城市富營養(yǎng)化景觀水體的生物修復(fù)技術(shù)

陳福軍 陳紅梅 劉厚康

摘要：富營養(yǎng)化景觀水體一直以來是國內(nèi)外水處理的難題。生物修復(fù)技術(shù)在富營養(yǎng)化景觀水體中有其獨(dú)特的應(yīng)用價值，本文綜述了微生物修復(fù)技術(shù)、水生植物修復(fù)技術(shù)、生物操縱修復(fù)技術(shù)及組合修復(fù)技術(shù)的研究現(xiàn)狀，對各修復(fù)技術(shù)進(jìn)行討論。并分析和展望了不同生物修復(fù)技術(shù)相互結(jié)合在水體修復(fù)中的作用，提出各組合單元的選擇和相互之間的作用可以增強(qiáng)富營養(yǎng)化景觀水體的修復(fù)效果。

關(guān)鍵詞：景觀水體;富營養(yǎng)化;生物修復(fù)

隨著社會的發(fā)展和人民生活水平的提高，居民對高品質(zhì)生活環(huán)境的要求也逐漸重視。因此，隨著城市綠地、公園和住宅小區(qū)的建設(shè)，人工湖、人工河、噴泉、人工瀑布、景觀池塘等都在增加。大多數(shù)景觀水是封閉的或緩流水體，此類水體常處于靜態(tài)，流動性較差，再加上雨水沖刷和澆灌水的滲透，會將植物中的各種氮、磷、碳、鉀等營養(yǎng)物和肥料、農(nóng)藥以及樹葉、枯草等“綠化廢物”大量匯集到地勢較低洼的景觀水中[1]。另外，由于管理不夠完善，景觀水體可能成為居民生活污水及垃圾的受納體，從而導(dǎo)致水體的污染程度加重[2]。對周邊居民的生活環(huán)境造成影響，違背改善生活條件的初衷。

常用的景觀富營養(yǎng)化水體可以用物理法、生物、化學(xué)法等方法進(jìn)行修復(fù)。物理法包括截污、底泥疏浚、引水和調(diào)水、曝氣復(fù)氧等;化學(xué)法包括化學(xué)絮凝、投加化學(xué)藥劑殺藻等;生物法包括微生物修復(fù)、生物操縱、植物修復(fù)、組合修復(fù)技術(shù)等[3]，其中物理、化學(xué)法見效快、污染物去除率較高。物理方法都只能緩解水體富營養(yǎng)化，不能從根本上解決富營養(yǎng)化問題?；瘜W(xué)藥劑還有二次污染的風(fēng)險，可能產(chǎn)生大量污泥，需要較高的運(yùn)行成本。與傳統(tǒng)的物理法和化學(xué)法相比，生物修復(fù)法有以下優(yōu)點(diǎn)：①修復(fù)效果明顯，且可以長期保持;②易于操作，對生態(tài)良好;③利于生態(tài)平衡的重新建立，且沒有二次污染風(fēng)險;④投資少，易于推廣[7]。

1.水體富營養(yǎng)化的生物修復(fù)技術(shù)

1.1微生物修復(fù)

微生物修復(fù)是指微生物生長過程進(jìn)行新陳代謝時，利用外界物質(zhì)作為自身生長的養(yǎng)分，當(dāng)微生物以水體中的污染物質(zhì)為營養(yǎng)時，水體逐漸得到凈化。通常采用投加生物菌劑的方法，增加微生物的量，從而使水質(zhì)得到較快凈化[5]。微生物菌劑成本相對較低，對水質(zhì)的適應(yīng)性強(qiáng)，且持續(xù)效果好。因此，原位修復(fù)的微生物生態(tài)修復(fù)投菌技術(shù)逐漸受到關(guān)注[6]。

關(guān)于生物菌劑投菌技術(shù)，已有許多學(xué)者在光合細(xì)菌、氨轉(zhuǎn)化細(xì)菌性細(xì)菌等細(xì)菌以及它們組成的復(fù)合微生物菌劑在治理水體富營養(yǎng)化方面取得良好的效果[7-8]。席寅峰等人從河道水體中分離并富集光合細(xì)菌（PSB-3），該菌掛膜后配合氨氧化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌、亞硝酸氧化細(xì)菌用于生活污水的處理試驗(yàn)。試驗(yàn)表明，4種細(xì)菌混合作用使氨氮、硝酸鹽氮和化學(xué)需氧量的去除率分別達(dá)到64.8%、63.3%和33.7%，而且該菌在氨氮的去除過程中可以明顯減少亞硝酸鹽氮的積累?？婗侮康韧ㄟ^添加反硝化細(xì)菌發(fā)現(xiàn)可以顯著促進(jìn)水體的生物脫氮，水體在28℃靜置72h后，總氮、氨氮、硝酸鹽和亞硝酸鹽的去除率分別達(dá)到66.9%、73.4%、66.0%和82.2%。馬文林等人在富營養(yǎng)化人工景觀湖中利用微生態(tài)修復(fù)劑研究了微生物生態(tài)修復(fù)劑修復(fù)富營養(yǎng)化水質(zhì)的能力，結(jié)果表明，在使用修復(fù)劑之前，水中葉綠素a、化學(xué)需氧量和總磷的濃度分別降低了73.03%、50.62%和65.48%。

目前，土著微生物是生物修復(fù)工程的首選。主要有以下原因：接種的其他微生物難以在環(huán)境中維持高生物活性;土著微生物往往具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，降解污染物潛力巨大。

1.2水生植物修復(fù)

植物修復(fù)富營養(yǎng)化水的最基本原則是使用綠色植物吸收或降低水中的氮和磷水平。收獲的植物可用于資源利用，如畜牧業(yè)生產(chǎn)，能源生產(chǎn)等。利用高等水生植物控制富營養(yǎng)化水域的養(yǎng)分去除，重建和恢復(fù)良好的水生生態(tài)系統(tǒng)。研究發(fā)現(xiàn)，篦齒眼子菜、狐尾藻和石菖蒲根系植物對藻類可以有一定的抑制作用。

毛昕等，經(jīng)研究得出，美人蕉在營養(yǎng)生長期和開花期均能夠迅速有效地使富營養(yǎng)化水體各種營養(yǎng)物質(zhì)濃度降低。曾樂源等篩選出5種較為常見，且具有較好觀賞效果的水生植物：黑藻、大蟑螂、桉樹、香蒲和黃花虹膜，用于治理富營養(yǎng)化水體，結(jié)果表明植物組合對總磷、總氮、化學(xué)需氧量和氨氮的去除率分別可達(dá)97%、94.75%、97.5%和99.34%。

植物修復(fù)技術(shù)有操作簡單、投資成本低、易于維護(hù)以及對周圍環(huán)境影響小，無二次污染等優(yōu)點(diǎn)。植物修復(fù)具有較好前景的水體修復(fù)技術(shù)，不僅成本低廉，還有較強(qiáng)綜合生態(tài)效益。

1.3生物操控修復(fù)

利用生態(tài)系統(tǒng)食物鏈的攝入原理控制生物之間的關(guān)系，從而改變水體的生物群落結(jié)構(gòu)來改變水質(zhì)成分的修復(fù)技術(shù)叫生物操縱生物操作是一種低成本，純天然，無化學(xué)的機(jī)械方法，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果。經(jīng)典生物操縱器提出的理論是通過增加食肉魚類消除吃浮游生物的魚，從而簡介增加浮游動物種群。通過浮游動物數(shù)量抑制藻類生長，從而避免水體富營養(yǎng)化。非經(jīng)典操縱是直接減少以浮游植物為食的動物，浮游植物增加從而直接消耗藍(lán)藻水華。

2.結(jié)論與展望

生物修復(fù)技術(shù)是一個新興的研究領(lǐng)域，隨著環(huán)境治理中生態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)恢復(fù)方法的日益重視而不斷發(fā)展。目前沒有一種方法可以完全去除城市富營養(yǎng)化景觀水體中的氮和磷等養(yǎng)分。一些處理在理論上或在某些條件下是可行的，但是在實(shí)際應(yīng)用中或在廣泛的應(yīng)用中，通常不能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的結(jié)果。目前的方法存在一定的局限性，應(yīng)采取綜合管理措施，加強(qiáng)生物增強(qiáng)技術(shù)與植物修復(fù)的結(jié)合。通過利用微生物的有效吸收和降解、篩選、培養(yǎng)和分離具有很強(qiáng)的降解氮和磷的能力的微生物;通過植物和基質(zhì)提供微生物附著場所可以有效地改善水質(zhì)。從長遠(yuǎn)來看，生物處理技術(shù)具有高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等優(yōu)勢，將成為未來研究的主要方向。通過物理、化學(xué)、物理等技術(shù)手段的結(jié)合，對傳統(tǒng)技術(shù)和生物技術(shù)的綜合處理進(jìn)行了優(yōu)化，以有效控制富營養(yǎng)化水體。

參考文獻(xiàn)

[1]萬斌，陳龍，童莉，等.低密度住宅區(qū)人工景觀水體的水污染治理與生態(tài)修復(fù)[J].綠色科技.2018（2）：44-45

[2]謝曦，陸柱.住宅小區(qū)景觀水的修復(fù)和維護(hù)技術(shù)[J].住宅科技.2004（6）：46-47

[3]劉書宇.景觀水體富營養(yǎng)化模擬與生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2007

[4]劉揚(yáng)揚(yáng)，斬鐵勝，楊瑞坤.淺析水體富營養(yǎng)化的危害及防治機(jī)[J].中國水運(yùn). 2011，

[5]張歡.城市生態(tài)小區(qū)景觀水體富營養(yǎng)化控制措施研究[D].天津：天津科技大學(xué).2013

[6]呂愛芃.富營養(yǎng)化水體微生物生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究[D].北京：北京建筑大學(xué).2013

[7]楊文娟.復(fù)合菌劑修復(fù)城鎮(zhèn)黑臭水體及底泥試驗(yàn)研究[D].重慶：重慶大學(xué).2017

[8]馬文林，呂愛芃，劉建偉，等.微生物生態(tài)修復(fù)劑修復(fù)富營養(yǎng)化人工湖水質(zhì)研究[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2013，36（6）：

1作者簡介：陳福軍（1988.07- ），男，重慶開州人，助理工程師。