仿沉水植物填料对水体悬浮泥沙的截留作用

大型湖泊水生态修复技术[摘要] 湖泊水生态修复的立足点是湖泊水域范围内的水体生态治理，常以沉水植物为主、挺水、浮水植物为辅的方法。

通过沉水植物对水体、底泥中营养盐的吸收，吸附水体中的悬浮物，形成较强的水质净化能力。

大型湖泊水生植物生态系统修复时面临降水困难，风大浪急植物栽植难的问题。

南太子湖水生态修复工程中通过“不透水软围隔”构建过水通道，将洪水控制在预定的区域内，分区分块组织在大型湖泊中构建沉水植物生态系统，通过“连船法”施工工艺克服沉水植物栽植过程中的风浪问题。

形成了从水质改善到湖泊维护全过程的生态修复方法。

[关键词]湖泊综合治理水生态修复连船法水体软围隔风浪冲击0引言大型湖泊水生态修复有着水域宽广，风大浪急，水深变化大，水质调控难度大等一系列特点。

同时由于环保水务为新型产业，可以借鉴的经验较少，因此大型湖泊的水生态修复有较大的总结研究意义。

通过南太子湖水生态修复的实施，对大型湖泊生态修复总结出了成套的施工技术方法，取得了较好的治理效果。

1工程概况南太子湖水生态修复工程涉及水域面积151.71万平米，主要为湖区水生动、植物生态系统修复。

植物生态系统通过沉水植物构建水下森林，以苦草为主，搭配黑藻、金鱼藻、狐尾藻及竹叶眼子菜等；同时沿岸设置五色花海3处、生态湿地5处。

2大型湖泊水生态修复主要技术方法沉水植物种植前应先调查底泥的酸性、污染程度，水体中营养盐的浓度、透明度、水深。

当局部区域底泥酸性过强时需要对底泥进行改良，污染严重的水体需要抛洒混凝剂控藻、絮凝，改善水体透明度，保证植物的光合作用。

大型湖泊沉水植物种植时抗风浪措施尤为关键，可以采取水体软围隔对湖泊进行分区，消减风浪；同时对围隔从固定方式、构造上进行改造，使其本身也具有抵抗风浪的特性。

沉水植物种植施工采用“连船法”使作业船可以抵抗风浪冲击，提供平稳的作业平台。

2.1底泥调查及改良1 底泥调查的重点是底泥厚度、营养盐含量及PH值，水生植物种植要求底泥厚度20cm以上，质地松软、肥力中等以上。

沉水植物对水体水质净化效果的研究1. 沉水植物的分类及特点沉水植物是指能够在水体中生长并完全或部分沉入水中的植物。

它们凭借其独特的形态和生理特性，可以在水中吸收营养物质，过滤水体，改善水质。

沉水植物根据其生长环境和特点可分为不同的类型，如水葫芦、茨菇、水蕨等。

这些植物大多具有较高的光合作用能力，能够有效吸收水体中的营养盐和有机物质，有助于降低水体中的营养盐含量，提高水质的透明度。

2. 沉水植物对水体水质的净化作用（1）吸收富营养物质水体中大量的营养物质是导致水体富营养化的主要原因之一，而沉水植物具有较强的吸收能力，能够有效地吸收水中的氨氮、硝酸盐等营养物质，降低水体中的营养盐浓度，减缓水体富营养化的过程。

（2）过滤悬浮物质水体中的悬浮物质是造成水体浑浊的原因之一，沉水植物的茎叶可以降低水中的悬浮物质含量，改善水体的透明度，为水体中的生物提供更好的生存环境。

（3）降解有机污染物沉水植物的根系可以释放出物质促进有益菌群的生长，有助于降解水体中的有机污染物，减少水体富营养化和水华的发生。

3. 沉水植物对水质净化的影响因素沉水植物的生长和净化效果受到多种因素的影响，包括光照、水温、营养盐含量、溶解氧含量等。

充足的光照和适宜的温度有利于沉水植物的生长，提高其吸收养分和过滤悬浮物质的效果；适宜的营养盐含量有利于沉水植物的生长，但过高的营养盐含量可能导致水体富营养化，影响沉水植物的净化效果。

4. 沉水植物在水体生态修复中的应用由于沉水植物具有较好的水质净化能力，因此被广泛应用于水体生态修复和水质改善工程中。

在湖泊和水库中可以通过人工种植沉水植物，利用其吸收养分和过滤悬浮物质的能力，改善水质，恢复水体的生态平衡；在城市河道和湿地中，可以利用沉水植物修复受污染的水体，提高水体的净化效果。

5. 沉水植物的发展前景随着人们对环境保护意识的不断增强，对水体净化技术的需求日益迫切，沉水植物净化水体的技术将得到更多的关注和应用。

细数植物在人工湿地污水处理中的作用天然的湿地植物在形态和解剖学上均能适应氧含量较低的生态环境，因此，它们可用于人工湿地系统中进行污水处理。

而人工湿地中的植物不仅将人工湿地与稳定塘区分开，同时为污染物的去除创造适合的条件。

人工湿地中的植物不仅能减弱强光与风力对湿地的影响，为湿地基质提供保温作用，满足根区微生物生长对氧气和其他营养成分的需求，还能截留部分污染物预防湿地堵塞，并具有其特有的美学价值，在不同类型的人工湿地中发挥不同程度的作用。

最常见的人工湿地植物有漂浮植物如凤眼莲、浮萍；沉水植物如狐尾藻属、金鱼藻属；挺水植物如芦苇、香蒲属。

而国内人工湿地除了常见以上这些植物外，还常用一些其他的沉水植物，比如芦竹、再力花、风车草以及美人蕉等。

01 湿地植物概述湿地植物根据生活形态不同可分为四种：挺水、漂浮、浮叶根生和沉水植物（见表1）。

从形态学上看湿地植物适于生长在水体底泥中，一方面由于其具有庞大的根系，因而能借助发达的通气组织向根和根茎输送氧气，输送至根系的部分氧气在周围缺氧的环境中创造了氧化条件，从而促进了有机物的分解以及硝化细菌的生长；另一方面由于植物本身的形态，物理和行为特性及其可再生性等特点，均使植物适合在缺氧/厌氧的土壤和沉积物中生长。

漂浮植物极具多样性，无论从其形态还是生长环境来看，不同种类之间的差异非常大。

有的漂浮植物植株高大，枝叶丛生呈莲状或漂浮在水面且根系于水中非常发达，例如水葫芦；而有的漂浮植物却很简单，不管是漂在水面的枝叶还是长在水里的根部，形态上均看起来非常短小，例如浮萍。

自然条件下，漂浮植物喜欢生长于富含养分的流动水域，它们从水中汲取养分后快速生长繁殖，非常容易覆盖整个水体表面，破坏水生生态平衡，为水体带来灾难，因此它们在热带和亚热带地区也是臭名昭著的水生害草。

浮叶根生植物的根部或茎扎于水底底泥中，茎叶漂浮于水面。

为适应风浪，其叶柄通常柔韧细长，长度可达3 m。

水面上茎叶的寿命很短（30~50 d），因此到了生长季，水面上的枝叶一年会换4~8次。

水生植物在水污染治理中的净化机理及应用水生植物是一种可持续使用的治理手段，在水污染治理中发挥着重要作用。

水生植物能够通过吸收、降解和转化等过程，有效净化水体。

水生植物的净化机理主要体现在以下两个方面：1. 吸收污染物质水生植物的根系能够吸收大量的污染物质，包括氮、磷、重金属、有机物等，通过这种方式将污染物质直接从水中移除，从而起到净化作用。

2. 降解和转化污染物质水生植物具有生物降解和生物转化能力。

通过水生植物的生长和代谢过程，能够将水中的有机物、氨氮等有害物质降解和转化为无害物质，同时在降解和转化过程中还能释放氧气，提高水体的溶解氧含量。

水生植物在水污染治理中应用广泛。

以下是几种常用的水生植物：1. 浮游植物浮游植物可以通过光合作用消耗水中的氮、磷等营养物质，控制水中营养物质的浓度，从而减少水体富营养化程度。

2. 水面水生植物水面水生植物可以通过根系吸收水中的有机物、氨氮等污染物质，同时也可以为野生动物提供栖息和繁殖的场所。

空气水生植物可以利用其根系进行有机物的分解和吸收，净化污染水体。

水底水生植物通过根系对水中的氮、磷等营养物质进行吸收，同时还能释放出氧气，降低水中的二氧化碳含量，维持水体的生态平衡。

在实际应用中，水生植物的种类和植被覆盖率等因素需要根据具体的水污染情况进行选择。

此外，也需注意水生植物的管理和维护，以确保其持续稳定的治理效果。

总之，水生植物在水污染治理中具有重要作用，它的治理效果不仅削减了水污染物质，还维持了水体的生态平衡。

应积极推广和应用水生植物，提高水环境治理和管理的效率和质量。

懸浮填料法在地下水污染原位修复工程中的应用悬浮填料法（Suspended soil method）是一种常见的地下水污染原位修复工程中的应用技术。

该方法通过将一种或多种适宜的填料悬浮在涉及地下水的污染区域中，以吸附并稳定有害污染物，从而减少其对地下水环境的影响。

本文将针对悬浮填料法在地下水污染原位修复工程中的应用进行探讨。

悬浮填料法作为一种被广泛应用的污染修复技术，其成功应用的关键之一是选择合适的填料。

常见的填料包括活性炭、氧化铁、氧化铝等，其选择应根据目标污染物的化学特性和污染区域的水文地质条件进行合理搭配。

填料具有较大的比表面积和孔隙结构，能够有效吸附目标污染物，提高修复效果。

此外，填料还要具备良好的稳定性和可再生性，以确保长期的修复效果。

在地下水污染原位修复工程中，悬浮填料法的应用主要分为直接注入和井筒加装两种方式。

直接注入方法适用于泥质和砂质土壤，通过向污染区域注入填料悬浮液，使其与地下水混合并吸附污染物，随后通过钻孔或水泵将污染物移除。

井筒加装方法适用于具有较强的地下水夹层的污染区域，填料通过井筒加装到达目标污染层，随后进行吸附作用。

这两种方法都能有效地在原位修复污染物，并且具有操作灵活、时间短、效果明显等优点。

悬浮填料法在地下水污染原位修复工程中的主要修复机制包括化学结合、溶解交换、电化学反应等。

化学结合是指目标污染物与填料表面的吸附作用，通过亲水或疏水作用将污染物吸附在填料上，从而达到分离的效果。

溶解交换是指填料表面的化学物质与目标污染物之间产生的化学反应，通过改变溶液中目标污染物的浓度和配位方式来实现污染物的去除。

电化学反应主要包括直接电化学氧化还原和间接电化学氧化还原两种方式，通过电化学反应将污染物转化为无害物质。

在悬浮填料法的应用过程中，需注意技术操作的合理性和工程实施的可行性。

首先，需要对污染源进行全面准确的调查和评估，明确污染物种类、浓度和迁移方向，以及修复目标和效果评价标准等。

湖泊生态系统的修复方法1.湖泊生态系统修复的生态调控措施治理湖泊的方法：物理方法，如机械过滤、疏浚底泥和引水稀释等；化学方法，如杀藻剂杀藻等；生物方法，如放养鱼等；物化法，如木炭吸附藻毒素等。

各类方法的主要目的是降低湖泊内的营养负荷，控制藻类过量生长，均能取得一定的成效。

1）物理、化学措施在控制湖泊营养负荷实践中，研究者已经采用了许多方法来降低内部磷负荷，例如通过水体的有效循环，不断干扰温跃层，可加快水体与溶解氧（DO）、溶解物等的混合，有利于水质的修复。

削减浅水湖的沉积物，采用铝盐及铁盐离子对分层湖泊沉积物进行化学处理，向深水湖底层充入氧或氮。

2）水流调控措施湖泊具有水“平衡”现象，它影响着湖泊的营养供给、水体滞留时间及由此产生的湖泊生产力和水质。

若水体滞留时间很短，如在10d以内，藻类生物不可能积累。

水体滞留时间适当时，既能大量提供植物生长所需营养物，又有足够时间供藻类吸收营养促进其生长和积累。

如有足够的营养物和100d以上到几年的水体滞留时间，可为藻类生物的积累提供足够的条件。

因此，营养物输入与水体滞留时间对藻类生产的共同影响，成为预测湖泊状况变化的基础。

为控制浮游植物的增加，使水体内浮游植物的损失超过其生长，除对水体滞留时间进行控制或换水外，增加水体冲刷以及其他不稳定因素也能实现这一目的。

在夏季浮游植物生长不超过5d，因此这种方法在夏季不宜采用。

但是，在冬季浮游植物生长缓慢的时候，冲刷等流速控制方法是一种更实用的修复措施，尤其对于冬季蓝绿藻浓度相对较高的湖泊十分有效。

冬季冲刷之后，藻类数量大大减少，次年早春湖泊中大型植物就可成为优势种属。

这一措施已经在荷兰一些湖泊生态系统修复中得到广泛应用，且取得了较好的效果。

3）水位调控措施水位调控已经作为一类广泛应用的湖泊生态系统修复措施得到应用。

这种方法能够促进鱼类活动，改善水鸟的生境，改善水质；但由于娱乐、自然保护或农业等因素，有时对湖泊进行水位调节或换水不太现实。

沉水植物对水体水质净化效果的研究
沉水植物作为水生植物的一类，具有一定的水质净化能力。

近年来，研究人员对沉水
植物对水体水质净化效果的研究逐渐增多，并提出了一系列研究成果。

沉水植物能够通过吸收水体中的营养盐来净化水质。

水体中的营养盐，如氨氮、硝态
氮和磷等，是导致水体富营养化的重要原因。

沉水植物通过其根系吸收水中的营养盐，降
低了水体中的营养盐浓度，从而抑制了水体藻类和藻水华的生长，净化了水质。

沉水植物还能够通过提供庇护、氧化还原和降低浊度等机制来改善水体水质。

沉水植
物的茎和叶片能够提供庇护给水中的其他生物，使得其能够生长繁殖。

沉水植物根系还能
够吸附和氧化还原水中的有害物质，如重金属、化学物质等。

沉水植物的根系和茎叶也能
够降低水体的浊度，使水质清澈透明。

沉水植物的生态系统功能对水质也有一定的影响。

沉水植物能够构建自身的生态系统，与其他生物相互作用，形成稳定的生态平衡。

这种生态系统能够降低水体中的有害物质浓度，提供足够的氧气和光照，促进水中生物的生长发育，从而改善水质。

沉水植物对水体水质净化具有显著效果。

由于沉水植物的种类、数量和生境等因素的
不同，其净化效果也会有所差异。

未来的研究需要进一步探索沉水植物的物种适应性、适
宜密度和生态系统功能等方面，以更好地利用沉水植物来改善水质。

人类的活动会使大量的工业、农业和生活废弃物排入水中，使水受到污染。

水污染可根据污染杂质的不同而主要分为化学性污染、物理性污染和生物性污染三大类，基本上以化学性污染为主。

具体污染杂质有无机污染物质、无机有毒物质、有机有毒物质、植物营养物质等。

而对于这些污染物的清除，水生植物起着非常重要的作用。

水生植物指生理上依附于水环境、至少部分生殖周期发生在水中或水表面的植物类群。

水生植物大致可区分为四类：挺水植物、沉水植物、浮叶植物与漂浮植物。

而大型水生植物是除小型藻类以外所有水生植物类群。

水生植物是水生态系统的重要组成部分和主要的初级生产者，对生态系统物质和能量的循环和传递起调控作用。

它还可固定水中的悬浮物，并可起到潜在的去毒作用。

水生植物在环境化学物质的积累、代谢、归趋中的作用也是不可忽视的。

用水生植物来监测水生污染、对污染物进行生态毒理学评价及其进入生物链以后的生物积累、修饰和转运，对植物生态的保护和人畜健康方面有非常重要的意义。

1水生植物对污染物的清除1.1水生植物对氮磷的清除湖泊富营养化已成为一个世界性的环境问题。

利用水生大型植物富集氮磷是治理、调节和抑制湖泊富营养化的有效途径之一。

湖泊水环境包括水体和底质两部分，水体中的氮磷可由生物残体沉降、底泥吸附、沉积等迁移到底质中。

对过去的营养状况的追踪表明，水生植物可调节温度适中的浅水湖中水体的营养浓度。

而大型沉水植物则通过根部吸收底质中的氮磷，从而具有比浮水植物更强的富集氮磷的能力。

沉水植物有着巨大的生物量，与环境进行着大量的物质和能量的交换，形成了十分庞大的环境容量和强有力的自净能力。

在沉水植物分布区内，COD、BOD，总磷、铵氮的含量都普遍远低于其外无沉水植物的分布区。

而漂浮植物的致密生长使湖水复氧受阻，水中溶解氧大大降低，水体的自净能力并未提高，且造成二次污染，影响航运。

挺水植物则必须在湿地、浅滩，湖岸等处生长，即合适深度的繁衍场所，具有很大的局限性。

尾水处理人工湿地类型的选择与工艺参数设计通过对人工湿地处理污水处理厂尾水的中试研究，结合无锡城北污水处理厂二沉池出水组合人工湿地处理系统构建和污染物去除效果的分析，综合无锡周边村镇污水处理装置出水、新农村建设湿地处理生活污水的工程实际情况，针对太湖流域城镇污水处理厂二沉池出水的特点，同时考虑太湖流域当地气候条件、植被类型以及地理环境，并参照国内外最新的人工湿地污水处理技术，本书初步拟定适合环太湖流域地区的城镇污水处理厂尾水深度处理的人工湿地类型组合及设计技术要点。

不同类型的人工湿地有各自不同的优缺点。

表面流人工湿地生长着各种挺水、沉水植物和浮叶植物，污水以较为缓慢的流速和较浅的水深流过土壤表面，经过表面流人工湿地系统中各种生物、物理、化学作用，从而得到净化。

此工艺的优点是投资少，缺点是负荷低，北方地区冬季表面会结冰，夏季会孳生蚊蝇，散发臭味。

水平潜流人工湿地中污水从一端水平流过填料床，其由一个或多个填料床组成，床体填充基质，床底设防水层。

污水在基质的表面下流动，水位较深，因而可充分利用填料表面及植物根系上生物及其他各种作用处理废水，处理效果更好。

此工艺的水力负荷大，对BOD5、CODCr、SS、重金属等污染指标的去除效果好，保温性能好，卫生条件也好，相对于其他湿地形式而言，其在冬季或北方较寒冷地区使用更具优势，缺点是投资较表面流人工湿地略多，控制相对复杂。

针对各类人工湿地的优缺点，实际应用时，可以将不同类型的人工湿地进行组合。

如将水平潜流和垂直流组合构成复合流人工湿地技术，将垂直流系统放在组合系统前端，输氧率高，处理效果较好，同时可以通过反硝化去除总氮。

根据环太湖和巢湖流域污水处理厂尾水的水质和水量特点，分别开展了表面流人工湿地、水平潜流人工湿地及不同组合处理系统对尾水处理效果的研究，以期为最终示范工程设计和运行提供技术支撑。

4.1 尾水处理人工湿地系统设计考虑因素城镇污水处理厂尾水人工湿地系统的设计应注意以下几个要点：①设计尽量简单，复杂的设计经常引发不可预料的失败。