国内外研究现状和发展动态
对于黑臭水体的治理，总体思路是控制外源污染，削减内源污染，其中具体措施包括：截污、清淤、底泥覆盖、调水等。这些方法的优点是见效快，但这些方法属于市政工程措施，其缺点是花费高，耗时长等，且存在各自的弊端。由于工程方法的种种限制，若要从根本上解决水体黑臭的问题，必须从水体污染物自然降解过程的本质入手。国内外对生态法修复受损水体进行大量的相关研究。
1、生物浮岛
生物浮岛技术是一种典型的营造良性营养循环链的水体生态修复技术。早期的生态浮岛技术大都采用单一的水生植物或多种水生植物组合来营造良好景观及为鸟类提供栖息场所，也称为人工浮岛。1979 年德国 BESTMAN 公司建造了世界上最早的用于水处理的生物浮岛；20 世纪 80 年代，美国开始利用多种鱼类养殖废水水培生产生菜、西红柿、草莓和黄瓜等蔬菜及风信子等花卉；Nathalie等用商业化深液流( NTF) 水培系统飘浮栽培毛曼佗罗( D．innoxia) 净化修复生活污水，取得了较好的效果；90 年代中期人工浮岛被日本学者广泛认识，并应用于湖泊治理；我国的一些学者从 20 世纪 80 年代起也对植物浮床技术开展了一些相关研究和应用。
生物浮岛技术主要问题对于越冬浮岛植物的研究不够充分，常常因植物断季而影响生态修复的效果。再就是生物浮岛的种植和收割基本都是纯手工操作，这种操作难度较大，并且劳动输入比较密集，限制了生物浮岛的大面积推广应用。
2、微生物修复
微生物修复是通过选择对特定水体污染物具有优异吸收转化性能的细菌加以培养、驯化、富集，并创造合适的降解条件去消除污染物。其中包括投加微生物菌剂，生物促生剂等。而釆用微生物菌剂及生物促生剂投加法时，根据治理效果来决定是否需要连续投加，如投加量大时成本较高。
3、生态草技术
生态草技术是一种新兴的生物膜载体净化技术，是由生物膜技术发展而来，本质上是利用微生物的新陈代谢来分解污染物。生态草技术主要是将具有耐性高，柔性好，对环境无污染的材料模仿天然水体中的水草设计而成的仿生水草投放到受污染水体中，以人工投加菌群或土著菌群为种源，利用微生物在载体上的大量繁殖来降低水体有机污染物浓度，是一种基于污染物自然降解原理的生物强化修复技术，在一些发达国家如美国、日本均有工程应用且效果较好。
3.1 细绳状生态填料的应用研究
细绳状生态填料在 20 世纪 90 年代诞生于日本，填料主体是由聚氯乙稀叉、聚丙稀和维尼绝等人工合成材料制成的环状小丝体群，以细绳为中心，其丝条呈立体状态向四周辖射的细绳状构造。细绳状生态填料在日本各地有较为广泛的应用，在 1991 年 5 月，在日本爱知县武丰镇六贯山河段治理工程中，将细绳状生态填料缠绕固定在 10 m 的铁条上，将铁条按照河流横断面的方向铺设，每间隔 10cm 铺设一条，并用螺栓将铁条固定在河道底部，工程总长 100m。经过 4 年(1991.5—1995.2)的治理，BOD 和 SS 的平均去除率为 31.8%和 18.5%。该填料在污染严重且流量小的河流中净化效率较高。
3.2、仿生生态草的应用研究
吴永红等通过对现有多孔高分子材料进行改良，研制出一种新型生态水草，该材料外形为多环串联，上端有浮球，下端为固定配重物，中间为直径 8cm 的圆形载体，两端由一根绳连接，分别用该材料与软性填料处理富营养化水体，CODMn分别降低 92.9 %、86.9%，TN 分别降低 95.0 %、93.5%，NH3-N分别降低 70.2 %、65.1%，生态草实验组的透明度要比软性填料的高 25cm 左右，实验结果表明生态草效果要优于软性填料。
田伟君等人研制的生态草由支杆，扣环以及填料丝组成，该种填料模仿的是臭轮藻的茎的柔性和初性，枝和叶的可附着性。将该生态草铺设到宜兴市大浦镇林庄港河道中，在生态草挂膜后实验共运行了半年，实验结果显示：系统对高猛酸钾指数的平均净去除率为 5.4%，其中最高为 9.9 %，并且去除率与填料上的异养菌数量呈正比；氨氮净去除率在 5.4%~39.9%，总磷的净去除率最高也达到了28.6%。
3.3、阿科蔓生态基
阿科蔓生态基是一种新型无织布填料，是一种用于生态水处理系统的高科技生态材料。阿科蔓生态基的主要特点有高比表面积，达到250ｍ2/ｍ2；适宜的孔结构，为微生物群落提供理想的生存环境；超级编织技术，可以形成理想的微Ａ/Ｏ处理微环境；纯惰性材质亲和于生态环境，在水中不会分解，对自然环境无任何污染。
童敏等以阿科蔓材料为载体，用光合细菌球形红细菌 (Rhodobacter sphaeroides)、枯草杆菌(Bacillus subtilis)和氧化硫硫杆菌(Thiobacillus thiooxidans)三种菌种为种源，联合组建生态草生物膜系统净化黑臭水体，结果表明，对 COD、BOD5、NH3-N和 TP 的平均去除率分别达到了 64.1%、67.2%、96.0%和 32.1%，在设定的 HRT 内，时间越久，处理效果越好，并且对 Fe2+及硫化物的去除率均达到 100%。
3.4 碳素纤维生态草
碳素纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维。将碳素纤维进行高温碳化、活化与表面改性就得到活性碳纤维（Activated Carbon Fiber，ACF），ACF 再经过微生物固着化得到生物活性碳纤维（Biological Activated Carbon Fiber，BACF）。活性碳素纤维可以改变其表面孔结构以及表面化学性质来改善吸附性能。 Kaneko K 对 ACF 进行了大量研究，通过各种改性处理方法来改善 ACF 的吸附性能。ACF 表面有不同的官能团，对某些特殊的吸附质除了吸附能力还有催化特性和氧化还原能力。因此，碳素纤维作为水处理填料与载体，应用于生物膜修复水体和模拟人工水草进行生态修复与水环境改善具有许多优势。
日本小岛研制成功的碳素纤维生态草在日本 240 多个治理案例中，河流BOD5、SS、TN、TP去除率分别为：50~70、50~70、10~30、10~50% ；湖泊、池 BOD5、SS、TN、TP 去除率分别为：20~90、20~90、10~30、30~90% ；污水 BOD5、SS、TN、TP去除率分别为 90~95、90~95、30~70、30~50%。
北京京阳环保公司在苏州沧浪区桂花新村水体修复工程中，安装碳素纤维生态草三个月后，河水 BOD5、SS、TP、TN、NH3-N 分别由 12.5、81、1.13、10.4、8.7（mg/L）下降到 3.6、48、0.376、5.84、4.34（mg/L）水质改善效果明显。
李兰在武汉东湖开展了碳素纤维生态草大型示范工程实验，结果显示碳素纤维生态草材料能迅速吸附水体中的氮磷，在 4d 内把实验区域水体的水质从 V 类提升至 IV 类，4 个月后 TN、TP 和 CODMn 的平均去除率达 69.4%、84%和 72.3%。
4、小结
采用生态草为微生物提供附着及繁殖场所，形成较高的生物量对水体有机物进行分解，是目前受损水体生态修复中有效的工程手段。相比于传统载体（卵石、瓦烁、软性悬挂填料等），生态草可以提供巨大的比表面积，高的生物负载量，高的生物亲和性，因此可以大幅提高水体净化效率。
本课题所采用的立体弹性生态材料筛选了聚烯烃类和聚酰胺中的几种耐腐、耐温、耐老化的优质品种，混合以亲水、吸附、抗热氧等助剂，采用特殊的拉丝，丝条制毛工艺，将丝条穿插固着在耐腐、高强度的中心绳上，由于选材和工艺配方精良，刚柔适度，使丝条呈立体均匀排列辐射状态，制成了悬挂式立体弹性材料的单体，基材在有效区域内能立体全方位均匀舒展满布，使气、水、生物膜得到充分混渗接触交换，生物膜不仅能均匀的着床在每一根丝条上，保持良好的活性和空隙可变性，而且能在运行过程中获得愈来愈大的比表面积，又能进行良好的新陈代谢，这一特征与现象是其他生态材料不可比拟的。
在国内立体弹性生态材料多用于市政和工业废水处理厂，而对用于修复城市黑臭水体的研究较少，该生态材料对黑臭水体污染物的去除特性、生物膜特点、铺设方式、运行参数等问题有待进一步研究。
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