近年来，由于富营养化问题带来的河湖污染成为当前的重大环境问题之一，主要表现在河流及湖泊中的营养物质氮、磷等浓度超过其自净能力，进而引起藻类过量生长、繁殖，甚至发生水华。富营养化会造成水体透明度和溶解氧变化，造成河湖泊水质恶化，进而导致河湖生态系统和水功能受到阻碍和破坏。传统的物理、化学、生化方法处理河湖污染水体时存在投资巨大，操作困难，处理效率低，易产生二次污染等问题，而利用植物治理水体外源污染一直是国内外的研究的热点，生态浮岛技术即为此类研究的热点之一。在治理河湖污染中利用生态浮岛技术达到生态修复的效果。
生态浮岛技术及其原理
生态浮岛技术是按照自然界的自身规律，将挺水植物利用载体栽培在自然水域的水面，不需要泥土的营养，利用植物根系在水中吸收、吸附富营养盐物质以及通过微生物对富营养盐物质的降解等作用，去除水体中的TN、TP等污染物质，达到水质净化、营造景观效果甚至收获产量的目的。
生态浮岛技术原理
生态浮岛种类及结构组成
按浮岛植物与水体直接接触与否，浮岛总体上可分为干式和湿式两种，植物和水接触的为湿式，不接触的为干式。
干式浮岛由于植物直接与土壤接触，净水功能较差，湿式浮岛中的无框架式浮岛使用寿命较短，因此，有框架湿式浮岛是目前生态浮岛技术中使用最多的浮岛。
生态浮岛的结构主要由浮岛植物、浮岛载体和水下固定设施组成。浮岛载体主要包括塑料、泡沫、竹子和纤维等。目前生态浮岛选用的植物主要有香蒲、千屈菜、芦苇、美人蕉、水芹菜、香根草、牛筋草、荷花、多花黑麦草、灯心草、水竹草、空心菜、旱伞草、水龙、菖蒲、海芋、凤眼莲、茭白等。水下固定既要保证浮岛不被风浪带走，还要保证在水位剧烈变动的情况下，能够缓冲浮岛和浮岛之间的相互碰撞，常用的固定设施有重量式、船锚式、桩基式等。另外一般还会在浮岛本体和水下固定端之间设置一个小型的浮子。
生态浮岛的固定方式
植物的选择
植物选择是生态浮岛非常重要的部分，设计时应从多方面进行权衡。
1.地域性的影响
由于植物具有较强的地域性，因此在植物的选择上尤其应注重选用乡土水生植物，或是水陆两栖植物。在北方地区，可以选择芦苇、千屈菜等；在南方地区，可以种植菖蒲、水芹菜、旱伞草等。同时，尽量使用多年生草本植物，以降低后期维护成本。对外来植物品种应进行适当的控制，水葫芦植物在净化水质及其植物景观方面效果都较为明显。但是，由于其极易蔓延，且不易控制，因此应对此种植物进行合理控制，并及时处理。
2.植物修复效果的影响
生态浮岛常用植物
氮磷去除能力较强的13种挺水植物：美人蕉、泽苔、香蒲、旱伞草、姜花、红莲子草、细叶莎草、欧慈姑、野芋、紫芋、千屈菜、泽泻、菖蒲。铵氮去除能力较强的是槐叶萍，浮萍。
高浓度N03-污染的水体中，欧慈姑、香蒲、红莲子草、旱伞草适宜作为生态浮岛的植物；低浓度N03-养分条件的水体中，千屈菜、泽泻适宜作为生态浮岛的植物；野芋、细叶莎草、葛蒲、紫芋则能应用于较广范围的N03-浓度条件水体中的生态浮岛中。
高浓度H2P04-的水体中，红莲子草、欧慈菇、细叶莎草、紫芋适宜作为生态浮岛的植物；低浓度H2P04-的水体中，适宜用泽苔、野芋、美人蕉、葛蒲作为生态浮岛的植物；千屈菜、香蒲可以应用于较广范围的H2P04-浓度条件的水体中。
高水平NH4+养分条件的水体中，红莲子草、紫芋、旱伞草、细叶莎草适宜作为生态浮岛的植物；低水平NH4+养分条件的水体中，曹蒲、野芋适宜作为生态浮岛的植物；千屈菜、香蒲、泽苔、泽泻、姜花能适应广范围的NH4+养分条件的水体。
生态浮岛类型
1.单种植物型浮岛
单种植物浮岛
2.混合植物型浮岛
混合植物型浮岛
综合考虑植物之间的“协同作用”可以增强浮岛的净化能。例如，美人蕉、灯心草、菖蒲的根系长度不一，得以吸收不同水层的氮和磷，光合作用吸收的氧气通过根系到达不同水层，促进好氧微生物生长。
3.强化生物膜作用的浮岛
生物填料型浮岛
有些研究发现，单纯的植物浮岛由于微生物量较少，与人工湿地相比处理效率较低，为改善这一问题，一些研究者们开始在浮岛基础上安装人工填料，以增强原本只有根系发生的生物膜的作用。杨林燕等用三种耐寒植物(千屈菜、小香蒲、黄菖蒲)作为浮岛主体，以高强度生物碳纤维作为填料，对COD、氨氮、总磷有较好的处理效果。
4.强化生态系统交互作用的浮岛
研究发现贝类水生动物的生长有助于提高生态系统对营养物的吸收能力，且不会造成水质恶化，所以为了进一步提高浮岛的处理能力，可以考虑在水生植物及人工填料基础上加入水生动物区。但是单独的贝类动物并不具有脱氮能力，而必须与水生植物等相配合。水生植物区下设置水生动物区，笼养滤食贝类水生动物，通过贝类的消化作用大幅度提高有机污染物的生物可降解性，结合人工介质的微生物富集作用，可以提高组合生态浮岛的微生物净化效能。
另外在生物膜的基础上投入菌剂会加快污染物的去除，生态浮岛系统中生物膜上硝化菌数量不占优，反硝化细菌的生长速度缓慢等因素都限制了脱氮效果，可以通过投加反硝化菌剂提高去除效率。
5.曝气生态浮岛
人工湿地系统内氨氮的去除率较低的主要限制因素是溶解氧（DO），在人工湿地、浮岛系统中加设曝气管后，溶解氧的增加促进了硝化作用，增强了氨氮的去除效果。较高的溶解氧为水体中的好氧微生物特别是根际好氧微生物的生长、发育和繁殖创造了条件。
展望
生态浮岛技术在湖泊、水库的水体净化方面已经有较为广泛的应用，实践证明，这种新兴的污水处理技术在改善水质的同时具有美化景观、消浪护岸、提供生物的生息空间以及收获农产品等价值，具有良好的应用前景。当前关于浮岛技术的研究多集中在宏观方面，然而微生物在水体净化中也起着十分重要的作用。在浮岛系统中创建适于硝化菌和反硝化菌生长的微环境，并通过细菌的固定化和提供反硝化碳源的方式可以大大强化其脱氮除磷效果。另外，不少研究开始着眼于水生植物-动物-微生物之间的交互作用，但是设计还较为简单，相关的机理研究并不完善，如何更好地利用各种生物之间的相互作用，协调生产者-消费者-分解者在生态循环过程中达到净化目的是需要进一步探讨的问题。
原标题：生态浮岛技术在河湖生态治理中的应用
