折叠 编辑本段 简介作为水边的环境保护技术——人工浮岛，20年前是由德国的BESTMAN公司想出来的。在日本的琵琶湖，作为鱼类用的产卵床的人工浮岛70年代末就开始在做。 人工生态浮岛是利用水面空间，将挂有生物绳的浮岛放置于水中，以此来形成小规模的生态群落，达到优化恢复水环境的目的。浮岛的设置，为白鹭和翠鸟等水禽提供了休憩场所，增加了植物性、动物性浮游生物的数量，为鲫鱼、公鱼提供了捕食、隐蔽的场所。另外，浮岛上种植的水生植物，可消耗水中的氮、磷，对水质的净化效果非常显著。 水体富营养化是全球性的水环境问题，我国现有湖泊2700余个，总面积达9．1万km2。根据调查资料和国内外评价湖泊富营养化指标，我国比较典型的37个主要湖泊中，中营养型和中一富营养型的占55．8％，富营养型的占14．7％，重富营养型的占8．8％。中国90％以上的水域污染是因水体中的N、P含量过高而引起的富营养化造成的，而N、P则是植物生长最基本的必需营养元素。生态浮岛技术是以可漂浮材料为基质或载体，将高等水生植物或陆生植物栽植到富营养化水域中，通过植物的根系吸收或吸附作用，削减水体中的氮、磷及有机污染物质，从而净化水质的生物防治法，同时通过收获植物的方法将水体中的富营养物质搬离水体，改善水质，创造良好的水环境。目前一些文献中出现的“生态浮岛”、“人工浮岛”、“人工生物浮床”、“生物浮床”、“浮床无土栽培”等均为相同或类似的概念。 经过几十年的研究发展，国内外生态浮岛技术得到极大完善，然而其仍处于试验与示范阶段，存在一些问题和不足。 折叠 编辑本段 技术问题１现有生态浮岛栽培不易进行标准化推广应用。不同的湖泊河流，其富营养化水平不同，水流、温度、风速、水体波动等都各不相同，需要相应的浮岛设计组合和浮岛植物种类搭配，很难制定一个统一的标准予以推广应用。 ２.现有生态浮岛难以推行机械化操作。生态浮岛漂浮在水面上，日常的管理均在水面上完成，目前其管理操作大多采用人工完成，在小 面积的试验示范中尚可，若大面积推广，需要经常、及时采收，人工操作就不能满足需要，限制其发展。 ３.现有生态浮岛制作施工周期长。从目前来看多数的生态浮岛都是采用现场制作及现场种植的模式，大面积制作施工周期较长。 ４.现有生态浮岛难以过冬。生态浮岛上的植物大多数不能过冬，尤其在冬季天气较冷的北方地区植物需要在第二年春天重新种植。 ５.现有生态浮岛多数采用大型水生植物及水生蔬菜难以抵抗极端的大风、大雨及大浪。 ６.目前国内外使用的生态浮岛单体面积较小，大多数是在小面积的河湖中使用，难以对较大的河湖进行生态修复，现需要有超大面积的生态浮岛。 北京筑梦源屋顶无土绿化科技有限公司利用无土草坪的各种优点建设生态浮岛能取得很好的效果，能解决目前国内外生态浮岛技术存在到诸多问题，并能达到如下效果： 1.无土草坪生态浮岛利用禾本科草建成，禾本科草是一类根系发达，适应性强的多年生植物，具有净化富营养化水体的潜在优势。它能抵抗极端大风、大雨及大浪并能达到在不同的水流、温度、富营养化水平不同等情况下使用。 2.无土草坪生态景观浮岛制成后漂浮在水面上景观立现，整齐划一，就像一块绿色的地毯景观效果非常明显。无土草坪生态景观浮岛冬季在南方不冻的水面四季常绿，在北方冰冻的水面无土草坪被冻在冰面第二年开春都能返青。 3.用无土草坪制成的生态景观浮岛表面平整并有足够的浮力，在大面积使用中工人可以在草坪上用剪草机剪草。由于无土草坪生态景观浮岛特殊的结构及方便的管理可以用它能制成超大面积的浮岛。无土草坪在地面使用时1怕干旱2怕缺肥，但是无土草坪生态景观浮岛漂浮在富营养化水面上也就没有这些问题了。有专家实验证明水面栽培条件下高羊茅的叶绿素含量、叶片含水量、干重、密度、盖度等指标均显著高于土培条件。用禾本科无土草坪制成的生态景观浮岛是对较大的河湖修复富营养化提供一条有效的新途径。 折叠 编辑本段 作用附着在接触材料上的微生物可以有效分解有机物 吸附浮游藻类 浮岛上种植植物可吸收分解氮、磷 提供可供鱼类捕食的微生物 固定、促进浮游物质沉积 阻挡阳光，抑制藻类生长 利用浮岛的上层空间，可以栽种水生植物，提高绿化面积 植被繁茂，同时也为小动物提供了生息繁衍的场所 植物的根系可以大量吸收、分解水中的氮、磷，转化为本身生长所需，从而使水质富营养化得到改善，有效抑制蓝藻生长。 折叠 编辑本段 构造构造分类 从大的方面分，人工浮岛可分为干式和湿式两种。水和植物接触的为湿式，不接触的为干式。干式浮岛因植物与水不接触，可以栽培大型的木本、园艺植物，通过不同木本的组合，构成良好的鸟类生息场所同时也美化了景观。但这种浮岛对水质没有净化作用。一般这种大型的干式浮岛是用混凝土或是用发泡聚苯乙烯做的。 湿式浮岛里又分有框架和无框架，有框架的湿式浮岛，其框架一般可以用纤维强化塑料、不锈钢加发泡聚苯乙烯、特殊发泡聚苯乙烯加特殊合成树脂、盐化乙烯合成树脂、混凝土等材料制作。据统计到目前为止湿式有框架型的人工浮岛的施工事例比较多，占了7成。无框架浮岛一般是用椰子纤维编织而成，对景观来说较为柔和，又不怕相互间的撞击，耐久性也较好。也有用合成纤维作植物的基盘，然后用合成树脂包起来的做法。 植物栽培基盘 植物栽培基盘用椰子树的纤维、鱼网之类的材料和土壤混合在一起使用的比较多，由于装入土壤会增加重量且促进水质恶化，目前使用的比较少，只有20%左右。 大小和形状 一块浮岛的大小一般来说边长1～5m不等，考虑到搬运性、施工性和耐久性，边长2～3m的比较多。形状上四边形的居多，也有三角形、六角形或各种不同形状组合起来的。以往施工时单元之间不留间隙，现在趋向各单元之间留一定的间隔，相互间用绳索连接（连接形式因人工浮岛的制造厂家的不同而各异）。这样做的理由有四：①可防止由波浪引起的撞击破坏；②可为大面积的景观构造降低造价；③单元和单元之间会长出浮叶植物、沉水植物，丝状藻类等也生长茂盛，成为鱼类良好的产卵场所、生物的移动路径；④有水质净化作用。 人工浮岛的水下固定设计 人工浮岛的水下固定设计是一个较为重要的设计内容，既要保证浮岛不被风浪带走，还要保证在水位剧烈变动的情况下，能够缓冲浮岛和浮岛之间的相互碰撞。以前日本在研究海洋的浮防波堤的时候，曾对水下固定部分的安全性提出过怀疑。而人工浮岛的设计是以湖沼为对象，象琵琶湖、霞浦这两个湖泊属最大规模的项目，和海洋比较起来设计外力仅为海洋的1/10，所以参考过去海洋建筑物及沿岸设计进行琵琶湖、霞浦这两个湖泊的人工浮岛的水下固定计算，得到了安全可靠的计算结果。水下固定形式要视地基状况而定，常用的有重量式、锚固式、杭式等。另外，为了缓解因水位变动引起的浮岛间的相互碰撞，一般在浮岛本体和水下固定端之间设置一个小型的浮子的做法比较多。 布设规模 人工浮岛的布设规模因目的的不同，规模也不同，到目前还没有固定的公式可套。研究结果表明提供鸟类生息环境至少需要1000m2的面积，若是以净化水质为目的除了小型水池以外，相对比较困难，专家认为覆盖水面的30%是很必要的，若是以景观为主要目的的浮岛，至少应在视角10°～20°的范围内布设。 人工浮岛的造价 为了恢复一度失去的自然，其费用是很大的，经过对近些年的施工事例的调查，造价在10万日圆/m2的比较多，不过最近也有每平米几万日圆做下来的。在国外比如美国，使用的是再生材料，其造价每平米不到1万日圆。 折叠 编辑本段 机能和效果人工浮岛的水质净化的定义因目的、对象的不同而有所不同，人工浮岛的水质净化主要针对富营养化的水质而言的，通过减少COD（化学需氧量）、氮、磷的浓度来抑制赤潮的发生提高水的透视度为目的。它的净化机理基本上与湖沼沿岸植物带的水质净化机理相似。根据有关研究资料，湖沼沿岸植物带的水质净化要素由以下7个：1.植物茎等表面对生物特别是藻类的吸附；2.植物的营养吸收；3.水生昆虫的摄饵、羽化等；4.鱼类的摄饵、捕食；5.防止已沉淀的悬浮性物质再次上浮；6.日光的遮蔽效果；7.在湖泥表面的除氮。人工浮岛比起湖沼沿岸植物带来它具有附着生物多、水中直接吸收N、P等特点，在对植物性浮游生物的抑制、提高水的透视度等方面效果比较显著。 为了对人工浮岛的水质净化效果进行定量分析，1995年专业研究者们在霞浦（土浦市大岩田）进行一次隔离水域试验，他们分别设置3个边长为4m的正方形、水深1.5m的相互隔离的水域，在这三个隔离的水域里，A、B水域各放一个人边长2m（4m2）的人工浮岛，在其上面分别栽培蒲公英和水毛花，C水域为对照水域，没有人工浮岛。 从1995年5月11日放置人工浮岛开始，历经8个多月，期间进行了6次调查，主要调查水中叶绿素和COD变化过程。调查发现，没有设置人工浮岛隔离水域C，夏季蓝藻的细胞繁殖很快，相当于有人工浮岛的10倍左右。取7、9、12月的数值平均后，人工浮岛占有率只有25%的条件下，削减了94%的植物性浮游生物。由此可以得出人工浮岛抑制夏季的植物性浮游生物的细胞繁殖的效果非常大的结论。另外人工浮岛对COD的抑制效果夏季也比较明显，大约能削减50%，但是入冬以后抑制效果很小。其他类似的试验研究结果同样得出人工浮岛夏季抑制植物性浮游生物、COD的效果突出的结论。专家普遍认为植物的遮蔽效果在抑制植物性浮游生物的细胞繁殖方面起了很大作用。 折叠 编辑本段 利用 |
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