由于人类大规模的开发建设活动，使原来的自然环境发生了很大的变化，特别是城镇化和工业化的发展，造成了河流、湖沼、池塘等的水生态的严重破坏。因此世界上一些国家特别是日本、欧洲、北美等发达地区把生态系统保护的重点放在湿地和生物浮岛技术上，目前正在为恢复生态环境、保护生物的生息空间，创造优美的绿色景观、净化河川、湖沼水质而努力。

欧保环境公司在景观水质领域具有300多项成功的操作经验。欧保环境对于城市、乡镇、社区的河道及湖泊治理的过程中根据工项目的实际特点，在水质保持方面技术方案涉及：物理净水技术（超声波杀藻、紫外线灭活、机械富氧、机械造流以及过滤、气浮等），化学净水技术（化学絮凝沉淀、化学制剂氧化分解等），生物技术（微生物制剂的高效强化、光合菌及厌氧菌的复合利用），生态学净水技术（人工景观湿地、生物浮岛）。根据案例经验将机械造流复氧、人工湿地、生物浮岛等技术相融合，是一种投资少、见效快、运行费用低、管理维护方便的一种很好的水质保持方式，欧保公司将此项技术命名为强化型复合式生态水处理技术。欧保公司的专门研究机构近年来一直在进行研究，并在实践中取得一定成果的科研项目，值得借鉴。

城镇、社区的景观河道、湖泊的现状基本都是驳岸硬化处理、甚至水体的底部都进行了硬化处理。湖泊及内河生态系统结构遭到空前的破坏、生态功能萎缩，水体基本丧失了自净功能，水中营养盐浓度剧增，蓝藻水华频繁暴发。目前国内由于经济条件的限制以及历史原因，很多河道还兼具排污通道的功能，这样更加剧了河道水体的污染程度，出现黑臭河的现象也就不足奇了。

目前对于恶臭河道进行治理通常采取三步走的方式：首先是控制外部污染源，尽可能的做到雨污分流；然后进行疏浚清淤，减少沉积污的延续危害；最后采取合理的措施恢复水体的自净功能。采用生态技术对河道湖泊进行水质恢复是一种经济有效的方法。通常生态技术包括微生物、水生植物、水生动物等组成的平衡系统。

采用水生植物进行水质净化和景观绿化是很好的生态途径，也就是我们常说的湿地、浮岛技术。对于城镇湖泊、河道由于空间和水位变化的限制，湿地技术的利用受到很大的影响。人工生物浮岛作为一项新兴技术，不受水位变化的影响、维护管理方便，目前在国内经济发达地区被广泛的推广开来。

“浮岛” 原本是指由于泥碳层向上浮起作用,使湖岸的植物一部分被切断,漂浮在水面的一种自然现象。在这里介绍的浮岛是一种象筏子似的人工浮体,在这个人工浮体上栽培一些芦苇之类的水生植物,放在水里。它的主要机能可以归纳为四个方面：1.水质净化；2.创造生物(鸟类、鱼类)的生息空间；3. 改善景观; 4.消波效果对岸边构成保护作用。

生物浮岛的水质净化针对富营养化的水质，利用生态工学原理，降解水中的COD、氮、磷的含量。在这里讲的生态工学（Ecological engineering ）或Ecotechnology的概念最早是由W.J.Mitsch和S.J.Jorgensen提出来的,他俩给生态工学下的定义是 “We define ecological engineering and ecotechnology as the design of human society with its natural environment for the benefit of both (Mitsch , 1988)。作为水边的环境保护技术——生物浮岛，20年前是由德国的BESTMAN公司想出来的。在日本的琵琶湖，作为鱼类用的产卵床的生物浮岛70年代末就开始在做。近年来，随着人们对环境问题的越来越关心，周围的自然环境特别是水边的自然景观状况也越来越受到重视，在此背景下，不光是水的净化，人们对创造多样性生态系统的生物浮岛技术也寄予了很大希望。现在，生物浮岛因具有净化水质、创造生物的生息空间、改善景观、消波等综合性功能，在水位波动大的水库或因波浪的原因难以恢复岸边水生植物带的湖沼或是在有景观要求的池塘等闭锁性水域得到广泛的应用。随着生物浮岛工程事例的不断增加，经验也越来越多，在评价生物浮岛的功能及效果方面已逐步从定性评价上升到定量评价的高度。

生物浮岛在进行设计和实施时，需考虑以下5方面问题，其集中点在于生物浮岛的结构问题。

（1）浮岛结构的稳定性：为防止被风浪冲走，或者单元与单元之间的碰撞，浮岛应该具有足够的稳定性，以保持其位置和形状。

（2)浮岛的经久耐用:尽量选择无污染、抗老化、耐腐蚀的材料，否则不仅管理困难，更易造成浪费。

（3）经济性：在达到设计效果的同时，设计要力求减少投资成本，降低运行费用。

（4）可扩展性：便于运输，易于拼接，依据不同的工程规模要求，可拼接成所需的大小和形状，这也是一个很重要的方面。

（5）环保性：生物浮岛本身是一种环保措施，如果因为使用不当的浮岛载体而造成二次污染或使用价值降低，就偏离了环保的初衷。环保性要求浮岛载体不会因为腐烂而导致水体污染或载体无不良渗出物。

浮岛载体的选料原则：无污染，耐久和经济。浮岛载体材料的可选择范围非常广泛，但是考虑到施工工艺和造价，目前所用的浮力材料大部分为竹子、泡沫、木头、废旧轮胎、塑料成型浮体等。发泡塑料容易老化，并会产生环境荷尔蒙二次污染，所以此种材料没有被日本、欧洲各国采用!植物载体材料要求耐水浸、不易腐烂、无污染，关键是植物可以在上面良好地生长，有利于植物根系的缠绕，使得植物可以牢牢地附着在上面，不易散落、又经久耐用，不会污染水体。

浮岛载体发展至今，已经经历了三次技术革新，人们已逐步找到了即经济又环保的取代品。

①第一代生物浮岛

第一代生物浮岛又称为建筑浮岛，需先搭设浮床，目前该生物浮岛浮床由以泡沫塑料、竹排或人工合成材料为主的轻质材料制成。一般泡沫塑料每个规格为1.5米长，1米宽，浮床在水面上用钉子、毛竹片等与围隔材料、岸边建筑及浮床间相互固定。美人蕉和旱伞草被优先选用，由富有经验的苗圃工人采用无土栽培技术种植，植物的根深入水下超过0.5米，“这些漂亮的花卉与白鲢、胖头鱼等滤食性鱼类一样可称得上水中‘清道夫’。”

第一代生物浮岛具有造价低，施工方便的的特点。但是由于塑料板的强度差，容易破裂，高茎的植物容倒伏。一般使用寿命小于两年，而且造成二次白色污染，已逐步退出历史舞台。

②第二代生物浮岛

第二代生物浮岛称为组合式生物浮岛，该阶段的浮岛突出自由组合、由一些独立的单元按照设定图案或结构进行拼接。值得一体的是第二代生物浮岛具有生物驯化作用，可以将很多陆生植物直接在水上栽培，扩大了植物利用范围。

③第三代生物浮岛

第三代生物浮岛又称为园艺净水生物浮岛，具备了第二代生物浮岛的优点，通过结构优化大大降低了制造成本。OBAO公司开发的净水生物浮岛具有独特的通气孔，提高水体的表面复氧作用，同时台阶式种植杯具有富氧段，即使在缺氧的黑臭水体中，水生植物仍然能正常生长。

浮岛的设置丰富了局部水环境的生物链结构，提高了生态系统稳定性，有利于局部环境的生态平衡。种植到上面的植物通过根部的吸收、吸附作用和物种竞争相克机理#削减富集水体中的氮、磷及有机、有毒物质，净化水质、改善水体质量。创造适宜的水环境，并促进当地水生态环境的恢复，其治污机理主要有：发达的植物根部增加了水体与氧的接触面积，加强了水体氧化能力，净化水质，同时根系释放出能降解有机物的分泌物，可加速有机污染物的分解，再加上植物对其中的营养物以及相应的营养盐!硝酸盐和磷酸盐的吸收、吸附，在光合作用和呼吸作用下，使其转化为植物机体的一部分，带走了水中的污染物质，同时局部水环境的改善，可为其他水生物提供良好的生存空间，由于鱼类、水生昆虫、微生物、细菌、藻类、沉水植物之间捕食、羽化、分解等共同作用，也可进一步消除水中过量的富营养物质以净化水体，但是生物浮岛技术治理水体污染机理并没有一个非常科学的结论，还需进一步研究探索。

生物浮岛的水质净化的定义因目的、对象的不同而有所不同，生物浮岛的水质净化主要针对富营养化的水质而言的，通过减少COD（化学需氧量）、氮、磷的浓度来抑制赤潮的发生提高水的透视度为目的。它的净化机理基本上与湖沼沿岸植物带的水质净化机理相似。湖沼沿岸植物带（湿地）的水质净化要素由以下7个：

①植物茎等表面对生物特别是藻类的吸附；②植物的营养吸收；③水生昆虫的摄饵、羽化等④鱼类的摄饵、捕食；⑤防止已沉淀的悬浮性物质再次上浮；⑥日光的遮蔽效果；⑦在湖泥表面的除氮。生物浮岛比起湖沼沿岸植物带来它具有附着生物多、水中直接吸收N、P等特点，在对植物性浮游生物的抑制、提高水的透视度等方面效果比较显著。

为了对生物浮岛的水质净化效果进行定量分析，1995年专业研究者们在霞浦（土浦市大岩田）进行一次隔离水域试验，他们分别设置3个边长为4m的正方形、水深1.5m的相互隔离的水域，在这三个隔离的水域里，A、B水域各放一个人边长2m（4m2）的生物浮岛，在其上面分别栽培蒲公英和水毛花，C水域为对照水域，没有生物浮岛。

从1995年5月11日放置生物浮岛开始，历经8个多月，期间进行了6次调查，主要调查水中叶绿素和COD变化过程。从左边的图-2可以看出，没有设置生物浮岛隔离水域C，夏季蓝藻的细胞繁殖很快，相当于有生物浮岛的10倍左右。取7、9、12月的数值平均后，生物浮岛占有率只有25%的条件下，削减了94%的植物性浮游生物。由此可以得出生物浮岛抑制夏季的植物性浮游生物的细胞繁殖的效果非常大的结论。另外生物浮岛对COD的抑制效果夏季也比较明显，大约能削减50%，但是入冬以后抑制效果很小。其他类似的试验研究结果同样得出生物浮岛夏季抑制植物性浮游生物、COD的效果突出的结论。专家普遍认为植物的遮蔽效果在抑制植物性浮游生物的细胞繁殖方面起了很大作用。

生物浮岛建立2个月，水质明显改善

营建生物浮岛具有较多的工艺和形式，且更多有效的施工工艺还在逐步的摸索和研究中。根据在云南九大高原湖泊的工程实施和研究“以挺水植物作为浮岛主体”其行之有效的施；以江、浙、沪等地区的工程经验，以挺水植物与浮水植物相结合的方式进行建造生物浮岛水质净化效果很好，而且兼顾水体的观赏性。

水生植物包括湿生植物、挺水植物、浮叶植物、沉水植物、漂浮植物五种生活型。其中湿生植物、挺水植物、浮叶植物及漂浮植物的生产力接近于陆生植物,有些在富营养化条件下其生产力可以超过陆生植物。利用水生植物富集N、P 是治理、调节和抑制水环境富营养化的有效途径之一。

一般的水生植物都适合在生物浮岛上种植，即使是陆生植物经定植杯驯化后也可以在浮岛上种植。但考虑到浮岛的净水作用，以及浮岛的观赏性。一般选择种植：大漂、浮萍、紫萍、槐叶萍、芦苇、香蒲、石菖蒲、狐尾藻、凤眼莲、美人蕉、旱伞草等。

当大量的N、P 等进入水体，就会引起水环境富营养化，导致浮游藻类大量生长，形成水华，而这些营养元素同样为大型水生植物生长所必需。实验证明，水生植物修复具有明显去除N、P 的效果，沉水植物可以直接吸收湖水中的营养盐，降低湖水营养水平，抑制浮游藻类的生长。水环境包括水体和底质两部分，水体中的N、P 可由生物残体沉降、底泥吸附、沉积等迁移到底质中，沉水植物则通过根部吸收底质中的N、P 和植物体吸收水中的N、P ,从而具有比浮水植物更强的富集N 、P 的能力。大型水生植物由根从底泥中吸收的PO43--P 足以满足其正常生长的需要。为适应水中生长，沉水植物的茎、叶和表皮都与根一样具有吸收作用，而且表皮细胞含叶绿素，能进行光合作用。因此，沉水植物水域溶解氧含量大大超过漂浮植物水浮莲水域。沉水植物从底泥中吸收的PO43--P 可输入茎、叶，并释放于水中。以一个面积30km2 的中型湖泊为例，如果植物的干生物量为500 g .m- 2 ,那么正常固定的N为195 t，P为45t 。研究表明，菹草可直接吸收底质中的NH4+-N、PO43--P。沉水植物菹草、苦草、狐尾藻、金鱼藻、篦齿眼子菜、微齿眼子菜、轮藻、伊乐藻对水体总N、总P 都有去除能力,其中伊乐藻和苦草去除能力最强。

高等水生植物和藻类，存在着相互竞争和相生相克。高等水生植物对藻类的克制作用，一方面是因为水生植物与浮游藻类争夺营养和光照而抑制藻类的过量生长；另一方面也是最主要的原因是克生化合物的存在。相对于浮游藻类而言,挺水植物、浮叶植物及漂浮植物在光能竞争上占绝对优势,沉水植物在光能竞争上略显优势，但在营养竞争方面占优势。水花生、水浮莲、满江红、紫萍和西洋菜与雷氏衣藻有相生相克关系，和水葫芦(凤眼莲) 的作用比较，5 种水生植物均有克制效应，但不如水葫芦强。从水花生、水浮莲和水葫芦的种植水中得到的分泌物粗提物,也表现出对雷氏衣藻的克制效应。上海一条富营养化水域进行治理,发现种植了凤眼莲的水体藻类大量减少。在室内模拟实验中排除凤眼莲和雷氏衣藻之间的竞争后,藻类生长仍受到抑制。将种植凤眼莲的水过虑后培养藻类发现,雷氏衣藻光合作用效率显著降低，叶绿素a 被破坏，细胞还原能力显著下降，在荧光显微镜下看到藻细胞由鲜红色变为淡蓝绿色，进一步证明种植过凤眼莲的水中含有杀藻物质。水生植物在旺盛生长时能向湖水中分泌某些生化物质，杀死藻类或者抑制其生长繁殖。

③在设计水生植被时必须注意以下3 个方面

※ 考虑水生植被在污染净化、营养平衡和生态平衡方面的作用。地面水水质标准中对总N、总P都有要求,营养平衡原则是指N、P 输入总量与输出总量在水中浓度小于或等于总N、总P 的前提下达到平衡。生态平衡原则是指恢复水生植被必须达到一定的规模，以保障水质和控制蓝藻水华，同时又要防止因水生植物过度发展引起沼泽化问题。

※ 要考虑光照条件和水体pH两个环境因子。水体pH不同，直接影响到水体中无机碳源的存在形式。水下光照条件和透明度是富营养化水体中水生植物生长的主要限制因子，对沉水植物的生长和分布影响尤其明显，只有在实际水深小于光补偿浓度的水域，沉水植物才能生长。不同的沉水植物对光照和水体pH的耐受能力不同。狐尾藻和金鱼藻在不同温度条件下都具有较高的光补偿点，而苦草的光补偿点较低。

※ 形成的碳源有很强的吸收能力。合理配置水生植物群落,根据环境条件和群落特性构建稳定可持续利用的生态系统，在水域生态系统中，水生高等植物是水体保持良性运行的关键生态类群，其中沉水植物因其完全水生的特点，使得在水生植物各生活型中对环境胁迫的反应最为敏感，因此，恢复水生植被要注意水生植物与环境的协同演替作用，保持水域生态平衡。一般来说，以沉水植物为基础的水环境生态系统则是一种良性循环的生态系统。尽管水葫芦也能吸收大量的营养元素，但由于溶解氧低下，水体本身的自净能力得不到提高，一旦污水源源不断流入，湖水又会继续恶化，因此以水葫芦为基础的水环境生态系统很难组织起优化的生态系统，而是非良性循环的生态系统。苦草由于具有较低的光补偿点及较强的对高p H 的耐受力，因此可以用作先锋种，种植于水质较为恶劣的水域；而狐尾藻、大茨藻和金鱼藻具有克制藻类大量繁殖的作用，可配合种植，改善水质，提高透明度；在水质较好的水域配合种植一些如菹草等产氧强的品种改善溶解氧状况，逐步形成稳定的良性循环的水域生态系统。

现阶段生物浮岛的改进主要集中在成本和材料两个方面，而忽视了浮岛对水质净化功能的研究。目前浮岛存在的弊端主要有：

①透气性差，忽略了自然氧的传输功能。浮岛做成之后就是一个大大的盖布，将水体遮的严严实实，导致被遮盖水域处于缺氧状态，虽然水生植物具备一定的富氧功能，但也会使水体的自净功能减弱，甚至植物根部腐烂。

②浮岛耐污性差，虽然采用了一些廉价的竹篾或椰壳等材料降低了成本，但长期水体浸泡，导致有机质腐烂二次污染水体。

③注重一次成本，而忽略远期成本，泡沫板材质的浮岛基本使用寿命小于一年，第二年需要重新种植，还会造成大量的白色污染。

④忽略了浮岛的景观效果，水体是城市的风景线，传统浮岛很难将水体与景观有机的结合。

欧保园艺净水生物浮岛则实现了：

①单元间的自由拼接；

②水体与空气之间有一定的接触空间，净水效果更突出；

③采用抗氧化材料，经久耐用；

④可根据需求拼接成适当的图案，达到水上绿化的目的。

欧保园艺净水生物浮岛对于利用生物浮岛技术净化水体和营造水上景观提供了很好的参考。