本发明涉及水体修复
技术领域：
，具体涉及一种利用生物质炭作生态浮岛基质的水体修复方法。
背景技术：
：水体富营养化是许多河道、湖泊、水库的主要环境问题，被人们形象地称为“生态癌”，它的存在已经严重妨碍了对这些水体作为资源的利用，造成了环境和经济的重大损失。氮、磷等营养物质的输入和富集是水体发生富营养化的最主要原因。随着人工湿地的逐渐应用，利用植物吸附污染水体中的营养盐技术已经引起广泛关注，通过植物的吸附吸收、富集、挥发、根滤、降解、抑藻、稳定等作用，可以净化水体中的污染物，达到净化环境的目的，是一种很有潜力的绿色技术，因此生态浮岛也应运而生。生物质炭是一种多孔材料，其丰富的孔隙分布特征和高比表面积使其具有良好的吸附特征，是一种良好的水质净化剂。研究表明生物质炭对重金属、营养盐和有机物等都具有一定的吸附去除效果，而且生物质炭具有改善微生物细胞附着性能、促进特殊类群微生物的栖息生长的作用，作物秸秆、农林废弃物等均可作为生物质炭的原料。目前已经有将植物制成生物炭用于水体修复的研究，如申请号为201310218595.3的发明专利中公开了一种改良的利用湿地收割芦竹强化人工湿地去除氨氮的方法，该方法是收割人工湿地中的芦竹制成生物质炭再回填到湿地中，达到去除水体中氨氮的目的，该方法解决了收割后湿地植物处置不当对环境造成二次污染的问题，实现了湿地植物的再利用。但是对于较窄的水域用人工湿地的方法进行修复是不可行的，需利用生态浮岛技术，而对于生物质炭作为生态浮岛的植物基质用于水体修复的报道却很少。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种利用生物质炭作生态浮岛基质的水体修复方法，以解决上述
背景技术：
中提出的问题。为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用生物质炭作生态浮岛基质的水体修复方法，包含生物质炭的选择、水体修复能力试验和应用三个部分，包括以下步骤：（1）富营养化水体准备：从已公布的劣五类水城市河道采集水样，按照GB11893-89、GB11894-89和GB11914-89标准测定水体中总磷、总氮和COD含量；（2）生物质炭的准备：将生物质炭过筛，选择粒径大小一致的生物质炭，置于烘箱中干燥。（3）生物质炭的筛选：将各种生物质炭分别置于从河道采集的富营养化的水体中，每种生物质炭设3个重复，一周后检测水体中总磷、总氮和COD含量变化，筛选出吸附能力较强的生物质炭；（4）水生植物准备：选择常用于水体修复并且长势一致的挺水植物作为实验对象；（5）模拟生态浮岛：将生物质炭放于50~80L试验桶中，以泡沫为浮岛载体，每个载体上设5个种植孔种植挺水植物；（6）水体修复能力试验：以步骤（1）的水体为试验水体，按照步骤（5）的浮岛装置，设置“生物质炭+水”、“挺水植物+水”和“生物质炭+挺水植物+水”三种方案，以无生物质炭和挺水植物的富营养化水体为对照，分别测定各实验组植株生长指标和水体污染指标；（7）应用：将挺水植物种植在装有生物质炭的种植篮中，组合成生态浮岛装置，置于水体富营养化严重的河道、湖泊、水库中。优选的，步骤（2）中所述生物质炭选择秸秆炭、稻壳炭、花生壳炭、松木炭和核桃壳炭中的一种或者几种。优选的，步骤（2）中所述过筛是用0.5~1.0mm孔径筛网进行筛选，烘箱温度设为50~80℃。优选的，步骤（4）中所述挺水植物可以为美人蕉、再力花、鸢尾、芦苇等。优选的，步骤（7）中所述植株生长指标为根系长度和株高，水体污染指标包括总氮、总磷和COD含量，根系长度和株高在实验开始和结束时分别测定一次，总氮、总磷和COD含量每10天测定一次。与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明首次公开了一种利用生物质炭作生态浮岛基质的水体修复方法，生物质炭是直接通过植物废弃物经过高温烧制而成的，是绿色环保型材料，对水体不产生任何污染，来源丰富，并且能重复利用。生物质炭表面具有大量大小不同的孔隙，比表面积高，具有吸附水分、养分能力强的特点，而且通过吸收水体中的N、P等元素，可作为肥料载体，具有较好的蓄肥、保肥、供肥能力，促进植物根系的生长发育。另外，生物质炭能够与水生植物根系形成一层生物质膜，使水体中有益菌吸附在植物根系周围，进一步促进水体中污染物质的降解，提高水体修复的效率，炭基浮岛可广泛应用在河道、湖泊等的水体修复中，具有较大的经济、社会、生态效益。具体实施方式下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。一种利用生物质炭作生态浮岛基质的水体修复方法，包括生物质炭的选择、水体修复能力试验和应用三个部分。实施例1本实施例在杭州市内开展，从政府河道水质网上获取河道水质情况，从记录为劣五类水的河道中采集试验水体，按照GB11893-89、GB11894-89和GB11914-89标准测定水体中总磷、总氮和COD含量，记为初始浓度。用30目（孔径为550μm）的过筛网筛选径粒大小一致的秸秆炭、稻壳炭、花生壳炭、松木炭和核桃壳炭，在60℃烘箱中干燥后分别置于从河道采集的富营养化水体中，一周后检测水体中总磷、总氮和COD的含量变化，记为最终浓度，统计分析各生物质炭对总氮、总磷和COD的去除率，筛选出吸附能力较强的生物质炭。去除率=（初始浓度-最终浓度）/初始浓度×100%。筛选结果如表1所示，秸秆炭对氮和磷的吸附效果最好，去除率分别为42.65%和40.23%，松木炭对COD的去除效果最好，去除率为40.04%，利用这三个指标综合评价生物炭对水体修复的效果，得到秸秆炭对水体修复的效果最好，水体污染物的综合去除率为38.18%，其次分别为稻壳炭和松木炭，综合去除率分别为37.95%和37.04%。表1生物质炭对水体中污染物的去除率生物质炭类型秸秆炭稻壳炭花生壳炭松木炭核桃壳炭氮去除率42.65%40.87%22.37%37.45%30.75%磷去除率40.23%37.51%25.07%33.62%21.27%COD去除率31.67%35.48%29.93%40.04%30.28%综合去除率38.18%37.95%25.79%37.04%27.43%实施例2水体修复能力试验：本实施例在杭州绿风园林集团苗木展示基地开展，试验水体参照实施例1准备。将秸秆炭放于已装满试验水体的80L试验圆桶中，以直径为40cm的泡沫为浮岛载体，每个载体上设5个种植孔，设置三组实验组“秸秆炭+水”（浮岛1）、“美人蕉+水”（浮岛2）和“秸秆炭+美人蕉+水”（浮岛3），以无秸秆炭和美人蕉的富营养化水体为对照，并设置3个重复。测定植株根系长度、株高，以及水体污染指标包括总磷、总氮和COD含量，其中总氮、总磷和COD含量每10天测定一次，计算平均值，计算各指标的去除率，植株根系长度和株高在实验开始和结束时分别测定一次，实验周期为30天。其中水体污染指标检测方法为：水体中总磷、总氮和COD含量的测定参照GB11893-89、GB11894-89和GB11914-89标准。试验结果如下列表所示：表2所示为不同实验组对总磷的去除效果，浮岛1中秸秆炭起着吸附磷元素的作用，在0~10天吸附较多，后期较缓慢，说明秸秆炭对磷元素的吸附速度快；浮岛2中主要依靠植物根系吸附磷元素，而植物根系缓慢生长，因此总磷含量下降幅度缓慢；浮岛3中活性炭和植物根系都可以吸附磷元素，在0~10天活性炭起主要吸附作用，由于活性炭促进植物根系微生物的附着，因此20~30天对磷元素的吸附速率较快，且最终达到了IV类水的标准。对比四个实验组最终总磷的去除率，发现三个浮岛都能够不同程度的吸附磷元素，并且在活性炭上种植美人蕉对总磷的去除效果最好，去除率达到60.27%。表2不同实验组对总磷的去除效果表3所示为不同实验组对总氮的去除效果，表4所示为不同实验组对COD的去除效果，总氮和COD含量在各浮岛中的变化趋势结果与总磷的去除结果类似，都表明在活性炭上种植美人蕉对水体污染物的去除效果最好，其中对总氮的去除率达到70.72%，对COD的去除率达到59.59%。表3不同实验组对总氮的去除效果表4不同实验组对COD的去除效果表5所示为种植植物的浮岛2与浮岛3中美人蕉的生长状况，发现浮岛2美人蕉根系生长量和株高增长量均比浮岛3中多，说明美人蕉在以活性炭为基质时有利于根系和茎的生长。表5不同实验组中植物生长状况实验组根系生长量（cm）株高增长量（cm）生长状况浮岛25.7221.68健康浮岛33.5918.53健康实施例3将美人蕉、鸢尾和再力花等挺水植物种植在装有生物质炭的种植篮中，种植篮固定在浮岛载体上，然后将整个浮岛装置置于水体富营养化严重的河道、湖泊或水库中。当挺水植物进入枯萎期时进行收割，用于制备生物质炭，可再次应用到水体修复中作为生态浮岛上挺水植物的基质。最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3