城市水環(huán)境治理生物修復(fù)技術(shù)分析

文_劉云 江蘇省南通市通州生態(tài)環(huán)境局

城市水環(huán)境實(shí)際是城市當(dāng)中的諸如湖泊、河流、地下水、實(shí)地等水體所建立的一個完整的水生生態(tài)環(huán)境體系，其在整個城市生態(tài)環(huán)境中，扮演著重要角色，發(fā)揮著關(guān)鍵作用。需要指出的是，城市水環(huán)境除了擁有與人類生存息息相關(guān)的各種功能，如防洪排澇、提供水源等，還具有調(diào)節(jié)城市局部氣候、景觀休閑及減輕熱島效應(yīng)等作用，因而有助于城市環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。當(dāng)今，伴隨我國城市化進(jìn)程的持續(xù)推進(jìn)，人類的各種活動持續(xù)且嚴(yán)重影響著城市水生態(tài)環(huán)境，比如廢水過度排放、水體的過度浪費(fèi)等。因此，需切實(shí)采取有效措施，對其加以治理。結(jié)合當(dāng)前研究情況，就生物修復(fù)技術(shù)在城市水環(huán)境治理中的應(yīng)用作如下探討。

1 生態(tài)修復(fù)技術(shù)概述

生態(tài)修復(fù)就是人類停止所有對生態(tài)系統(tǒng)造成破壞的活動，以此達(dá)到減輕生態(tài)壓力及污染負(fù)荷的目的。生態(tài)系統(tǒng)就是借助自身調(diào)節(jié)外部環(huán)境的能力以及自組織能力，使其朝向更加有益、有序的方向發(fā)展與演進(jìn)。也就是借助生態(tài)系統(tǒng)所具有的自我修復(fù)能力，且積極融入人工強(qiáng)化手段，逐步且有效地修復(fù)已經(jīng)遭受破壞的生態(tài)系統(tǒng)。生物修復(fù)技術(shù)的主要形式有異位修復(fù)、原位修復(fù)，主要類型由生物反應(yīng)器、生物堆肥、土地耕作、生物促生技術(shù)等?，F(xiàn)階段，生物修復(fù)技術(shù)在景觀原位水體修復(fù)、城市河道水環(huán)境修復(fù)等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。

2 生物修復(fù)技術(shù)在城市水環(huán)境治理中的應(yīng)用

2.1 人工濕地、氧化塘等方面水污染的預(yù)處理技術(shù)

生物氧化塘就是借助生物所具有的天然凈化能力，對污水進(jìn)行凈化處理，還能根據(jù)實(shí)際需要，輔以人工曝氣，或者是投加具有高效降解污染物和底泥的菌劑等，以此來強(qiáng)化處理效果。當(dāng)污水通過氧化塘處理后，能建立復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)（由多級食物鏈組成），這有助于生物修復(fù)城市水環(huán)境。而對于人工濕地而言，其凈化機(jī)理獨(dú)特且復(fù)雜，借助復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)（基質(zhì)-微生物-水生植物-動物）的協(xié)同作用（物理、化學(xué)和生物），并通過微生物分解、植物吸收、沉淀、過濾、離子交換、吸附等方式，來高效、持續(xù)性凈化污水。

上述污水預(yù)處理系統(tǒng)不僅投資少、效率高，而且能耗低、操作簡單，因而有著不錯的應(yīng)用價值。針對那些難以截污或治理的湖泊、城郊河道，可利用那些處于閑置狀態(tài)的資源，比如沒有農(nóng)業(yè)利用價值的魚塘、荒地，或者是已經(jīng)廢棄的河灘、河道等，將其進(jìn)行改造，使之成為人工濕地或者氧化塘，以此來預(yù)處理上游污水。

2.2 湖泊、河道的人工增氧技術(shù)

河湖富營養(yǎng)化典型特征即為水體下層缺氧，而上層好氧；而對于一些河道出現(xiàn)黑臭情況，其根本原因就是水體缺氧。對此，借助專門的增氧設(shè)備，促進(jìn)水體當(dāng)中溶解氧的增加，有助于加速河、湖底泥及水體微生物對污染物的分解，提供充足的氧氣給水體中的各種水生生物，這對生物多樣性有利。而對于水體曝氣復(fù)氧而言，其主要有2種形式，其一為移動式充氧平臺，其二是固定式充氧站，不僅能充純氧曝氣，而且還能充空氣。如果是湖泊，那么大多選用的是深層曝氣。現(xiàn)階段，在治理城市水環(huán)境當(dāng)中，大多采用的是更加實(shí)用且高效的純氧增氧曝氣船。而于人工增氧是生物修復(fù)城市水環(huán)境的首選措施，在諸如水體富營養(yǎng)化治理，以及黑臭河道治理中，均得到廣泛應(yīng)用，效果理想。

2.3 生物強(qiáng)化技術(shù)

生物強(qiáng)化技術(shù)就是一種比較新型的外源微生物投放技術(shù)，在諸如農(nóng)業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖等領(lǐng)域中，均已得到廣泛應(yīng)用。而在使用微生物制劑方面，主要有硝化細(xì)菌、光合細(xì)菌（PSB）、日本EM等，且治理效果突出。但需要指出的是，不管是復(fù)合菌群，還是單一菌種，均或多或少地存在環(huán)境適應(yīng)性問題，此問題阻礙甚至限制了其在整個城市水環(huán)境生物修復(fù)當(dāng)中的高效應(yīng)用。

2.4 生物促生技術(shù)

生物促生技術(shù)即為通過加速土著微生物（具有污染物降解能力）的繁殖，來構(gòu)建一個更加完整、高效，且擁有高質(zhì)量的自然降解功能的環(huán)境，使污染環(huán)境自凈能力得以強(qiáng)化，增強(qiáng)有機(jī)污染物分解能力。此外，通過將解毒劑以及諸如常量元素、有機(jī)酸、酶、維生素等具有促進(jìn)污染物降解的營養(yǎng)物質(zhì)，投入到污染環(huán)境當(dāng)中，有助于其毒性的降低，而且還能加速土著微生物的大量繁殖與增長，促進(jìn)污染物質(zhì)的降解，改善污染環(huán)境，建立更加優(yōu)質(zhì)的好氧微生物區(qū)系，最終達(dá)到對污染環(huán)境當(dāng)中微生物的競爭性抑制。

2.5 生態(tài)混凝土技術(shù)

生態(tài)混凝土即為一種混凝土介質(zhì)，其無論是在結(jié)構(gòu)上，還是表面特性上，均比較特殊。在其上面，能夠粘附適生生物，并且對入流的污染物進(jìn)行過濾、凈化，其還有助于環(huán)境負(fù)荷的減輕，協(xié)調(diào)整個生態(tài)環(huán)境。有研究指出，在城市水域岸邊，通過使用生態(tài)混凝土，建造凈水渠，能夠?qū)⑺w當(dāng)中的營養(yǎng)鹽（如N、P等）、有機(jī)污染物給去除掉。

2.6 水生植被恢復(fù)技術(shù)

水生植被環(huán)境生態(tài)功能強(qiáng)大，比如挺水植物，其除了可以減少風(fēng)浪攪動之外，還有助于水體懸浮物的沉淀，對底泥營養(yǎng)鹽進(jìn)行吸收，氧化河湖中的底泥。再比如沉水植物，其乃是整個潔凈好氧水生生態(tài)系統(tǒng)當(dāng)中的重要構(gòu)成，其能夠以一種直接方式，對水體當(dāng)中的營養(yǎng)鹽進(jìn)行吸收，預(yù)防上層水動力攪動而影響下層水體，實(shí)現(xiàn)底泥表層相應(yīng)溶解氧的增加，最終達(dá)到有效控制底泥營養(yǎng)鹽向水體中釋放情況。

3 城市水環(huán)境治理中應(yīng)用生物修復(fù)技術(shù)探討

3.1 水環(huán)境調(diào)查為其基礎(chǔ)所在

首先要對需要治理的水域進(jìn)行調(diào)查，對河、湖水體以及底泥當(dāng)中的各種生物學(xué)、理化指標(biāo)進(jìn)行深入、全面調(diào)查，比如TP、NH3-N、TOC、水體pH值、BOD5、底棲動物、高等動植物群落、浮游生物群落及底泥TOC、pH值、NH3-N等。此外，還需要根據(jù)現(xiàn)實(shí)需要，對河湖污染情況進(jìn)行全面調(diào)查，比如污染物的具體數(shù)量、種類，污染物的排放規(guī)律，污染物各個排放口的分布情況等，除此之外，還有河、湖的地理特征，水文特征及水的流態(tài)，河岸植被的分布情況，濱岸帶生物的實(shí)際分布狀態(tài)等，依據(jù)最終所得到的調(diào)查結(jié)果，制定更加詳細(xì)、全面且準(zhǔn)確的水環(huán)境生物修復(fù)方案；且開展模擬試驗(yàn)，對河湖水體生物、底泥修復(fù)技術(shù)路徑。

3.2 啟動河湖生態(tài)系統(tǒng)功能為其關(guān)鍵

城市水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)主要由河岸生態(tài)系統(tǒng)、水體生態(tài)系統(tǒng)及底泥生態(tài)系統(tǒng)等構(gòu)成，而對于水環(huán)境生物修復(fù)來講，啟動并強(qiáng)化其生態(tài)系統(tǒng)功能為其關(guān)鍵所在，此外，水體“有氧化”、底泥“無機(jī)化”為其關(guān)鍵中的關(guān)鍵。所謂底泥“無機(jī)化”，從根本上來講，即為底泥的生物氧化，能實(shí)現(xiàn)底泥在具體的有機(jī)碳含量上的降低，而且還能提高底泥氧化還原電位，消減泥層的厚度，加強(qiáng)底泥分解上覆水體有機(jī)物方面的能力。而對于水體“有氧化”而言，實(shí)際就是借助曝氣復(fù)氧等方法，使河涌水體在具體溶解氧上得以增加，并建立更加完善的河涌生態(tài)系統(tǒng)功能。通過實(shí)施底泥生物氧化，能夠強(qiáng)化底泥分解上覆水體有機(jī)污染的能力，而且還能釋放底泥營養(yǎng)鹽，加速河湖藻類的繁殖速度；而通過繁殖藻類，可使水體溶解氧得到增加，而通過聯(lián)合曝氣復(fù)氧措施，便能夠在較短時間內(nèi)，將水體黑臭給消除掉，建立比較完整且高效循環(huán)的河湖生態(tài)系統(tǒng)。

3.3 土著微生物活性激活為其核心

土著微生物在與環(huán)境長時間共存中，建立起了適應(yīng)環(huán)境的群落，或者是微生物區(qū)系，而且還將污染物當(dāng)作底物，實(shí)施高效化的分解代謝。此外，借助促生、解毒等措施的高效利用，還能實(shí)現(xiàn)環(huán)境當(dāng)中土著微生物的大量激活，修復(fù)底泥生物氧化，同時，水體生物也得以修復(fù)，因而能大量繁殖污染環(huán)境當(dāng)中的土著微生物，降解處于殘存狀態(tài)的有機(jī)污染物，改善環(huán)境污染，提高環(huán)境溶氧量；另外，還對構(gòu)建好氧微生物區(qū)系也十分有利，能夠以一種帶有競爭性的方式，抑制污染環(huán)境微生物的生存。

4 結(jié)語

綜上，為了能夠從根本上抑制或減緩水環(huán)境惡化情況，許多技術(shù)或工程被用到城市水生態(tài)環(huán)境修復(fù)當(dāng)中，比如人工曝氣、底部清淤及氧化劑使用等，但其效果比較有限，難以實(shí)現(xiàn)水污染治療的標(biāo)本兼治。因此，在整個城市水環(huán)境治理中，生物修復(fù)技術(shù)憑借其高效、實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)，成為了重要的水污染治理手段，同時還是今后水體整治技術(shù)發(fā)展的重要方向，有著廣闊的應(yīng)用前景。