摘要 采用水稻組合生態(tài)浮床治理污染河道，該技術(shù)優(yōu)化了河道的微生物結(jié)構(gòu)，增加了水體的自凈能力，從而有效去除了水體的主要污染物，提高了水體透明度;試驗(yàn)結(jié)果表明水稻組合生態(tài)浮床能在污染河道條件下，保證工程植物水稻的正常生長(zhǎng)，產(chǎn)量達(dá)7 500 kg/hm2以上，通過收獲植物體的形式，可直接從河道水體中去除的N、P總量分別達(dá)31.57、14.89 kg。試驗(yàn)區(qū)對(duì)TN、TP、NH4+-N和CODMn的平均去除率分別為6.51%、18.75%、15.64%和13.55%。該技術(shù)是一種新型的生態(tài)浮床技術(shù)，使經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益有機(jī)結(jié)合，可為我國(guó)污染河道治理提供科學(xué)依據(jù)。 

　　關(guān)鍵詞 污染河流;水稻組合生態(tài)浮床;微生物;綜合效果  

　　20世紀(jì)80年代以來我國(guó)經(jīng)濟(jì)得到快速發(fā)展，由于環(huán)保意識(shí)與環(huán)境治理技術(shù)的相對(duì)落后，加之污染企業(yè)廢水的直接排放，市政污水管網(wǎng)建設(shè)的滯后性，導(dǎo)致城市接納水體污染狀況日益嚴(yán)重，造成河道水體的富營(yíng)養(yǎng)化，季節(jié)性水體黑臭狀況時(shí)有出現(xiàn)。數(shù)據(jù)表明，我國(guó)黑臭水體污染嚴(yán)重，共有1 900多個(gè)黑臭水體，當(dāng)前國(guó)家正積極推進(jìn)黑臭水體治理，針對(duì)黑臭水體的生態(tài)浮床技術(shù)是比較有效的生態(tài)治理方法之一，它是一種將現(xiàn)代農(nóng)藝和生態(tài)工程措施綜合集成的水面無土種植技術(shù)[1-4]，生態(tài)浮床具有良好的水質(zhì)凈化效果[5-8]，然而傳統(tǒng)的生態(tài)浮床經(jīng)濟(jì)成本相對(duì)較高。 

　　水稻浮床早在20世紀(jì)末進(jìn)行了少量研究[9]，該試驗(yàn)是在原有水稻浮床的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，增加了包括半軟性填料和沸石基質(zhì)的輔助填料系統(tǒng)，選取糧食作物—水稻作為浮床植物，通過植物吸收、填料吸附、微生物降解及協(xié)同作用，達(dá)到降低水體污染物濃度的目的[9-10]，同時(shí)，獲得一定程度的經(jīng)濟(jì)利益，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)生態(tài)浮床處理效率不穩(wěn)定、應(yīng)用過程中成本無法部分補(bǔ)償?shù)娜秉c(diǎn)（圖1），實(shí)現(xiàn)了環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益的高度統(tǒng)一，從而探索一種新的水環(huán)境治理之路。 

　　1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與樣品采集 

　　1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 

　　浮床載體采用傳統(tǒng)的發(fā)泡塑料材質(zhì)，水稻為移栽，移栽時(shí)秧齡39 d，單本水稻的株高平均為43 cm，分蘗6.5個(gè)，苗齡7.8，干物質(zhì)重1.11 g。移栽時(shí)行株距為25.0 cm×21.4 cm，合18.67叢/m2、186 675叢/hm2，水稻品種為旱優(yōu)湘晴;每平方米浮床輔助填料懸掛1.5 kg沸石、0.15 m3半軟性填料。設(shè)計(jì)水稻組合生態(tài)浮床的河段長(zhǎng)度為280 m，該河段內(nèi)浮床覆蓋度約為25%，共計(jì)1 000 m2。試驗(yàn)地點(diǎn)為無錫市某郊區(qū)河道（總長(zhǎng)850 m），河道的水流方向不定，屬往復(fù)流且流速較慢。試驗(yàn)開始前4—6月進(jìn)行河道采樣，共采集3個(gè)采樣點(diǎn)4次水樣，水體主要水質(zhì)指標(biāo)TN、TP、NH4+-N和CODMn平均分別為6.96、0.27、2.71、11.50 mg/L。整個(gè)試驗(yàn)周期為5—10月。 

　　1.2 樣品采集與測(cè)定方法 

　　選取試驗(yàn)區(qū)3個(gè)采樣點(diǎn)，區(qū)外選擇1個(gè)采樣點(diǎn)作為對(duì)照，在水稻不同生長(zhǎng)階段，共計(jì)采集5次水質(zhì)與生物指標(biāo)。水體中總氮（TN）含量測(cè)定采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法（GB 11894—1989），總磷（TP）含量測(cè)定采用鉬酸銨分光光度法（GB 11893—1989），銨態(tài)氮（NH4+-N）采用納氏試劑法測(cè)定。 

　　2 結(jié)果與分析 

　　2.1 水稻的生育狀況分析 

　　水稻的各生育期：于5月25日播種，7月3日移栽，9月5日抽穗，10月28日成熟，全生育期為156 d，與當(dāng)?shù)厮�稻生產(chǎn)相比，除移栽期較當(dāng)?shù)厮�稻生產(chǎn)推遲10 d左右外，其他節(jié)點(diǎn)基本相同。其中，水稻的工程運(yùn)行期，即在河道中生育周期為117 d。試驗(yàn)結(jié)果顯示，工程水稻每叢的基本苗為6.5株，最高苗為25.8株，有效穗12.5個(gè)，與當(dāng)?shù)厮�田水稻生產(chǎn)相比均偏高約20%。基本苗重207.30 kg/hm2，根莖葉枝粳重19 647.00 kg/hm2，谷粒重9 352.50 kg/hm2，總重28 999.50 kg/hm2，凈重28 792.20 kg/hm2，生長(zhǎng)186 675.00叢/hm2，株高105.3 cm，穗長(zhǎng)15.2 cm，結(jié)實(shí)率65.6%，理論產(chǎn)量7 611 kg/hm2。 　　2.2 水稻組合生態(tài)浮床對(duì)水體內(nèi)微生物的影響 

　　從表1可知，水稻浮床明顯促進(jìn)了水體中好氧細(xì)菌和真菌生長(zhǎng)，其中水稻浮床附近水體中好氧細(xì)菌和真菌數(shù)量分別是無浮床處水體的2.58倍和2.24倍，水稻根系及輔助填料中好氧細(xì)菌和真菌數(shù)量更是高達(dá)72.0×106、390.0×102 CFU/g，分別是對(duì)照水體的8.1倍和5.1倍。水稻浮床促進(jìn)了水體中亞硝化菌生長(zhǎng)，而對(duì)氨化菌和反硝化菌的影響不大，但水稻根系及輔助填料系統(tǒng)中的氮循環(huán)細(xì)菌數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于水體，氨化菌、亞硝化菌和反硝化菌數(shù)量分別是對(duì)照水體的4.8倍、100.0倍和33.3倍。 

　　試驗(yàn)結(jié)果表明，水稻浮床明顯優(yōu)化了處理河道的微生物結(jié)構(gòu)，提高了河道系統(tǒng)凈化水體的能力。這是由于水稻根系擁有巨大的表面積和良好的生物相容性[11]，同時(shí)輔助填料系統(tǒng)的設(shè)置為微生物提供了良好的附著和繁衍場(chǎng)所，成為各種微生物的重要載體。 

　　水稻根區(qū)形成的有氧區(qū)域和厭氧或嫌氧區(qū)域?yàn)椴煌�功能的微生物提供了不同的生境條件，水稻浮床根系所截留的有機(jī)污染物和分泌物中的有機(jī)碳源，如糖類、有機(jī)酸、氨基酸、酚類化合物等[12]，又給微生物提供了豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[13]，并且粗大的根系有利于均勻布水，防止水體對(duì)微生物沖刷，能夠大大擴(kuò)展生態(tài)浮床凈化污水的空間，有利于微生物特別是硝化菌和亞硝化菌等好氧細(xì)菌向水體深部分布。 

　　2.3 水質(zhì)改善效果分析 

　　2.3.1 植物對(duì)水體氮磷的富集效果。 

　　生態(tài)浮床的植物收獲期N、P營(yíng)養(yǎng)鹽積累量的多少是關(guān)鍵參數(shù)之一。植物對(duì)N、P的吸收去除能力，即去除效果主要決定于試驗(yàn)期間植物對(duì)N、P的吸收積累量。由表2可知，通過收獲水稻植物體的形式，直接從水體中去除了31.57 kg的N和14.89 kg的P。 

　　2.3.2 水體主要污染物的去除效果。 

　　試驗(yàn)期間，試驗(yàn)區(qū)內(nèi)河道水體中的主要污染物呈不同程度的下降趨勢(shì)（圖2），水體透明度有較大幅度的增加，較對(duì)照點(diǎn)提高了32 cm，達(dá)135 cm。表3顯示試驗(yàn)區(qū)內(nèi)的水質(zhì)得到了一定程度的改善，試驗(yàn)工程運(yùn)行后，植物進(jìn)入正常生長(zhǎng)期，水體改善效果明顯，水體中TN、TP、NH4+-N和CODMn的平均去除率分別為6.51%、18.75%、15.64%和13.55%。 

　　3 結(jié)論與討論 

　�。�1）試驗(yàn)結(jié)果表明水稻組合生態(tài)浮床能在污染河道條件下，保證工程植物水稻的正常生長(zhǎng)，產(chǎn)量達(dá)7 500 kg/hm2以上，獲得了一定的經(jīng)濟(jì)效益;干物質(zhì)收獲量達(dá)28 792.0 kg/hm2，通過收獲植物體的形式，可直接從河道水體中去除的N、P總量分別達(dá)31.57和14.89 kg。 

　　（2）水稻組合生態(tài)浮床能有效促進(jìn)水體以及植物根系微生物生長(zhǎng)和分布，優(yōu)化微生物結(jié)構(gòu)，分解污染物能力增強(qiáng)，增加水體的自凈能力。結(jié)果表明試驗(yàn)區(qū)對(duì)TN、TP、NH4+-N和CODMn的平均去除率分別為6.51%、18.75%、15.64%和13.55%。 

　　（3）從相關(guān)經(jīng)濟(jì)性狀和干物質(zhì)生產(chǎn)量來看，與該水稻品種的種性潛力和在水田種植時(shí)的表現(xiàn)相比，除其中的有效穗數(shù)表現(xiàn)偏高外，其他性狀指標(biāo)均為偏低，可能受河道兩岸遮陰的影響，影響植物的光合作用而導(dǎo)致結(jié)實(shí)率偏低;同時(shí)由于河道中不能使用農(nóng)藥，浮床植物水稻的病蟲害也是研究中值得關(guān)注的問題。 

　　總之，水稻組合生態(tài)浮床作為一種新型的生態(tài)浮床技術(shù)，使經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益有機(jī)結(jié)合，為我國(guó)污染河道治理提供了科學(xué)依據(jù)。 

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