法。
背景技术
近年来，随着人类生活水平的提高和物质的发展，水污染已成为当今世界范围内普遍存在的问题，植物净化在治理水体环境和污染方面得到了广泛的重视，但在利用植物进行水体治理和净化过程中，通常水生植物对水体进行净化，没有充分考虑待净化水域周边环境和植物对水体净化造成的影响，从而使得水体净化不够全面综合。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种利用水生植物与滨岸植被的水体净化方法，全面综合的对待净化水域的水体进行净化。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种利用水生植物与滨岸植被的水体净化方法，所述方法包括：
获取待净化水域的滨岸信息和水体信息；
根据所述滨岸信息和水体信息在待净化水域滨岸种植滨岸植被，在待净化水域浅水区种植水生净化植物，所述滨岸植被包括灌木和旱生草本植物，所述灌木包括月季和连翘中的至少一种，所述旱生草本植物包括狼尾草和南荻中的至少一种，所述水生净化植物包括挺水植物、浮水植物和沉水植物中的至少一种。
优选的，所述根据所述滨岸信息和水体信息在待净化水域滨岸种植滨岸植被，包括：
获取滨岸植被生长特征数据和水体净化数据；
利用所述滨岸植被生长特征数据和水体净化数据与所述滨岸信息和水体信息进行分析匹配确定滨岸植被种植参数；
根据所述滨岸植被种植参数在待净化水域滨岸种植滨岸植被。
优选的，所述滨岸植被种植参数包括滨岸植被宽度、株距行距、滨岸植物组合方式和滨岸植物配置比例中的至少一种。
优选的，所述灌木和旱生草本植物的种植比例为2～5：5～8。
优选的，所述旱生草本植物种植在滨岸靠近待净化水域的一侧。
优选的，所述滨岸信息包括滨岸土壤信息、滨岸气候信息和滨岸地形信息，所述滨岸土壤信息包括全氮含量、全磷含量、氨氮含量、速效磷含量、有机质含量中的至少一项；所述水体信息包括水体质量信息和水体环境信息，所述水体质量信息包括水体pH值、硝氮含量、氮含量、磷含量、氧溶解度、化学需氧量和生化需氧量中的至少一项，所述水体环境信息包括水体温度、水体光照和水体上方风力中的至少一项。
优选的，所述水生净化植物的种植覆盖度为20％至40％。
优选的，所述水生净化植物的种植覆盖度为30％。
优选的，当所述水生净化植物包括挺水植物、浮水植物和沉水植物时，所述挺水植物种植比例为3～4，所述浮水植物种植比例为1～3，所述沉水植物的种植比例为2～4。
优选的，所述挺水植物包括芦苇、香蒲和菖蒲中的至少一种，所述浮水植物包括浮萍，所述沉水植物包括金鱼藻和菹草中的至少一种。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，通过获取待净化水域的滨岸信息和水体信息，并根据所述滨岸信息和水体信息在待净化水域滨岸种植滨岸植被，在待净化水域浅水区种植水生净化植物，能够利用滨岸植被生长吸收滨岸土壤和地表径流中的营养物质，对水体进行净化，并利用水生净化植物吸收水体中的营养物质，实现待净化水域与滨岸的协同净化，充分考虑到滨岸生态对水体净化的影响，从而更加全面有效的对水体进行净化。
附图说明
图1为本发明实施例的利用水生植物与滨岸植被的水体净化方法流程图；
图2为本发明实施例的利用水生植物与滨岸植被的水体净化方法的滨岸植被种植流程图；
图3为本发明实施例的利用水生植物与滨岸植被的水体净化方法的水生净化植物种植流程图；
图4为本发明实施例的利用水生植物与滨岸植被的水体净化方法的滨岸植被与水生净化植物种植流程图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
如图1所示，本发明实施例的一种利用水生植物与滨岸植被的水体净化方法，所述方法包括：
步骤101：获取待净化水域的滨岸信息和水体信息。
其中，可以获取或检测待净化水域全年的滨岸信息和水体信息，获取全年最高值和全年最低值，并对全年的滨岸信息和水体信息取平均值，得到年平均滨岸信息和水体信息，获取月最高值和月最低值，并对每个月的滨岸信息和水体信息取平均值，得到月平均滨岸信息和水体信息。所述滨岸信息可以包括滨岸土壤信息、滨岸气候信息和滨岸地形信息，所述滨岸土壤信息可以包括全氮含量、全磷含量、氨氮含量、速效磷含量、有机质含量中的至少一项；所述水体信息可以包括水体质量信息和水体环境信息，所述水体质量信息可以包括水体pH值、硝氮含量、氮含量、磷含量、氧溶解度、化学需氧量和生化需氧量中的至少一项，所述水体环境信息可以包括水体温度、水体光照和水体上方风力中的至少一项。
步骤102：根据所述滨岸信息和水体信息在待净化水域滨岸种植滨岸植被，在待净化水域浅水区种植水生净化植物，所述滨岸植被包括灌木和旱生草本植物，所述灌木包括月季和连翘中的至少一种，所述旱生草本植物包括狼尾草和南荻中的至少一种，所述水生净化植物包括挺水植物、浮水植物和沉水植物中的至少一种。
其中，滨岸植被通过吸收滨岸土壤中的养分和滨岸地表径流中的营养物质实现水体的净化，具体的，滨岸植被能够在地表径流流经时减小径流流速，由于径流流速减小，从而使地表径流中的氮元素和磷元素进入水体时，颗粒态氮元素和磷元素沉降在滨岸植被所在区域内。
滨岸植被所在滨岸水分充足，土壤结构疏松，有利于溶解态氮元素向更深层土壤渗透，降低了地表径流中可溶性氮元素的含量；地表径流中氮元素通过灌木和旱生草本植物吸收转换、微生物固氮以及细菌的反硝化作用来移除，灌木和旱生草本植物的根、茎、叶能吸收溶解态氮，从而对地表径流氮元素进行吸收、转换，以实现水体的净化；在厌氧型微生物的作用下硝态氮通过反硝化作用转换成分子态氮，并释放到空气中，从而去除河岸带生态系统中氮元素。
地表径流中的磷元素通常以悬浮态和溶解态两种形式存在，可溶性磷一部分被灌木、旱生草本植物和微生物同化并吸收，然后进入土壤层，另一部分磷元素被枯落物和腐殖质吸收，最终剩余的磷元素进入地下水，悬浮态磷随着地表径流中的其他悬浮物在滨岸植被上沉积而去除，在悬浮态磷的去除过程中，滨岸植被的吸附和拦截起到很大的作用。
本发明实施例的利用水生植物与滨岸植被的水体净化方法，滨岸植被的水体净化情况如表1所示：
滨岸植被种植宽度为3m，滨岸进水流量0.173L/s，流速0.7m/s，测试时间30天。
表1 滨岸植被水体净化情况
径流 泥沙 总氮 总磷
拦截率 86％ 94％ 92％ 97％
从表1中可以看出，通过在待净化水域滨岸种植滨岸植被，能够有效拦截滨岸附近的地表径流，并吸收地表径流中的氮元素和磷元素。
本实施例中，通过在待净化水域滨岸种植滨岸植被，能够在吸收滨岸土壤中营养成分的同时有效阻止地表径流，并通过种植的灌木和旱生草本植物吸收地表径流和沉降下来的地表径流中的氮元素、磷元素等营养物质，有效解决了水体富营养化问题。
所述旱生草本植物可以种植在滨岸靠近待净化水域的一侧，所述灌木和旱生草本植物的种植比例可以为2～5：5～8，优选的可以为1∶2、1∶3或1∶4，灌木和旱生草本植物的种植比例可以根据需要进行设定，优选的，可以根据滨岸信息和水体信息进行设定。所述水生净化植物的种植覆盖度为20％至40％，优选的，所述水生净化植物的种植覆盖度可以为30％。所述挺水植物包括芦苇、香蒲和菖蒲中的至少一种，所述浮水植物包括浮萍，所述沉水植物包括金鱼藻和菹草中的至少一种。当所述水生净化植物包括挺水植物、浮水植物和沉水植物时，所述挺水植物种植比例为3～4，所述浮水植物种植比例为1～3，所述沉水植物的种植比例为2～4，浅水区的水深范围可以为30cm-1.5m。
水生净化植物进行光合作用，根系释放氧气，使根系周边形成厌氧和好氧区，为微生物活动提供条件，进而加速硝化、反硝化、氨化作用，便于水生净化植物吸收与利用；水生净化植物生长吸收了水中营养物质，抑制了水中浮游藻类疯长，同时释放抑制藻类生长的物质，迫使藻类死亡。水生净化植物包括挺水植物、浮水植物和沉水植物，通过挺水、浮水和沉水不同层次的水生净化植物共同生长，综合协同对待净化水域的水体进行净化，全面高效的解决水体富营养化问题。优选的，可以根据所述水体信息在待净化水域浅水区种植水生净化植物。
具体的，挺水植物根系发达，可直接吸收利用水中物质，同时富集有机物于根系周边；种植挺水植物降低水流速度，使悬浮颗粒沉降；植物进行光合作用，根系释放氧气，使根系周边形成厌氧和好氧区，为微生物活动提供条件，进而加速硝化、反硝化作用，便于水生植物吸收与利用。浮水植物直接吸收水中的营养物质；浮水植物根系周边为微生物代谢提供环境并向水中释放氧气。沉水植物整株生长在水底，能够白天进行光合作用，向水中释放氧气。本发明的利用水生植物与滨岸植被的水体净化方法，通过获取待净化水域的滨岸信息和水体信息，并根据所述滨岸信息和水体信息在待净化水域滨岸种植滨岸植被，在待净化水域浅水区种植水生净化植物，能够利用滨岸植被生长吸收滨岸土壤和地表径流中的营养物质，对水体进行净化，并利用水生净化植物吸收水体中的营养物质，实现待净化水域与滨岸的协同净化，充分考虑到滨岸生态对水体净化的影响，从而更加全面有效的对水体进行净化。
如图2所示，本发明实施例的一种利用水生植物与滨岸植被的水体净化方法，根据所述滨岸信息和水体信息在待净化水域滨岸种植滨岸植被包括：
步骤201：获取滨岸植被生长特征数据和水体净化数据。
其中，滨岸植被生长特征数据包括生长温度、生长光照强度、生长湿度、生长密度、土壤养分、适宜生长水质环境等；所述滨岸植被水体净化数据包括：磷元素吸收率，氮元素吸收率等。
步骤202：利用所述滨岸植被生长特征数据和水体净化数据与所述滨岸信息和水体信息进行分析匹配确定滨岸植被种植参数，所述滨岸植被种植参数包括滨岸植被宽度、株距行距、滨岸植物组合方式和滨岸植物配置比例中的至少一种。
其中，滨岸植被宽度可以为3米、4米或5米等，灌木株行距可以为0.5*1米、0.7*1.2米、1*1.5米等，草本植物行距10厘米，滨岸植物组合方式可以为月季和狼尾草、连翘和南荻等，滨岸植物配置比例中灌木和旱生草本植物的种植比例可以为1∶2、1∶3或1∶4。
步骤203：根据所述滨岸植被种植参数在待净化水域滨岸种植滨岸植被。
本实施例中，通过将滨岸植被生长特征数据和水体净化数据与所述滨岸信息和水体信息进行分析匹配确定滨岸植被种植参数，能够充分考虑滨岸信息和水体信息与滨岸植被生长特征和水体净化特征对水体净化产生的影响，从而种植净化效率更高、净化效果更全面的滨岸植被，有效提高了水体净化能力。
如图3所示，本发明实施例的一种利用水生植物与滨岸植被的水体净化方法，根据所述滨岸信息和水体信息在待净化水域滨岸种植水生净化植物包括：
步骤301：获取每种水生净化植物的生长特征数据。
其中，生长特征数据包括水生净化植物生长影响因素数据和净化植物营养物质吸收数据，生长影响因素数据例如，水生净化植物的生长温度、生长光照强度、生长湿度、适宜生长水质环境等；营养物质吸收数据例如，氮吸收率、磷吸收率、养分吸收率等。
步骤302：根据所述水体信息利用所述生长特征数据设置水生净化植物种类和种植覆盖度。
其中，可以将水体信息与生长特征数据进行匹配，例如，将水体信息中的pH值、硝氮含量、氮含量、磷含量、氧溶解度、化学需氧量和生化需氧量与每种水生净化植物的生长条件进行匹配，并根据水体信息中的相关污染物浓度(例如，硝氮含量、氮含量、磷含量、化学需氧量和生化需氧量等)与水生净化植物的水体净化特点进行匹配确定水生净化植物的种类、搭配及种植密度。例如，所述挺水植物种植比例为3～4，所述浮水植物种植比例为1～3，所述沉水植物的种植比例为2～4。优选的，所述挺水植物、浮水植物与沉水植物的种植比例为5∶2∶3。
优选的，当所述挺水植物包括芦苇、香蒲和菖蒲时，芦苇、香蒲和菖蒲的种植比例为3∶3∶4。
当所述沉水植物包括金鱼藻和菹草时，所述金鱼藻种植比例为3～5，所述菹草的种植比例为5～7。优选的，当所述沉水植物包括金鱼藻和菹草时，所述金鱼藻与菹草的种植比例为4∶6。
本实施例中，在不同的层次利用一种或多种水生净化植物交互作用，实现多层次多种类全面水体净化，有效去除水体多余的营养物质，并美化了环境，针对不同种类水生净化植物的生长习性(即生长影响因素数据)和水体净化特点(即营养物质吸收数据)种植水生净化植物，从而适应了不同的生长环境和待净化水域水质。
如图4所示，本发明实施例的一种利用水生植物与滨岸植被的水体净化方法，所示根据所述滨岸信息和水体信息在待净化水域滨岸种植滨岸植被，在待净化水域浅水区种植水生净化植物，包括：
步骤401：获取滨岸植被和水生净化植物的生长特征数据和水体净化数据。
步骤402：利用所述滨岸植被和水生净化植物的生长特征数据和水体净化数据与所述滨岸信息和水体信息进行分析匹配，确定滨岸植被和水生净化植物的种植参数。
步骤403：根据所述滨岸植被和水生净化植物的种植参数种植述滨岸植被和水生净化植物。
本发明实施例的利用水生植物与滨岸植被的水体净化方法，水体净化效果如表2至4所示，测试时间为3个月：
表2 滨岸植被种植情况
表3 水生净化植物种植情况
植被 密度
香蒲 8株/m2
浮萍 5％(覆盖度)
金鱼藻 10芽/m2
表4 水体净化情况
总氮 硝氮 总磷 磷酸根 COD
进水(mg/L) 78.17 2.74 4.74 2.91 44.41
出水(mg/L) 43.42 0.79 2.46 0.59 27.48
去除率(％) 44.46％ 71.30％ 48.19％ 79.59％ 38.13％
从表中可以看出，通过滨岸植被与水生净化植物共同作用，有效的去除了待净化水体中的营养物质，在水流流动的情况下，总氮和总磷的去除率均超过40％，从而有效的解决了水体富营养化的问题。
实施例一：
本发明实施例的一种利用水生植物与滨岸植被的水体净化方法，所述方法包括：
获取待净化水域的滨岸信息和水体信息，所述滨岸信息可以包括滨岸土壤信息、滨岸气候信息和滨岸地形信息，所述滨岸土壤信息可以包括全氮含量、全磷含量、氨氮含量、速效磷含量、有机质含量中的至少一项；所述水体信息可以包括水体质量信息和水体环境信息，所述水体质量信息可以包括水体pH值、硝氮含量、氮含量、磷含量、氧溶解度、化学需氧量和生化需氧量中的至少一项，所述水体环境信息可以包括水体温度、水体光照和水体上方风力中的至少一项。
根据所述滨岸信息和水体信息在待净化水域滨岸种植滨岸植被，在待净化水域浅水区种植水生净化植物，所述滨岸植被包括灌木和旱生草本植物，所述灌木包括月季和连翘中的至少一种，所述旱生草本植物包括狼尾草和南荻中的至少一种，所述水生净化植物包括挺水植物、浮水植物和沉水植物中的至少一种，所述挺水植物包括芦苇、香蒲和菖蒲中的至少一种，所述浮水植物包括浮萍，所述沉水植物包括金鱼藻和菹草中的至少一种。
所述灌木和旱生草本植物的种植比例可以为1∶2、1∶3或1∶4，所述水生净化植物的种植覆盖度为20％至40％。
实施例二：
本发明实施例的一种利用水生植物与滨岸植被的水体净化方法，所述方法包括：
获取待净化水域的滨岸信息和水体信息。
获取滨岸植被和水生净化植物的生长特征数据和水体净化数据。
利用所述滨岸植被和水生净化植物的生长特征数据和水体净化数据与所述滨岸信息和水体信息进行分析匹配，确定滨岸植被和水生净化植物的种植参数。
根据所述滨岸植被和水生净化植物的种植参数种植述滨岸植被和水生净化植物。
实施例三：
本发明实施例的一种利用水生植物与滨岸植被的水体净化方法，所述方法包括：
获取待净化水域的滨岸信息和水体信息。
获取滨岸植被和水生净化植物的生长特征数据和水体净化数据。
利用所述滨岸植被和水生净化植物的生长特征数据和水体净化数据与所述滨岸信息和水体信息进行分析匹配，在待净化水域浅水区种植芦苇、浮萍和菹草，覆盖度为30％，芦苇、浮萍和菹草的种植比例为4∶4∶3，在所述滨岸植被包括月季和狼尾草，宽度可以为5米，灌木株行距可以为1*1.5米，草本植物行距10厘米，月季和狼尾草的种植比例为1∶1。
实施例四：
获取待净化水域的滨岸信息和水体信息。
根据所述滨岸信息和水体信息在待净化水域滨岸种植灌木月季和连翘，种植旱生草本植物狼尾草和南荻，滨岸种植与旱生草本植物的种植宽度为5米，灌木株行距可以为0.7*1.2米，草本植物行距10厘米，灌木和旱生草本植物的种植比例可以为1∶1、4∶1或1∶4，月季和连翘的种植比例为1∶1，狼尾草和南获的种植比例为1∶1。
根据所述滨岸信息和水体信息在待净化水域浅水区种植挺水植物芦苇、香蒲和菖蒲，种植浮水植物浮萍，种植沉水植物金鱼藻和菹草，所述挺水植物、浮水植物与沉水植物的覆盖度为30％，所述挺水植物、浮水植物与沉水植物的种植比例为5∶2∶3，芦苇、香蒲和菖蒲的种植比例为3∶3∶4，金鱼藻与菹草的种植比例为4∶6。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种利用水生植物与滨岸植被的水体净化方法，其特征在于，所述方法包括：
获取待净化水域的滨岸信息和水体信息；
根据所述滨岸信息和水体信息在待净化水域滨岸种植滨岸植被，在待净化水域浅水区种植水生净化植物，所述滨岸植被包括灌木和旱生草本植物，所述灌木包括月季和连翘中的至少一种，所述旱生草本植物包括狼尾草和南荻中的至少一种，所述水生净化植物包括挺水植物、浮水植物和沉水植物中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的利用水生植物与滨岸植被的水体净化方法，其特征在于，所述根据所述滨岸信息和水体信息在待净化水域滨岸种植滨岸植被，包括：
获取滨岸植被生长特征数据和水体净化数据；
利用所述滨岸植被生长特征数据和水体净化数据与所述滨岸信息和水体信息进行分析匹配确定滨岸植被种植参数；
根据所述滨岸植被种植参数在待净化水域滨岸种植滨岸植被。
3.根据权利要求2所述的利用水生植物与滨岸植被的水体净化方法，其特征在于，所述滨岸植被种植参数包括滨岸植被宽度、株距行距、滨岸植物组合方式和滨岸植物配置比例中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的利用水生植物与滨岸植被的水体净化方法，其特征在于，所述灌木和旱生草本植物的种植比例为2～5∶5～8。
5.根据权利要求1所述的利用水生植物与滨岸植被的水体净化方法，其特征在于，所述旱生草本植物种植在滨岸靠近待净化水域的一侧。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的利用水生植物与滨岸植被的水体净化方法，其特征在于，所述滨岸信息包括滨岸土壤信息、滨岸气候信息和滨岸地形信息，所述滨岸土壤信息包括全氮含量、全磷含量、氨氮含量、速效磷含量、有机质含量中的至少一项；所述水体信息包括水体质量信息和水体环境信息，所述水体质量信息包括水体pH值、硝氮含量、氮含量、磷含量、氧溶解度、化学需氧量和生化需氧量中的至少一项，所述水体环境信息包括水体温度、水体光照和水体上方风力中的至少一项。
7.根据权利要求1所述的利用水生植物与滨岸植被的水体净化方法，其特征在于，所述水生净化植物的种植覆盖度为20％至40％。
8.根据权利要求7所述的水生植物水体净化方法，其特征在于，所述水生净化植物的种植覆盖度为30％。
9.根据权利要求1所述的利用水生植物与滨岸植被的水体净化方法，其特征在于，当所述水生净化植物包括挺水植物、浮水植物和沉水植物时，所述挺水植物种植比例为3～4，所述浮水植物种植比例为1～3，所述沉水植物的种植比例为2～4。
10.根据权利要求1或9任意一项所述的利用水生植物与滨岸植被的水体净化方法，其特征在于，所述挺水植物包括芦苇、香蒲和菖蒲中的至少一种，所述浮水植物包括浮萍，所述沉水植物包括金鱼藻和菹草中的至少一种。
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