一种水生植物修复水体的方法与流程

1.本发明涉及生态修复技术领域，具体而言，涉及一种水生植物修复水体的方法。


背景技术：

2.重金属污染对环境的破坏性强，影响大。重金属污染主要有土壤污染和水质污染，当水源或土壤中的重金属浓度超过一定范围后，会对该区域内的生态环境产生毒害效应，种植在该区域的植物会富集重金属，该水域中的动物体内的重金属含量高，并且会通过食物链不断在动物和人体中累积，影响到人类身体健康。
3.植物修复是生态修复技术中的一种，其可使生态恢复到原始状态。对于水域例如湖泊、河流的修复，多是采用水生植物修复，通过植物，富集水中的重金属，改善水质，降低水中的氮、磷等，其效果好，维护成本低，经水生植物修复后的水域，其生态可恢复至原始状态。
4.但目前所采用水生植物修复水体的方法，其对河流的修复效果差，修复时间长，并且所用到的水生修复植物品种少，生态修复效率低。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种水生植物修复水体的方法，其利用物理栅栏、人工浮岛以及水生植物，对污染的流动水域进行生态修复，其可充分的净化水质，吸附水中重金属，快速修复生态。
6.本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
7.本发明实施例提供一种水生植物修复水体的方法，其包括：
8.在污染水域上游设物理栅栏，拦截大体积杂质，并在污染水域中投放水体修复剂；
9.在污染水域中游设置人工浮岛，在所述人工浮岛液面以下的部分，设置有吸附层；并在所述人工浮岛上沿高度方向种植沉水植物和浮水植物；
10.在污染水域下游的底部铺设无纺布固定淤泥，并在无纺布上交替种植沉水植物和挺水植物；待沉水植物和挺水植物成活后，投放水生动物；
11.定期对所述沉水植物、所述浮水植物和所述挺水植物养护、收割；
12.定期对水生动物进行打捞和投放。
13.本发明主要是对缓流速的河流进行处理，先在上游设置物理栅栏清理河面的污染物，并配以水体修复剂，对上游水体进行快速修复，可快速的除去水中的大部分污染物，如悬浮物、有机物等，调节水体ph值，初步的净化水体，并为中下游的水生植物修复提供良好的条件。
14.在中游设置人工浮岛，配合吸附层和水生植物，吸附水体中的重金属和营养质，修复水体生态，在下游直接种植水生植物，进一步的修复水体生态。
15.该修复方法可应用在湿地景观的河流中，即可以将水域的中下游或者下游作为湿地景观，其人工浮岛和种植的水生植物，可作为观赏景观，即可供人们欣赏游玩，又能修复
水体生态。
16.相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：
17.在本发明中，先在上游设置物理栅栏，通过物理栅栏拦截水中的漂浮物、悬浮物等较大的杂质，并结合到水体修复剂，对水体进行初步净化，为中下游的水质处理提高良好的环境，同时在上游对较大杂质进行拦截后，可有效的避免水中的漂浮物等附着在水生植物上，影响水生植物对水质的净化作用；并且，还可以使水质变清澈，以便于中下游的沉水植物有良好的光照条件。
18.其次，在水域的中游设置人工浮岛，在人工浮岛上设置有吸附层，通过吸附层进一步吸附水中的浮游杂质；在人工浮岛上种植沉水植物，通过沉水植物和浮水植物，吸收水域中的重金属和营养质，净化水体；沉水植物沿高度方向种植，可对不同高度的水体进行处理，克服了因沉水植物高度有限，而导致水域中部不能被净化，水体高度方向净化不均匀的缺陷，进而提高了沉水植物对水体的净化效率。
19.在水域的下游，种植沉水植物、浮水植物和挺水植物，利用水生植物，进一步的吸收水体中的重金属和营养质，并且在下游种植挺水植物，其可补充水域中的含氧量，为水域中的动植物提高氧气，进一步辅助修复生态。
20.在修复水体的过程中，对水生植物进行养护和收割，以保证水生植物正常生长，可持续的对水体进行修复。
21.本发明通过物理拦截、化学修复以及水生动植物配合，对流动水域进行生态修复，其修复速度快，可使得水体恢复到原始生态，对环境的破坏性小。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
23.图1为本发明实施例的河流的俯视示意图；
24.图2为本发明实施例的人工浮岛的主视示意图；
25.图标：1-上游，2-中游，3-下游，4-人工浮岛，41-定位杆，42-种植槽，43-种植框，5-物理栅栏。
具体实施方式
26.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
27.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考具体实施例来详细说明本发明。
28.本发明实施例提供一种水生植物修复水体的方法，其包括：
29.在污染水域上游1设物理栅栏5，拦截大体积杂质，并在污染水域中投放水体修复
剂；
30.在污染水域中游2设置人工浮岛4，在所述人工浮岛4液面以下的部分，设置有吸附层；并在所述人工浮岛4上沿高度方向种植沉水植物和浮水植物；
31.在污染水域下游3的底部铺设无纺布固定淤泥，并在无纺布上交替种植沉水植物和挺水植物；待沉水植物和挺水植物成活后，投放水生动物；
32.定期对所述沉水植物、所述浮水植物和所述挺水植物养护、收割；
33.定期对水生动物进行打捞和投放。
34.在本发明的一些实施例中，所用到的水体修复剂包括絮凝剂、过硫酸盐、活性炭、明矾、碳酸钠/碳酸氢钠缓冲盐体系。其中，过硫酸盐可以是过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸氢钾、过硫酸氢钠，絮凝剂可以是有机高分子絮凝剂，也可以是无机聚合物絮凝剂。其投入的过硫酸盐具有较强的氧化作用，可氧化水体中的有机物，对有机物进行降解，絮凝剂可吸附水体中的悬浮物，将水体中的悬浮物进行沉淀，碳酸钠/碳酸氢钠缓冲盐体系可调节水体的ph值，避免水体过酸或者过碱，以保证水生植物正常生长。
35.在本发明的一些实施例中，在所述污染水域上游1，沿水流方向至少有两个物理栅栏5，且两所述物理栅栏5之间种植有挺水植物。挺水植物指的是根茎生长在水底的淤泥中，而茎叶挺出水面，其多数是生长在0.5-1.5m深的浅水处，或者是潮湿的岸边。在发明的一些实施例中，在两个物理栅栏5之间种植挺水植物，可利用挺水植物的茎秆，拦截水域中的漂浮物，另一方面，还可以利用挺水植物的茎秆、叶等，对水域面进行美化，同时挺水植物也可配合到水体修复剂，对上游1水域进行修复。
36.在本发明的一些实施例中，沉水植物的种植密度为40-60株/m2。
37.在本发明的一些实施例中，沉水植物为金鱼藻、水蕴草、绿菊、眼子菜中的一种或多种。
38.金鱼藻是金鱼藻科金鱼藻属、多年生草本的沉水性水生植物。全株暗绿色，茎细柔，有分枝，叶轮生，每轮6-8叶；无柄；叶片2歧或细裂，裂片线状，具刺状小齿。其全柱沉于水中，生长与光照的关系密切，当光照较强时，其生长状态好，而当光照较弱时，生长状态较差，因此，在种植沉水植物时，优先将金鱼藻种植在上层水域，以为金鱼藻提供良好的光照。金鱼藻对氮元素的需求高，当水体中的含氮量高时，金鱼藻的长势良好，因此，可利用金鱼藻吸收水体中的氮元素，降低水体的含氮量，去营氧化，净化水质。
39.水蕴草是多年生沉水草本植物，植株较粗壮，柔软，圆柱状，株高40-180厘米，水蕴草可在硬度较高的淡水中生长，并在弱酸或弱碱的环境中均能生长。水蕴草在适应生长环境后，可迅速的大量繁殖，对净化水体有积极的作用，但在对水体进行修复的过程中，需定期对水蕴草进行收割，以避免其疯长，影响其他水生植物的生长。
40.黑藻是多年生沉水草本植物，其茎伸长，茎秆上有分支，茎秆呈圆柱形，表面具纵向细棱纹，质较脆。黑藻休眠的芽呈长卵圆形，苞叶多数，螺旋状紧密排列，白色或淡黄绿色，狭披针形至披针形。黑藻生长于淡水中，喜光照充足的环境，喜温暖，耐寒冷，在15-30℃的温度范围内生长良好，越冬温度不宜低于4℃，当黑藻光照不足时，其生长受限，叶片会出现老化。在本发明中，通过上游1的物理栅栏5和水体修复剂，使得水域的水质变得清澈，为黑藻提供了良好的生长环境。
41.眼子菜是多年生水生草本。眼子菜的根茎发达，直径在1.5-2mm之间，茎秆上有较
多分枝，并在茎秆顶部可以形成纺锤状休眠芽体，在茎秆的节处有须根。眼子菜叶片可分为浮水叶和沉水叶，浮水叶的叶片呈针形、宽披针形或卵状披针形，叶片长2-10厘米，宽1-4厘米，先端尖或钝圆，基部钝圆或有时近楔形，具5-20厘米长的柄。沉水叶的叶片呈披针形至狭披针形，长2-7厘米，顶端尖锐，呈鞘状抱茎。眼子菜是稻田的常见恶性杂草，其生命强，生长旺盛，繁殖速度快，因此在使用眼子菜作为水体修复植物时，需定期的进行收割，以降低其植株密度。
42.在本发明的一些实施例中，上述金鱼藻和水蕴草的种植密度为3-4芽/丛，20-30丛/m2；所述黑藻的种植密度为10-15芽/丛，8-10丛/m2；所述眼子菜的种植密度为30-40株/m2。
43.在本发明的一些实施例中，浮水植物还包括浮萍，所述浮萍的种植密度为80-120株/m2。
44.浮萍是一种飘浮的浮水植物，其叶状对称，表面绿色，近圆形，倒卵形或倒卵状椭圆形，全缘，上面稍凸起或沿中线隆起，脉不明显，根白色，根冠钝头，根鞘无翅。在叶状体背面一侧具囊，新叶状体于囊内形成浮出，以极短的细柄与母体相连，随后脱落。浮萍的叶面铺在水面上，具有一定的观赏价值，并且，叶片在光合作用下，可吸收水中的氮，以起到净化水质的作用。
45.在本发明的一些实施例中，浮水植物为睡莲、水浮莲和凤眼莲中的一种或多种。
46.在本发明的一些实施例中，所述挺水植物为美人蕉、旱伞草、千屈菜中的一种或多种。其种植密度为4-8株/m2。
47.在本发明的一些实施例中，人工浮岛4包括竖直设置的定位杆41和水平设置的种植框43，所述定位杆41沿高度方向间隔设置有多个种植槽42，所述种植槽42内种植有沉水植物，所述种植框43内种植有浮水植物。
48.通过在定位杆41上设置种植槽42，并在种植槽42内种植沉水植物，使得沉水植物沿高度方向分布，可利用不同高度的沉水植物，对不同高度的水质进行净化，以提高水生植物对水体的净化效率。
49.在本发明的一些实施例中，所述吸附层设于所述定位杆41的外壁。在定位柱的外壁设吸附层，可吸附水域中的悬浮物质，净化水质，改善沉水植物的生长环境。
50.在本发明的一些实施例中，上述吸附层为活性炭层或多孔陶瓷颗粒层。
51.以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
52.实施例1
53.本实施例提供一种人工浮岛4，其如附图1所示，包括竖直设置的定位杆41和水平设置的种植框43，所述定位杆41沿高度方向间隔设置有多个种植槽42，在种植槽42内放置有土壤，在种植槽42内设置有用于固定沉水植物的固定机构；并且，在定位杆41的外壁设置有活性炭吸附层。
54.在本发明的其他实施例中，可根据水体的污染源，将活性炭吸附层跟换为其他吸附材质。
55.在使用该人工浮岛4时，先在种植槽42内种植相应的沉水植物，在水平设置的种植框43中，种植浮水植物，再将人工浮岛4的定位杆41固定在水域的河床上，使得整个人工浮岛4沉没在水中，并保证浮水植物的部分茎叶位于水面上。
56.实施例2
57.选取南方某内陆河流，其河流的流速为0.2-0.4m/s，其总长120m，河内最深处为45cm，河面最宽处为4.5m。
58.在河流的上游1、中游2以及下游3，分别设置多个水质检测点，检测水质中重金属含量，以及富营养元素的含量。其在进行水生植物修复之前，该河流各段水域中的元素含量如表1所示。
59.表1修复前河流污染物浓度
[0060][0061]
在河道的上游1，沿水流方向设置两段物理栅栏5，两段物理栅栏5相距10m，并在两个物理栅栏5之间，种植美人蕉，种植密度为5株/m2。在种植后的第10天，第一次向水中投放水体修复剂；其水体修复剂包括质量分数为50％过硫酸氢钾、5％絮凝剂、20％碳酸钠/碳酸氢钠缓冲盐体系、10％活性炭、15％明矾，水体修复剂的投放浓度为80ppm。
[0062]
在污染水域中游2设置上述实施例1中的人工浮岛4，多个人工浮岛4沿着河面宽度方向间隔，同时在水流方向也设置多个人工浮岛4，其设置人工浮岛4河段长为40m。在靠近上游1的前20m河段，其设置的人工浮岛4的种植槽42内种植金鱼藻和水蕴草，金鱼藻种植在定位杆41的上部，水蕴草种植在定位杆41的下部，其在种植框43内种植睡莲；在靠近下游3的20m河段，其设置的人工浮岛4的种植槽42内种植黑藻和眼子菜，其眼子菜种植在定位杆41的上部，黑藻种植在定位杆41的上部，在种植框43内种植水浮莲。待中游2河段的沉水植物和浮水植物成活后，在安装人工浮岛4的15天后，在该中游2河段投放浮萍。
[0063]
其中，设置人工浮岛4的河段长为50m，沿水流方向，相邻人工浮岛4的间隔为4m，人工浮岛4上的沉水植物种植密度3-4芽/丛，25丛/m2，睡莲和浮水莲的种植密度为1-2头/m2，浮萍的密度为60株/m2。
[0064]
在污染水域下游3的河床上，铺设无纺布固定淤泥，并在无纺布上交替种植眼子菜和美人蕉，美人蕉的种植密度为8株/m2，眼子菜的种植密度为40株/m2，待眼子菜和美人蕉成活后，向该水域投苹果螺、田螺和鲢鱼。并在下游3水域设置物理围挡，以防止水生动物遗失或逃离该水域。
[0065]
待对上述河流处理完成后，定期对所述沉水植物、所述浮水植物和所述挺水植物养护，当水生植物有死亡时，及时补充种植，当水生植物生长过旺盛时，及时的对水生植物进行收割，以保证水生植物的密度在上述范围内。
[0066]
同样的，定期对水生动物进行打捞和投放，当水生动物出现死亡时，需及时补充，
而当其繁殖过多时，需要及时的捕捞，以避免密度过大，影响其他水生动物和水生植物的生长。
[0067]
经过6个月的修复后，再分别检测河道各段的污染物浓度，其结果如表2所示。
[0068]
表2修复后河流各段的污染物浓度
[0069][0070]
需说明的是，在上述表1和表2中，各河段的取样方法为：在同一天，分别对各河段的水质进行取样，在河道起点处，同一宽度上，分别在三处取样，河道中段和河道终点的取样方法均相同；将各取样点取出的试样，每一试样分为3组，分别检测其各物质的浓度，随后计算其平均值，即为表中的浓度。
[0071]
从上述表2中，可以得出，在河道的起点，其各污染物含量较高，而在河道中段，经过水体修复剂和水生植物的处理，其污染物的含量均有所下降，说明经过河道上游1和中游2的处理后，对河道的水质有明显的改善；在河道终点处，其测得污染物的含量又进一步的降低，说明经过中下游3的水生植物的修复，在河道终点处的水质已经得到了很大的改善，说明本发明的修复方法，对水体的修复有积极作用。
[0072]
具体的，在实施例中，先在上游1设置物理栅栏5，通过物理栅栏5拦截水中的漂浮物、悬浮物等较大的杂质，并结合到水体修复剂，对水体进行初步净化，为中下游3的水质处理提高良好的环境，同时在上游1对较大杂质进行拦截后，可有效的避免水中的漂浮物等附着在水生植物上，影响水生植物对水质的净化作用；并且，还可以使水质变清澈，以便于中下游3的沉水植物有良好的光照条件。
[0073]
其次，在水域的中游2设置人工浮岛4，在人工浮岛4上设置有活性炭吸附层，通过活性炭吸附层吸附水中的浮游杂质，使得水质变的清澈，为沉水植物提供良好的光照；在人工浮岛4上种植沉水植物，通过沉水植物和浮水植物，吸收水域中的重金属和营养质，净化水体；沉水植物沿高度方向种植，可对不同高度的水体进行净化处理，克服了因沉水植物高度有限，而导致水域中部不能被净化，水体高度方向净化不均匀的缺陷，进而提高了沉水植物对水体的净化效率。
[0074]
在水域的下游3，种植沉水植物、浮水植物和挺水植物，利用水生植物，进一步的吸收水体中的重金属和营养质，并且在下游3种植挺水植物，其可补充水域中的含氧量，为水域中的动植物提高氧气，进一步辅助修复生态。
[0075]
在修复水体的过程中，对水生植物进行养护和收割，以保证水生植物正常生长，可持续的对水体进行修复。
[0076]
本发明通过物理拦截、化学修复以及水生动植物配合，对流动水域进行生态修复，
其修复速度快，可使得水体恢复到原始生态，对环境的破坏性小。
[0077]
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。