生態浮床

生態浮床
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生態浮床
中文名稱：生態浮床文學家：趙壹年代：漢代文學體裁：賦

生態浮床，又稱人工浮床、生態浮島等。它是人工浮島的一種，針對富營養化的水質，利用生態工學原理，降解水中的COD、氮和磷的含量。它以水生植物為主體，運用無土栽培技術原理，以高分子材料等為載體和基質，應用物種間共生關係，充分利用水體空間生態位和營養生態位，從而建立高效人工生態系統，用以削減水體中的污染負荷。它能使水體透明度大幅度提高，同時水質指標也得到有效的改善，特別是對藻類有很好的抑制效果。生態浮島對水質淨化最主要的功效是利用植物的根系吸收水中的富營養化物質，例如總磷、氨氮、有機物等，使得水體的營養得到轉移，減輕水體由於封閉或自循環不足帶來的水體腥臭、富營養化現象。生態浮島通常用於生態修復城市、農村的水體污染，也用於建設城市濕地景區等等。^[1]

水體富營養化

水體富營養化是全球性的水環境問題，我國現有湖泊2 700餘個，總面積達9.1萬km2.根據調查資料和國內、外評價湖泊富營養化指標，我國比較典型的37個主要湖泊中，中營養型和中一富營養型的占55.8%,富營養型的占14.7%,重富營養型的占8.8%.中國90%以上的水域污染是因水體中的N、P含量過高而引起的富營養化造成的，而N、P則是植物生長最基本的必需營養元素。^[2]

生態浮島

通常用於生態修復城市農村水體污染或建設城市濕地景區等等。人們把特製的輕型生物載體按不同的設計要求，拼接、組合以及搭建成所需要的面積和幾何形狀，放入受損水體中，並將經過篩選、馴化的水生或陸生植物(這些植物可以強力吸收水中有機污染物)，植入預製好的漂浮載體種植槽內，讓植物在類似無土栽培的環境下生長。植物根系自然延伸並懸浮於水體中，吸附、吸收水中的氨、氮、磷等有機污染物質，降低COD(化學需氧量);在為水體中的魚蝦、昆蟲和微生物提供生存和附着的條件的同時，釋放出抑制藻類生長的化合物，人工營造一個動物、微生物良好的生長環境，在植物、動物、昆蟲以及微生物的共同作用下使環境水質得以淨化，達到修復和重建水體生態系統的目的。可以說是當今生態文明建設的又一新利器。另外，生態浮床通過與其他環保設備配合使用能形成一個淨水能力更加強大的生態浮島系統。大大降低治水效果的反覆風險。^[3]

分類

1.依據功能:消浪形、水質淨化性和提供棲息地型三類，浮床的外觀形狀有正方形、三角形、長方形、圓形等多種。
2.依據與水接觸:乾式和濕式兩種。

乾式浮島

乾式因植物與水不接觸，可以栽培大型的木本、園藝植物，通過不同木本的組合，構成良好的鳥類生息場所，同時也美化了景觀。但這種浮島對水質沒有淨化作用。一般大型的乾式浮島是用混凝土或是用發泡聚苯乙烯做的。

濕式浮島

有框架的濕式浮島，其框架一般可以用纖維強化塑料、不鏽鋼加發泡聚苯乙烯、特殊發泡聚苯乙烯加特殊合成樹脂、鹽化乙烯合成樹脂、混凝土等材料製作。據統計，到目前為止，濕式有框架型的人工浮島的施工事例比較多，占了7成。無框架浮島一般是用椰子纖維編織而成，對景觀來說較為柔和，又不怕相互間的撞擊，耐久性也較好也有用合成纖維作植物的基盤，然後用合成樹脂包起來的做法。常見材質有竹木、泡沫、海綿、塑料、橡膠、藤草編制、葦席編制等等，根據材質不同，結構和價格以及製作工序都各不相同。

發展進程

生態工程學(Ecologicalengineering或Ecotechnology)的概念最早是由W.J.Mitsch和S.J.Jorgensen提出來的，他們給生態工學下的定義是"Wedefineecologicalengineeringandecotechnologyasthedesignofhumansocietywithitsnaturalenvironmentforthebenefitofboth.(Mitsch.，1988)作為水中的環境保護技術--生態浮島，20年前是由德國的BESTMAN公司想出來的。在日本的琵琶湖，作為給魚類用的產卵床的人工浮島在70年代末就開始被使用。在近年來，隨着人們對環境問題的越來越關心，周圍的自然環境特別是水邊的自然景觀狀況也越來越受到重視，在此背景下，人們不僅將水的淨化，還將創造多樣性的生態系統寄希望於人工浮島技術。現在，人工浮島因具有淨化水質、創造生物的生息空間、改善景觀和消波等綜合性功能。在水位波動大的水庫、因波浪的原因難以恢復岸邊水生植物帶的湖沼、在有景觀要求的池塘等閉鎖性水域得到廣泛的應用。隨着人工浮島工程事例的不斷增加，經驗也越來越多，在評價人工浮島的功能及效果方面已逐步從定性評價上升到定量評價的高度。近年來，中國的人工浮床技術開發及應用正好處於快速發展時期。研究與應用結果表明，在藻化嚴重的富營養化水體致力於修復過程中，採用人工浮床作為先鋒技術可以使得一部分水生動物得到自然恢復或在人工協助下恢復。

濕式浮島大致分為四代技術：
① 第一代，主要以竹子，土工網搭建，具有造價低，效果差，壽命短，無法維護等特點(注:隨着人工成本的提升，目前該方式在造價上也沒有優勢)
② 第二代，主要是泡沫或泡沫加金屬固定件產品，具有造價低，製造工藝簡單等優點，但強度不足，金屬泡沫容易分離，且泡沫本身屬於白色污染，目前基本已經沒有應用(特別是限塑今後基本絕跡)
③ 第三代，主要是PE產品，一般9-11m，有類似麵包圈的浮體和分體的種植籃，雖然克服以上兩代的缺點，但是不同廠商生產的浮島產品質量和壽命不一，行業標準有待建立。
④ 第四代，主要是新材料浮島，植物根系和浮島材料可溶為一體，且材料本身為中空管狀結構，能夠形成很好的水體微動力循環。目前代表產品為美國產品，由於材料專利壁壘，在國內無應用，且目前售價很高。

組成結構

生態浮島是綠化技術與漂浮技術的結合體，一般由四個部分組成，即浮島框架、植物浮床、水下固定裝置以及水生植被。
1.植物:
一般選擇各類適宜的陸生植物和濕生植物。
2.浮床框體:
框架可採用親自然的材料如竹、木條、蘆葦簾、藤條等，植物生長的浮體一般是由高分子輕質材料製成，質輕耐用。現在材質選用成型環保PE材料。考慮到浮床的單體形狀必須容易組裝，組裝後需要便於植物的種植、收割，布設後要方便檢修通行，單體與單體之間連接的便利性和組合後的組合單元的經濟性。
3.栽培基質:
植物栽培基盤用椰子樹的纖維、魚網之類的材料和土壤混合在一起使用的比較多，由於裝入土壤會增加重量且促進水質惡化，目前使用的比較少，只有20%左右。濕式浮島上面通常栽植水生植物花卉，如荷花、蘆葦、香蒲、茭白、水蔥、美人蕉、千屈菜等等。
4.外形:
一塊浮島的大小一般來說邊長2~3m的比較多形狀上四邊形的居多，也有三角形、六角形或各種不同形狀組合起來的。施工時趨向各單元之間留一定的間隔，相互間用繩索連接。這樣做:①可防止由波浪引起的撞擊破壞;②可為大面積的景觀構造降低造價;③單元和單元之間會長出浮葉植物、沉水植物，絲狀藻類等也生長茂盛，成為魚類良好的產卵場所、生物的移動路徑;④有水質淨化作用。
5.固定:
人工浮島的水下固定，既要保證浮島不被風浪帶走，還要保證在水位劇烈變動的情況下，能夠緩衝浮島和浮島之間的相互碰撞。水下固定形式要視地基狀況而定，常用的有重量式、錨固式、杭式等。另外，為了緩解因水位變動引起的浮島間的相互碰撞，一般在浮島本體和水下固定端之間設置一個小型的浮子的做法比較多。也可以通過木樁將其固定。設計通過直徑150毫米，長度為4米的木樁對浮床進行固定，木樁浮出水面10-20cm，其餘部分打入水中，作為固定。
6.布設規模:
因目的的不同，規模也不同，到目前還沒有固定的公式可套。研究結果表明提供鳥類生息環境至少需要1000m的面積;若是以淨化水質為目的，除了小型水池以外，相對比較困難，專家認為覆蓋水面的30%是很必要的;若是以景觀為主要目的的浮島，至少應在視角10%~20%的範圍內布設。

造價

為了恢復一度失去的自然，其費用是很大的。經過對近些年的施工事例的調查，造價在6000元/m的比較多，不過最近也有低於這個價格做下來的。在國外，比如美國，使用的是再生材料，其造價不到600元/m。日本也好，美國也好，人工費相對比較高，只要是經過加工的材料、物品，其價格也會相應提高很多，中國和日本、美國的國情不一樣，他們的造價只能作參考。

淨化原理

利用表面積很大的植物根系在水中形成濃密的網，能過濾吸附水體中大量的懸浮物，並形成富氧環境;此外，逐漸在植物根系表面形成生物膜，而根繫膜內微生物既產生多聚糖，有效吸附水中懸浮物，也能吞噬和代謝水中的污染物，轉化成為無機物。通過植物的根系吸收或吸附作用，削減水體中的氮、磷及有機污染物質，使其成為植物的營養物質，通過光合作用轉化為植物細胞的成分，促進其生長，最後通過收割浮島植物和捕獲魚蝦減少水中營養物質;

遮光作用

浮島通過遮擋陽光抑制藻類的光合作用，減少浮游植物生長量，通過接觸沉澱作用促使浮游植物沉降，有效防止"水華"發生，提高水體的透明度，其作用相對於前者更為明顯，同時浮島上的植物可供鳥類棲息，下部植物根系形成魚類和水生昆蟲生息環境。

功能作用

1.經濟實用、治污效果明顯生態浮床，在全國各地廣泛用於城市濕地建設。其治污原理是利用生物的自然生態習性，在受損水體中吸收、吸附消化和降解水中的有機污染物，因此，無需專業的機械設備以及化學藥劑的投入，可以大量的節省費用開支，減少動力、能源和日常維修管理費用，具有投資少、見效快、節約能源、運行性能穩定、日常維護簡單等優點。另外，有類似濕地之功能作用，而與建設和維護同等面積濕地，費用實在低廉。
2.改善動植物生長環境，再造自然生態平衡
1)使用環保材料生產產品，產品具有良好的自然適應性。生態浮島是一種生物和微生物生存繁衍的載體。在富營養化水體中浮島上植物懸浮於水中的根系，除了能夠吸收水中的有機質外，還能給水中輸送充足的氧氣;為各種生物、微生物提供適合棲息、附着、繁衍的空間，在水生植物、動物和微生物的吸收、攝食、吸附、分解等功能的共同作用下，使水體污染得以修復，並形成一個良好的自然生態平衡環境。
2)作為魚類生息場所:人工浮島本身具有適當的遮蔽、渦流、飼料等效果，構成了魚類生息的良好條件實際的調查表明，在設施周圍、人工浮島的下面聚集着大量的各類魚種，均為生下來不到一年的幼魚滋賀縣琵琶湖的調查表明，在設置60個人工浮島構成的大約1500m2的水域裡，發現8500萬粒鯉魚等三種魚的魚卵為了強化人工浮島作為魚類產卵床的機能，有的在浮島的下面系上一些繩子，改善鯉魚等魚類的浮式產卵床的結構由於繩子對污泥有吸附作用，又可淨化水質。
3)作為鳥類的生息空間:有關人工浮島上的鳥類研究相對比較多，特別是鳥的種類、築巢情況等幾乎在所有的人工浮島上都進行過調查。在霞浦土浦港的人工浮島上，已發現一些鳥類的巢穴，有時為了吸引某種鳥在島上搭窩，根據該鳥的築巢習慣在人工浮島上進行特殊布置，為該鳥創造築巢的條件。
3.打造花園城市，美麗鄉村，建設生態文明，生態浮島除具有顯著的污水治理效果外，同時具有強烈的環境景觀功能。隨着社會經濟的發展和人們生活水平的不斷提高，對周圍生活和工作的環境也提出了更高的要求，城市園林景觀建設，正朝着高層次、高品位的方向發展。由於水面綠化景觀的效果生動、新穎，越來越引起人們的極大興趣。目前，水景園林建設和水生花卉應用已經形成了一個新興的行業熱點。
生態浮島，在碧波漣漪之上，花繁葉茂、奼紫嫣紅，隨波起舞，充滿無限的生機，應用於水景觀即可修復水體、治污防污，還可以美化水域環境，打造靚麗的城市水上景觀，提升城市園林建設的整體檔次和品位，是一種低投入高效益的生態環保設施。
4.可用於魚塘水體種植無公害蔬菜，現代都市土壤污染嚴重，用工業廢水灌溉菜田，在堆滿毒垃圾的田地種菜，污染毒物轉移到人體，影響健康。使用生態浮床種植水生經濟作物，有效降低魚塘中因為飼料的富營養化現象。且有效為水中微生物提供繁衍場所，提供養殖水活性，魚塘的產量和質量都得到提高。
5、消波護岸作用，保護水利設施，大面積生態浮島的應用，可以有效的降低風浪對坡岸的拍擊與沖刷強度，對於河流、湖泊的坡岸起到良好的保護作用。從這個角度來看，水上生物浮島的應用，既是水面景觀設施又是水質淨化和水利防護設施。

優點優勢

生態浮床有淨化水質、美化水面景觀、提供水生生物棲息空間及進行環境教育等多種功能。生態浮床技術較其他水體修復技術有明顯的優越性:
1.其最大的優點就是直接利用水體水面面積，不另外占地。充分利用我國廣闊的水域面積，將景觀設計與水體修復相結合;
2.可選作的浮床植物的種類較多，載體材料來源廣，成本低，多用抗氧化材質，無污染，耐腐蝕，經久耐用;
3.浮床的浮體結構新穎，形狀變化多樣，易於製作和搬運，不受水位限制，不會造成河道淤積;
4.跟人工濕地相比，植物更容易栽培;
5.生態浮床管理方便，只需要定期清理維護，極大程度上減少了人工資源，降低了維護成本和設備的運行費保養費。
6.生態浮床淨化效果好。國內、外研究結果表明，生態浮島與人工濕地在同等面積條件下，生態浮島的淨水效率比人工濕地高出70%以上。^[4]

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