基于生态浮岛的水生态修复工程研究

引言：生态浮岛技术在水生态修复中能够发挥出较为显著的优势，具体是利用植物的根系和周边集聚的微生物实现对水体内污染物及多余营养成分的吸收及转化，也称生物浮岛，使用时需要依托载体或者固定装置，对水生植物及经过培育的植物于水面之上实施固定，对其进行深入研究并加以有效应用，能够使水生态修复工程的环保与社会效益大幅提升，具备较高的研究价值，值得提起高度重视。

1.生态浮岛概述

基于植物是否和水进行直接接触，能够将生态浮岛划分为两个种类，即湿式与干式浮岛，其中，前者的主要作用包括净化水质、提升景观的美观性等，应用的范围极广；后者一般应用在规模较大的景观之中，也可以发挥生物栖息地的功能。从结构和发展方面分析，还可以将生态浮岛分为强化型与传统式两种，前者属于后者的升级版，需要以后者为基础添加装置和材料等，为其赋予净化水质的功能；后者则是以自然漂浮的状态存在，借助植物的生长及根系的发展达到既定的生态效果，结构较为简单，成本需求较小，但水质净化的效率与稳定性并不理想。

2.浮岛植物的选择与应用

植物在生态浮岛中发挥主体作用，保证植物选用的科学性与可行性，能够使生态浮岛的实效性更充分地发挥出来。实际挑选过程中，要遵循如下原则：在净化磷、氮等污染物方面具有一定优势；根系发育状况良好，拥有充足的营养成分吸收空间；符合美观性要求，可以发挥美化景观的作用；适应当地气候条件；具有较强的抗逆性，可以有效抵御虫害及污染影响；优先考虑本土植物，避免引发外来生物入侵问题[1]。

2.1 影响因素

2.1.1 氮磷浓度

植物的生长离不开营养，水体内的营养成分会对植物的生长起到重要影响，植物的种类不同，对应的富营养化浓度也存在较大差异，在浓度较低的水体中，适应性较高且能够发挥水体净化功能的植物包括白三叶、菖蒲、泽苔等；浓度适中或者较高的水体，适宜种植的净水植物包括黄花鸢尾、空心菜、夏枯草等；香蒲和千屈菜等在多种不同的氮磷浓度下都能有效适应，在多种水体内均可以发挥较为显著的净化作用。

2.1.2 地域差异

植物的生长和种植区域的环境条件之间存在十分密切的关系，温度和水体等都会对其生长的状态与质量产生直接影响，因此，针对差异地域需要挑选不同的浮岛植物。现阶段成效较为显著且应用较广泛的浮岛植物多是一些适用于温暖气候中的植物，对于寒冷环境适用浮岛植物的研究相对较为缺乏结合现有研究数据，芦苇、玉带草、再力花等都属于在寒冷气候中效果相对优良、应用较为广泛的植物。

2.1.3 覆盖率

覆盖率高低会对浮岛处理成效产生较大影响，通常情况下，在设计生态浮岛的过程中，要保证其覆盖率处于 20%到 50%之间，结合历史试验结论，若生态浮岛占有率为 25% ，会削减超过 90%的植物性浮游生物，但如果浮岛的覆盖率超过或者等于 45% ，则可以保证超过一半的水体指标均满足Ⅲ类标准，能够发挥较为明显的水质优化作用[2]。

2.2 植物配置

科学搭配植物可以实现对水体内各种污染物以及多余营养成分的有效净化及吸收，且有助于提升景观整体的美观性，种类存在差异的植物所需的营养成分以及对各种营养物质的吸收程度均不同，适宜的搭配可以达到生态位互补的目的。另外，植物的根系长短也是配置植物时需要考虑的重要因素，科学挑选与搭配植物能够让浮岛水面之下的根系有层次的分布，基于多种深度实现对水体的有效净化提高过滤与吸附污染物等的效果，使浮岛发挥出更显著的净化作用，考虑植物搭配的过程中，要重视遵循植物群落构建原则并全面分析生物的习惯与特征，使水生生物建立一个优良的繁衍栖息环境，优化水生生物生活质量，创造更为显著的生态效益。

3.生物浮岛建设

传统形式的生物浮岛需要利用植物及其根部微生物实现对污染物的吸附与分解等，植物在生长的初期阶段吸收的效率较高，但进入到生长后期以后，净化的效果会大幅降低，因此，可以考虑从多个方面对传统形式的生态浮岛展开强化升级，以进一步提升生态浮岛的净化效果。

3.1 曝气增氧

溶解氧与温度等会对植物以及微生物的生长造成较为显著的应用，在环境条件合适的情况下，植物和微生物可以发挥出较高的活性，相对地利用其净化水体的效果也会更为明显，为此，多种功能性的生态浮岛应运而生，包括太阳能生态浮岛等，此类浮岛在增设填料的基础上，利用多种先进的设备与装置，能够发挥出较多实用性功能，不但可以获得较为可观的水质净化效果，还可以对差异深度水体的 pH 值和水层分布实现科学管控，使植物与微生物可以生存在一个稳定性较高的环境中。

新型的纳米曝气生态浮岛主要是依托微纳米级别的橡胶曝气管所形成的气泡，实现提高水体氧气含量的目的，使氮磷等物质的净化效果有所提升，降低气泡对填料生物膜以及植物根系造成的负面影响，这种浮岛可以在 20d 中使 V 类水的处理效果满足Ⅲ类标准，并实现对水体pH 值的明显优化。

3.2 新型填料

为了进一步强化浮岛内微生物的水体净化效果，可以在浮岛载体的下方区域加入填料，这些填料可供微生物栖息所用，也是生物膜进行附着的重要载体。现阶段研究出的填料包括生物绳、复合碳源、丝瓜络等，其中，复合碳源填料中主要包括经过碱处理的玉米芯以及活性炭等，可以被微生物较为高效地利用，并发挥显著的 TN 清除效果；玉米芯以及丝瓜络等填料可以使污水具备更高的可生化性，让浮岛系统的水体净化作用进一步加强，对植物的发育也较为有利。

3.3 延长食物链

在浮岛的下方位置添加填料并建立水生动物区域，借助人力实现对生物共生系统的有效建设，可以达到延长食物链的目的，包括贝类在内的水生动物，可以使生态系统发挥出更高的污染物及营养成分净化作用，且不会导致水质下降。对水生动物以及植物的水体净化作用展开综合化应用，有助于优化生态循环质量，使生态系统更为稳定，有利于促进物种多样性发展。

3.4 接种真菌

通过接种真菌以及驯化等方式可以优化植物性能，使植物在多种环境与水体中都可以良好地适应。为了进一步提升植物的除盐以及耐盐作用，研究人员在美人蕉中接种了 AM 真菌，使两者形成了共生关系，且 21d 内的 TN 去除以及固体溶解等效果均较为可观。通过接种真菌，使美人蕉抗逆性能得以强化，还明显强化了其对水体内污染物的吸收及转化效率。

结语：在人们环保观念不断更新的背景下，我国对生态建设事业也愈发关注，为了更好地修复自然生态环境，对生态浮岛技术展开深入研究尤为关键。生态浮岛属于水生态修复的创新手段之一，通过植物根系与微生物的有效协同，可以获得十分显著的水体优化效果，实践中，利用科学选择与配置浮岛植物，深入探究生态浮岛建设方式等方法，能使浮岛的设计与建设质量大幅提升，进而实现更高质量的水生态修复。

参考文献：

[1]张鹏飞.生态修复技术在石山口水库水源地保护中的应用[J].工程技术研究,2023,8(01):223-225.

[2]吴中奎,潘俊,雷康,等.城市浅水富营养化湖泊生态修复中生态浮岛的研究进展[J].环境生态学,2021,3(11):67-72.