生物方法在水污染修復(fù)中的應(yīng)用研究

劉晉娟

[摘 要]自工業(yè)革命以來(lái)，水環(huán)境污染問(wèn)題也變得越來(lái)越嚴(yán)峻，對(duì)人類(lèi)的生存和進(jìn)步都產(chǎn)生了嚴(yán)重的威脅與制約。因此，做好水污染控制和處理已成為一個(gè)世界性話題，受到了全世界人民的共同關(guān)注。在污水處理技術(shù)的研究中，目前，生物處理法已成為主要的水環(huán)境控制和污水處理手段。在現(xiàn)代生物技術(shù)不斷涌現(xiàn)的今天，這一技術(shù)更是成為水污染控制領(lǐng)域的研究重點(diǎn)?；诖?，本文對(duì)生物技術(shù)在水污染修復(fù)中的應(yīng)用進(jìn)行了詳實(shí)的分析，以供參考。

[關(guān)鍵詞]生物方法 水污染修復(fù) 應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TP457 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）21-0397-01

前言：當(dāng)前，生物修復(fù)技術(shù)在國(guó)際上已蓬勃發(fā)展，隨著環(huán)境污染的日益嚴(yán)重和人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)生物修復(fù)技術(shù)應(yīng)用的需求也越來(lái)越大，生物修復(fù)已從單一的環(huán)境目標(biāo)治理，發(fā)展為廣泛應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)的各個(gè)方面，并且開(kāi)始影響其他行業(yè)。

1 生物技術(shù)概述

生物技術(shù)，是指人們利用現(xiàn)存的生物進(jìn)行體內(nèi)物質(zhì)和能量運(yùn)動(dòng)原理生產(chǎn)出對(duì)人體及環(huán)境有益的物質(zhì)。通常來(lái)說(shuō)，生物技術(shù)是指利用微生物、動(dòng)植物的生理活動(dòng)對(duì)被污染的物質(zhì)進(jìn)行加工、處理和修飾，最后生產(chǎn)出對(duì)環(huán)境有益的物質(zhì)。

70年代之后，環(huán)境生物技術(shù)治理廢水進(jìn)入大發(fā)展時(shí)期，針對(duì)特定高濃度有毒廢水已經(jīng)培育出靶向，較高活性菌種。80 年代，國(guó)際合作及發(fā)展組織就對(duì)生物技術(shù)有了明確的定義，隨著生物技術(shù)科學(xué)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，現(xiàn)代生物技術(shù)作為一種新型的科學(xué)技術(shù)已經(jīng)被世界廣泛接受和使用，現(xiàn)代生物技術(shù)主用包括基因工程、酶工程以及細(xì)胞工程。進(jìn)入90年代通過(guò)遺傳學(xué)改造，菌種更加適應(yīng)廢水處理要求。該技術(shù)應(yīng)用于廢水處理中有如下優(yōu)點(diǎn)：1.生物吸附力強(qiáng)，沉降效果好。2.生物具有很強(qiáng)的降解能力，處理效率高。3.處理量大且方法應(yīng)用成熟。4.無(wú)二次污染。

經(jīng)過(guò)不斷地摸索和探究，人們發(fā)現(xiàn)利用生物的生理特征可以有效治理水污染，如降解能力、吸附能力，這樣既可以節(jié)省成本又可以獲得高水平的污水處理效果，但由于目前生物技術(shù)仍處于初級(jí)水平，并不能很好地控制生物在外界因素影響下仍能高效地進(jìn)行污水凈化處理，因此生物技術(shù)在水污染治理中仍然存在許多問(wèn)題有待于進(jìn)一步優(yōu)化。

2 生物方法再水污染修復(fù)中的應(yīng)用分析

2.1 水生植物的應(yīng)用分析

水生態(tài)修復(fù)是指在遵循自然規(guī)律的前提下，采取各種工程、生物和生態(tài)措施使水體恢復(fù)自我修復(fù)功能，強(qiáng)化水體的自凈能力，修復(fù)被破壞的水生態(tài)系統(tǒng)，使之既可最大限度為人類(lèi)所利用，又可使系統(tǒng)達(dá)到自維持狀態(tài)。

水生植物是水生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在物質(zhì)循環(huán)和能量傳遞方面起調(diào)控作用，在水生態(tài)修復(fù)中的作用方式主要包括物理過(guò)程、吸收作用、協(xié)同作用和化感作用。其在水生態(tài)修復(fù)過(guò)程中，主要是通過(guò)龐大的枝葉和根系形成天然的過(guò)濾網(wǎng)，對(duì)水體中的污染物質(zhì)進(jìn)行吸附、分解或轉(zhuǎn)化，從而促進(jìn)水中養(yǎng)分平衡；同時(shí)通過(guò)植物的光合作用，釋放氧氣，使水體中的溶解氧濃度上升，抑制有害菌的生長(zhǎng)，減輕或消除水體污染。按照水生植物的生長(zhǎng)特點(diǎn)，應(yīng)用在水生態(tài)修復(fù)中的水生植物主要分為挺水植物、浮水植物、沉水植物等三大類(lèi)。

2.2 固定化微生物技術(shù)的應(yīng)用分析

固定化微生物技術(shù)是生物工程領(lǐng)域中一個(gè)亟待解決的難題，自從二十世紀(jì)八十年代開(kāi)始至今，國(guó)內(nèi)外學(xué)者大力鉆研這一工作新技術(shù)，也是的這一處理技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)和廢水處理中得到了廣泛的采用，并且取得了巨大的工作成績(jī)。截至目前，這一技術(shù)在應(yīng)用中有效的形成了以高效專(zhuān)性菌如脫色菌、脫氮、脫磷菌假單胞菌等為主的處理方式，且形成了一個(gè)系統(tǒng)化的處理流程。這種技術(shù)的個(gè)一方面為污水處理的提供了高質(zhì)保障，另外一個(gè)方面也為水處理提供了可回收利用基礎(chǔ)。

2.3 動(dòng)物修復(fù)

動(dòng)物修復(fù)主要是利用水生動(dòng)物對(duì)水體中有機(jī)和無(wú)機(jī)物質(zhì)的吸收和利用來(lái)凈化受污染的水體，一般是通過(guò)呼吸道、消化道、皮膚等途徑。利用生態(tài)系統(tǒng)食物鏈中的蚌、螺、草食性浮游動(dòng)物和魚(yú)類(lèi)，直接吸收營(yíng)養(yǎng)鹽類(lèi)、有機(jī)碎屑和浮游植物，可取得顯著的效果。浮游動(dòng)物主要包括原生動(dòng)物和后生動(dòng)物， 污水處理中常見(jiàn)的原生動(dòng)物有肉足類(lèi)、鞭毛類(lèi)和纖毛類(lèi)， 常見(jiàn)的后生動(dòng)物有輪蟲(chóng)、 甲殼類(lèi)和昆蟲(chóng)及其幼體等。浮游動(dòng)物能分泌有利于細(xì)菌凝聚的物質(zhì)， 并且本身在沉降過(guò)程中挾帶細(xì)菌下沉， 從而改善了污泥的沉降性能； 浮游動(dòng)物能吞食浮游植物和污泥碎片， 并能活化細(xì)菌； 浮游動(dòng)物對(duì)毒物比細(xì)菌敏感， 可對(duì)污水中的毒性起到監(jiān)測(cè)作用。

魚(yú)類(lèi)能夠以浮游植物和浮游動(dòng)物為食， 有效地抑制后兩者的過(guò)度繁殖， 避免二次污染， 使修復(fù)作用達(dá)到最佳效果。動(dòng)物在水污染修復(fù)中主要起輔助作用，但它在處理污染物質(zhì)的同時(shí)增加了經(jīng)濟(jì)效益及觀賞效益，是傳統(tǒng)生物修復(fù)的必要補(bǔ)充。

2.4 聯(lián)合修復(fù)

隨著生物修復(fù)技術(shù)的發(fā)展，單一修復(fù)技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)并存的結(jié)果已無(wú)法滿足污水處理的需求，生物聯(lián)合修復(fù)已得到了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。人工濕地是通過(guò)對(duì)自然濕地的模擬形成人工生態(tài)系統(tǒng)，其凈化機(jī)理獨(dú)特而又復(fù)雜。利用污水——微生物——水生植物——水生動(dòng)物復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的協(xié)同作用，通過(guò)過(guò)濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收、微生物分解和動(dòng)物消費(fèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的高效凈化，是目前應(yīng)用比較廣泛的生物修復(fù)技術(shù)。近年來(lái)，我國(guó)將該技術(shù)廣泛應(yīng)用于城市污水處理和景觀水體凈化方面，并逐漸擴(kuò)展至處理農(nóng)業(yè)污水、暴雨徑流和富營(yíng)養(yǎng)化水體等。

3 生物技術(shù)修復(fù)水污染問(wèn)題的未來(lái)發(fā)展展望

生物技術(shù)是一項(xiàng)很有前途的交叉學(xué)科，尤其在水污染治理方面，技術(shù)應(yīng)用成熟，治理效果好，適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用。就我個(gè)人認(rèn)知而言，未來(lái)環(huán)境生物技術(shù)在水污染上的

實(shí)踐突破著重在兩方面。第一，在原有的技術(shù)基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)靶向更強(qiáng)，效率更高的菌種，同時(shí)尋找更有效的生化反應(yīng)催化劑，提高活性污泥技術(shù)與生物膜技術(shù)對(duì)污水的處理能力，以期接近“零排放”。第二，尋找新的環(huán)境生物技術(shù)，以期能從源頭上治理水污染，在工業(yè)生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)過(guò)程中治理，真正阻斷廢水的產(chǎn)生途徑。

對(duì)于“三廢”中最直接影響人們健康與食品安全的廢水，環(huán)境生物技術(shù)給出的成熟方法不是我們裹足不前的理由。目前，對(duì)已經(jīng)應(yīng)用的環(huán)境生物技術(shù)的機(jī)理研究還不太成熟，各科研機(jī)構(gòu)的環(huán)境生物技術(shù)方向的研究員從活性菌種、生化反應(yīng)器、曝氣池等多方面進(jìn)行研究工作。特別是著眼于微生物與外界環(huán)境物質(zhì)相互作用及新陳代謝的各種生化反應(yīng)機(jī)理、活性菌種的群落功能和其自身結(jié)構(gòu)性質(zhì)、曝氣池厭氧池和高效膜反應(yīng)器的改進(jìn)及化工分離單元中濾餅材料的選擇應(yīng)用，這些都將直接影響環(huán)境生物技術(shù)對(duì)污水的處理凈化能力以及應(yīng)用這種技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性。因此，在物理化學(xué)和生物化學(xué)反應(yīng)研究的基礎(chǔ)上對(duì)環(huán)境生物技術(shù)優(yōu)化以及再創(chuàng)造是非常必要的，環(huán)境生物技術(shù)在廢水處理領(lǐng)域也必然會(huì)發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

結(jié)語(yǔ)：綜上所述，目前，有關(guān)水生植物在水生態(tài)修復(fù)中的應(yīng)用研究，除了考察水生植物生態(tài)修復(fù)的效率及影響因素外，還應(yīng)注重水生植物的使用和管理水平，并考慮多物種的組合研究， 充分發(fā)揮水生植物之間的協(xié)同性，以達(dá)到水生態(tài)修復(fù)的目的。而在水生植物資源利用化途徑研究方面，由于每種水生植物往往可代謝積累多種產(chǎn)物， 具有多種資源利用價(jià)值，因此應(yīng)該注重代謝產(chǎn)物的綜合利用，從而提高其生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

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