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一种利用挺水 植物修复生态环境的方法

阅读：538发布：2020-05-17

专利汇可以提供一种利用挺水植物修复生态环境的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及水环境治理领域，具体公开了一种利用挺水植物修复生态环境的方法。本发明通过在挺水植物周围设置磁化反应器，对挺水植物进行间歇磁化诱导，提高了植物根系对微环境中无机态磷等矿化物质的可利用量，打破最大生物量的限制，促进了水生植物根部输氧作用，并维持和增强水力传输作用，在不增加植物种植密度的情况下，促进并提升了挺水植物吸收和转换污染物的能力，将挺水植物对水环境的净化和生态修复效率提高约30％。，下面是一种利用挺水植物修复生态环境的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种利用挺水植物修复生态环境的方法，其特征在于，在挺水植物周围设置磁化反应器，对挺水植物及其所在水环境进行间歇磁化诱导，促进水环境的生态恢复。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对水体进行间歇磁化，磁场强度为50mT-
500mT，3h-48h，单次磁化时间为5min-120min。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述挺水植物选自水烛、荷花、碗莲、芦苇、香蒲、菰、水葱、芦竹、水竹、水葱、菖蒲、蒲苇、黑三菱中的一种或者几种。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述挺水植物为荷花、香蒲、水葱的组合，荷花、香蒲、水葱的植株密度比例为5：1：1，间歇磁化的磁场强度为400mT，间歇周期为5h，单次磁化时间为20min。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述挺水植物为菖蒲、蒲苇、黑三菱的组合，菖蒲、蒲苇、黑三菱的植株密度比例为1：1：1；间歇磁化的磁场强度为200mT，间歇周期为
15h，单次磁化时间为60min。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述挺水植物为水烛、碗莲、芦苇的组合，水烛、碗莲、芦苇的植株密度比例为1：2：1；间歇磁化的磁场强度为100mT，间歇周期为30h，单次磁化时间为90min。

说明书全文

一种利用挺水 植物修复生态环境的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及水环境治理领域，具体地说，涉及一种利用挺水植物修复生态环境的方法。

背景技术

[0002] 在水生生态系统中，水生植物是水体保持良性发育的关键生态类群，水生植物在水生生态系统中处于初级生产者地位，它通过光合作用将太阳能转化为有机物，生产出大量的有机物质，为水生动物及人类提供直接或间接的食物，同时水生植物也是水生生态系统保持良性循环的关键，也是水生生物群落多样性的基础，因此完整的水生植物群落是维持水生生态系统结构和功能的关键因子。

[0003] 挺水植物的根、根茎生长在水的底泥之中，茎、叶挺出水面，挺水植物常分布于0～1.5米的浅水处，其中有的种类生长于潮湿的岸边。这类植物在空气中的部分，具有陆生植物的特征，生长在水中的部分(根或地下茎)，具有水生植物的特征。

[0004] 挺水植物可通过对水流的阻力来减小风浪扰动，使悬浮物质沉降。河湖岸边以挺水植物为主的水路交错带，有利于对面源污染物的去除和沉淀等。但是，一些挺水植物的根系活力相对较低，导致其吸收与转化污染物的能力较弱。一般情况下，水生植物对水体环境中污染物的富集量和净化效率与植物生物量密切相关，想要提高水生植物净化效率，只能提高植物密度量。

发明内容

[0005] 本发明的发明目的在于提供一种利用挺水植物修复生态环境的新方法，在不增加植物种植密度的情况下，通过促进并提升挺水植物吸收和转换污染物的能力，提高挺水植物对水环境的净化和生态修复效率。

[0006] 为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

[0007] 本发明提供一种利用挺水植物修复生态环境的方法，所述方法的核心在于，在挺水植物周围设置磁化反应器，对挺水植物及其所在水环境进行间歇磁化诱导，进而促进水环境的生态恢复。

[0008] 挺水植物的存在形式可以包括直接栽种、生态浮岛和人工湿地等。挺水植物选自水烛(狭叶香蒲)、荷花、碗莲、芦苇、香蒲、菰(茭笋、蒿芭)、水葱、芦竹、水竹、水葱、菖蒲、蒲苇、黑三菱中的一种或者几种。

[0009] 作为优选，本发明提供几种挺水植物的组合方式：

[0010] (1)荷花、香蒲、水葱，植株密度比例为5：1：1；

[0011] (2)菖蒲、蒲苇、黑三菱，植株密度比例为1：1：1；

[0012] (3)水烛、碗莲、芦苇，植株密度比例为1：2：1。

[0013] 所述植株密度比例为单位面积内的植株数量之比。

[0014] 可选地，所述磁化反应器为永磁式或电磁式，实际应用中可根据现场水质、水量以及电力供应进行灵活选择。

[0015] 作为示例性说明，例如，现场水质为劣V类水质，水量≥2000m3/d，且现场电力供应稳定，优选采用电磁式磁化反应器，如管道型可调电磁式磁化器。

[0016] 再例如，现场水质为V类水以内，水量＜1000m3/d，且现场电力供应能力较差，优选采用永磁式磁化反应器，所述的永磁式磁化反应器的永磁体材料选自铁氧体、钕铁硼或铁钴钒。

[0017] 进一步地，对挺水植物及其所在水环境进行间歇磁化诱导的磁场强度为50mT-500mT，间歇周期为3h-48h，单次磁化时间为5min-120min。

[0018] 进一步地，本发明针对不同的挺水植物及其组合，探究出不同的磁化条件，以利于挺水植物及其组合发挥最佳的净化/修复作用。针对前述优选的挺水植物组合，对应如下较佳的磁化参数：

[0019] (1)荷花、香蒲、水葱，植株密度比例为5：1：1；间歇磁化的磁场强度为400mT，间歇周期为5h，单次磁化时间为20min；

[0020] (2)菖蒲、蒲苇、黑三菱，植株密度比例为1：1：1；间歇磁化的磁场强度为200mT，间歇周期为15h，单次磁化时间为60min；

[0021] (3)水烛、碗莲、芦苇，植株密度比例为1：2：1；间歇磁化的磁场强度为100mT，间歇周期为30h，单次磁化时间为90min。

[0022] 挺水植物对水环境的净化和生态修复，主要体现在对进入挺水植物生长环境(或称修复系统)的污水的净化和修复。

[0023] 污水进入挺水植物组成的修复系统初期，基质和根系的吸附作用、微生物的分解作用及植物的吸收作用三者共同存在，磁化诱导使植物与微生物均处于快速生长或繁殖阶段，使得污染物的去除速率较大。而后期由于基质和根系的吸附作用已经逐渐接近饱和，根系生长也趋于成熟，继续施加磁化反应，促使植物吸附的污染物快速转化，提高植物根系对微环境中无机态磷等矿化物质的可利用量，打破最大生物量的限制，使其繁殖速率不会减慢，使污染物的去除速率仍能维持在一定的水平。

[0024] 挺水植物扎根在底泥之中，以底泥为生长基质，不仅能够实现水体与底泥中营养物质的循环，降低沉积物中的营养物质和重金属含量，还能改变水体的动力学状态和降低水流冲刷等作用。而挺水植物赖以生存的湿地底泥中蕴含有丰富的营养物质、动植物残体等，底泥能够为水生动植物提供一定的能量和栖息地，但又会成为水体污染物的源或汇。研究发现，湿地底泥与水体中的氮、磷、有机质等营养物质在一定条件下会相互吸收与释放，导致水体二次污染。挺水植物作为底泥与水体间的桥梁，在二者物质转换中起到关键性作用。

[0025] 水生植物的根系可以深入穿透人工湿地的介质层，而磁化诱导作用，能够使植物根系在介质层中形成众多空隙和气室，有效避免了介质内部闭塞，增大了介质孔隙度，保证并加强了介质中的水力传输能力。植物的生长能加快天然土壤的水力传输速度，且当植物成熟时，根区系统的水容量增大，即使植物的根系腐烂，也仍然保留了许多空隙和通道，有利于土壤的水力传输，维持和增强水力传输作用。

[0026] 湿地土壤严重缺氧，土壤含氧量低，对许多生物的生存十分不利。缺氧条件下，生物不能进行正常的有氧呼吸，还原态的某些元素和有机物的浓度可达到有毒水平。水生植物可以通过光合作用产生氧气，磁化诱导作用可以促进植物根部周围形成氧化态的微环境，既可形成适宜好氧微生物生存的有氧环境，也可形成适宜厌氧微生物生存的无氧环境，不同微生物可以共存并各取所需，充分吸收、利用水中营养物，减少水中富营养物质，从而达到净化水质的作用。

[0027] 本发明的有益效果至少在于：

[0028] 本发明通过在挺水植物周围设置磁化反应器，对挺水植物进行间歇磁化诱导，提高了植物根系对微环境中无机态磷等矿化物质的可利用量，打破最大生物量的限制，促进了水生植物根部输氧作用，并维持和增强水力传输作用，在不增加植物种植密度的情况下，促进并提升了挺水植物吸收和转换污染物的能力，将挺水植物对水环境的净化和生态修复效率提高约30％。

具体实施方式

[0029] 下面将结合实施例对本发明的优选实施方式进行详细说明。需要理解的是以下实施例的给出仅是为了起到说明的目的，并不是用于对本发明的范围进行限制。本领域的技术人员在不背离本发明的宗旨和精神的情况下，可以对本发明进行各种修改和替换。

[0030] 下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

[0031] 下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

[0032] 实施例1

[0033] 以封闭水体10m×10m区域中的生态浮岛25m2为例，水质为Ⅳ类水，COD为60mg/L，水量为500m3/d，现场电力供应能力较差，生态浮岛种植有挺水植物荷花、香蒲、水葱，植株密度比例为5：1：1，采用铁氧体材料的永磁式磁化反应器，磁场强度为400mT，进行间歇磁化诱导，间歇周期为5h，单次磁化时间为20min。经过10天、30天、50天、70天后进行水质测定，测定方法为：

[0034] 在10天、30天、50天、70天取水样，按照化学需氧量的测定重铬酸盐法(GB11914—89)对水样COD进行测定。

[0035] 结果表明COD分别下降为28mg/L、25mg/L、21mg/L、17mg/L，70天达到Ⅲ类水标准。

[0036] 对比例1A

[0037] 本对比例与实施例1的区别在于：未对生态浮岛进行磁化诱导，仅通过生态浮岛自身与所种植的挺水植物对水质进行修复。

[0038] 经过10天、30天、50天、70天后分别进行水质和植物的测定，结果表明COD分别下降为45mg/L、37mg/L、35mg/L、32mg/L，70天达到Ⅳ类水标准。

[0039] 对比例1B

[0040] 本对比例与实施例1的区别在于：未在生态浮岛种植挺水植物。

[0041] 通过生态浮岛自身与间歇磁化作用对水质进行修复。

[0042] 经过10天、30天、50天、70天后分别进行水质和植物的测定，结果表明COD分别下降为58mg/L、56mg/L、51mg/L、48mg/L，70天Ⅴ类水标准。

[0043] 实施例2

[0044] 以封闭水体10m×10m区域中的生态浮岛25m2为例，水质为Ⅳ类水，COD为60mg/L，水量为500m3/d，现场电力供应能力较差，生态浮岛种植有挺水植物菖蒲、蒲苇、黑三菱，植株密度比例为1：1：1，采用铁氧体材料的永磁式磁化反应器，磁场强度为200mT，进行间歇磁化诱导，间歇周期为15h，单次磁化时间为60min。经过10天、30天、50天、70天后进行水质测定，结果表明COD分别下降为25mg/L、25mg/L、20mg/L、19mg/L，70天达到Ⅲ类水标准。

[0045] 对比例2A

[0046] 本对比例与实施例2的区别在于：未对生态浮岛进行磁化诱导，仅通过生态浮岛自身与所种植的挺水植物对水质进行修复。

[0047] 经过10天、30天、50天、70天后分别进行水质和植物的测定，结果表明COD分别下降为46mg/L、38mg/L、35mg/L、32mg/L，70天达到Ⅳ类水标准。

[0048] 对比例2B

[0049] 本对比例与实施例2的区别在于：未在生态浮岛种植挺水植物。

[0050] 通过生态浮岛自身与间歇磁化作用对水质进行修复。

[0051] 经过10天、30天、50天、70天后分别进行水质和植物的测定，结果表明COD分别下降为58mg/L、56mg/L、51mg/L、48mg/L，70天Ⅴ类水标准。

[0052] 实施例3

[0053] 以封闭水体10m×10m区域中的生态浮岛25m2为例，水质为Ⅳ类水，COD为60mg/L，3
水量为500m /d，现场电力供应能力较差，生态浮岛种植有挺水植物水烛、碗莲、芦苇，植株密度比例为1：2：1，采用铁氧体材料的永磁式磁化反应器，磁场强度为100mT，进行间歇磁化诱导，间歇周期为30h，单次磁化时间为90min。经过10天、30天、50天、70天后进行水质测定，结果表明COD分别下降为28mg/L、25mg/L、21mg/L、17mg/L，70天达到Ⅲ类水标准。

[0054] 对比例3A

[0055] 本对比例与实施例3的区别在于：未对生态浮岛进行磁化诱导，仅通过生态浮岛自身与所种植的挺水植物对水质进行修复。

[0056] 经过10天、30天、50天、70天后分别进行水质和植物的测定，结果表明COD分别下降为46mg/L、38mg/L、35mg/L、32mg/L，70天达到Ⅳ类水标准。

[0057] 对比例3B

[0058] 本对比例与实施例3的区别在于：未在生态浮岛种植挺水植物。

[0059] 通过生态浮岛自身与间歇磁化作用对水质进行修复。

[0060] 经过10天、30天、50天、70天后分别进行水质和植物的测定，结果表明COD分别下降为58mg/L、56mg/L、51mg/L、48mg/L，70天Ⅴ类水标准。

[0061] 对比例4

[0062] 以封闭水体10m×10m区域中的生态浮岛25m2为例，水质为Ⅳ类水，COD为50mg/L，水量为500m3/d，现场电力供应能力较差，生态浮岛种植有挺水植物茭白荀、芦苇、水芹，植株密度比例为2：2：1，采用铁氧体材料的永磁式磁化反应器，磁场强度为400mT，进行间歇磁化诱导，间歇周期为5h，单次磁化时间为20min。经过10天、30天、50天、70天后进行水质测定，测定方法为：

[0063] 在10天、30天、50天、70天取水样，按照化学需氧量的测定重铬酸盐法(GB11914—89)对水样COD进行测定。

[0064] 经过10天、30天、50天、70天后分别进行水质和植物的测定，结果表明COD分别下降为44mg/L、35mg/L、31mg/L、31mg/L，70天达Ⅳ类水标准。

[0065] 虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

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