水生態(tài)修復(fù)中土著微生物原位激活技術(shù)應(yīng)用

遲 冉

（上海水源地建設(shè)發(fā)展有限公司 上海 200000）

引言

因?yàn)槲覀儑以谝酝慕?jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，對于水環(huán)境產(chǎn)生了一定的影響，從而給我們國家的飲水安全以及水環(huán)境的健康持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了很大的阻礙。所以，為了實(shí)現(xiàn)我們國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)，現(xiàn)階段必須要加強(qiáng)水環(huán)境保護(hù)工作。為了更好的進(jìn)行對水環(huán)境進(jìn)行保護(hù)工作，需要加強(qiáng)對于生態(tài)修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)治理水環(huán)境污染的目的，逐步恢復(fù)到原生態(tài)環(huán)境，為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 土著微生物原位激活原理

對于自然界而言，生物膜是絕大多數(shù)微生物存在的主要形式；同時，對于水體生態(tài)系統(tǒng)而言，也有大量的微生物群落存在著。由于工業(yè)污水大量排放，造成了嚴(yán)重的水質(zhì)污染，由此采取土著生物原位激活措施，該方法有利于改變微生物群落附著基質(zhì)，增加水質(zhì)含氧量，通過以加速形成生物膜為目的，投放微生物激活劑，激活生態(tài)系統(tǒng)，從而改善水體生態(tài)環(huán)境。通過及時改善被污染水體，恢復(fù)水體生態(tài)系統(tǒng)。

2 土著微生物原位激活技術(shù)

2.1 水生植物原位激活微生物

在水體生態(tài)體統(tǒng)中，水體生物是關(guān)鍵組成部分，同時對于水生態(tài)系統(tǒng)里的微生物而言，是天然的附著基質(zhì)。所謂水生植物激活土著微生物，指的就是通過對污染水體的水生植被進(jìn)行及時恢復(fù)，從而對水體系統(tǒng)產(chǎn)生凈化的效果。提供附著基質(zhì)給水生態(tài)中的微生物，并有效保護(hù)水體系統(tǒng)中的動物，改善水體被污染程度和環(huán)境的氧化情況，對水體中的有益微生物群形成充足的刺激性，由此進(jìn)一步提高水體生態(tài)系統(tǒng)自凈水平。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，微生物能夠有效減少水體中的污染物，水生植物對水體中的氮含量吸收量達(dá)到了1.5%-13.3%，對磷的吸收量達(dá)到了2.2%-13.2%，通過采用符合當(dāng)?shù)厮镰h(huán)境并且科學(xué)合理的措施逐步對水體生存環(huán)境進(jìn)行改善，并且起到激活微生物群落的作用。顯著增強(qiáng)了吸收污染水體的能力，激活后能夠吸收被污染水體中氮含量22.5%-29.9%；磷含量10.1%-20.6%，凈化水體已初見成效[1]。

水生植物在整個水體生態(tài)系統(tǒng)中有著舉足輕重的地位，水生植物能夠大幅度的改善水體氧環(huán)境，為微生物提供附著基質(zhì)，通過激活水體土著微生物并逐漸改變微生物群落結(jié)構(gòu)。對于水生植物來說，生長的過程中可以直接吸收水中的污染物并消化污染物，同時根部還可以直接固定水體底泥。運(yùn)用水生植物對水系統(tǒng)進(jìn)行恢復(fù)重建，治理黑臭水體、修復(fù)濕地、治理水體富營養(yǎng)化和修復(fù)水體生態(tài)的主要技術(shù)，所以該技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛，主要分為生態(tài)浮島和水生植物修復(fù)。通過在水污染治理工程中該技術(shù)的應(yīng)用，現(xiàn)在治理已經(jīng)取得了非常好的效果。

對于水生態(tài)系統(tǒng)而言，修復(fù)或重建水生植物群落首先需要充分考慮到植物的生長習(xí)性，可優(yōu)先選擇根系發(fā)達(dá)、有強(qiáng)大的抗污凈污能力，對于繁殖較快的水生植物而言，只有滿足以上條件才能保障寬廣的微生物附著面積。并且對于水生植物而言，水生植物是否能夠吸收充足的營養(yǎng)、是否能夠最大程度的減慢水流速度、滯留生物能力以及固定底泥能力，都能夠有效凈化污染，在修復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)的過程中，主要使用以下幾種水生植物：金魚藻、狐尾藻、苦草、黑藻、伊樂藻、美人蕉、、梭魚草、菖蒲、鳶尾、莎草等種屬水生植物。

2.2 底質(zhì)原位激活微生物

所謂底質(zhì)激活技術(shù)指的是，以構(gòu)建生態(tài)河道的相關(guān)原理為依據(jù)，利用人工材料比如包括多功能人工介質(zhì)、陶粒、多孔磚等多孔性材料，以及天然材料例如火山石、礦石、天然河床、卵石、礫石等來進(jìn)行水底鋪設(shè)和構(gòu)造生態(tài)透水壩。以此來為水生動植物提供棲息、產(chǎn)卵地，提供附著基質(zhì)給水生微生物。根據(jù)一系列措施來增強(qiáng)微生物在水生態(tài)系統(tǒng)當(dāng)中對于氮、磷還有各種有機(jī)污染物的轉(zhuǎn)化、降解以及吸附能力。將底質(zhì)激活技術(shù)配合曝氣增氧技術(shù)共同使用，有利于提高好氧生物專門培養(yǎng)的效率，及時調(diào)控水生態(tài)系統(tǒng)的微生物群落結(jié)構(gòu)，以此達(dá)到最大程度治理凈化水生態(tài)環(huán)境的終極目標(biāo)。

底質(zhì)原位激活技術(shù)的運(yùn)行具體方式是通過對水底附著基質(zhì)進(jìn)行相應(yīng)改善，從而激活水體微生物的目的，改善水質(zhì)，促進(jìn)氧化，達(dá)到營造良好生態(tài)環(huán)境的作用。底質(zhì)原位激活技術(shù)是一種生物修復(fù)技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于淺水水體的生態(tài)修復(fù)，該項(xiàng)技術(shù)可以通過利用相關(guān)材料改善微生物的附著基質(zhì)。該項(xiàng)激活技術(shù)的實(shí)施前提是滿足充分抵抗沖刷的條件，在對材料進(jìn)行鋪設(shè)時，應(yīng)首選多功能的多孔材料展開施工，例如：多功能的人工介質(zhì)以及生物沸石和純天然的礦物材料等等。對土著微生物群落展開進(jìn)一步的激活。促進(jìn)增加水生生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性，加強(qiáng)水體自凈能力[2]。對于污染水體而言，其顯著特征是厭氧、缺氧的黑臭水體，只要將被污染的水體和曝光增氧相融合，就會產(chǎn)生一系列的反應(yīng)，例如：繁殖大量的微生物群落，以此造成水體環(huán)境缺氧，促進(jìn)水體微生物出現(xiàn)脫氮現(xiàn)象，對于水生態(tài)而言，如此一來有利于除磷以及降解。

2.3 人工水草原位激活微生物

人工水草與天然水草相比最大的不同在于，人工水草的制作材料采用耐污染、彈性良好、面積大的人工合成材料制作而成。人工水草在外形以及結(jié)構(gòu)上仿照水生植物制作而成，在制作過程中合理的運(yùn)用到新型的接觸氧化技術(shù)。在人工水草的種植上，經(jīng)過時間變遷，由于微生物群落會產(chǎn)生自然更替現(xiàn)象，“菌－藻”會產(chǎn)生立體的共生系統(tǒng)，以此來達(dá)到凈化水體的目的。大量繁殖人工水草對水生態(tài)系統(tǒng)而言，有很多益處，例如：可以為浮游動物等大量水生物提供棲息場所和避難場地，有利于將水體維持到清水狀態(tài)，進(jìn)一步保護(hù)水生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。由于人工水草的諸多益處，因此經(jīng)常被用于修復(fù)水體生態(tài)系統(tǒng)以及治理工業(yè)污水、廢水。當(dāng)然，在制作生態(tài)浮島時也由極高的利用價值。

3 土著微生物原位激活輔助技術(shù)

3.1 水體復(fù)氧技術(shù)

水體復(fù)氧在日常生活中較為常見，例如：瀑布、假山等，通過快速提高轉(zhuǎn)移水體氧的速度或者是在水體中注入空氣等方式提高水體氧溶解水平。有利于通過對水生態(tài)環(huán)境中喜好氧氣的微生物群落結(jié)構(gòu)以及組成的增加，加強(qiáng)微生物降解污染物時的效率。在水環(huán)境治理中，水體復(fù)氧主要有以下四種作用：

（1）對于喜好氧氣的微生物而言，水體復(fù)氧可以通過采用一系列的改善措施，促使水體恢復(fù)其自凈能力，將水體轉(zhuǎn)變?yōu)楹醚醐h(huán)境。

（2）對于水體生態(tài)而言，好氧水體環(huán)境有著至關(guān)重要的作用，從生存環(huán)境的角度來看，好氧水體環(huán)境有利于加速微生物群落的修復(fù)，為水生生物提供生存環(huán)境，并且可以有效抑制藻類生物生長。

（3）通過對水體環(huán)境的改善以及底泥環(huán)境的氧化還原，水體和底泥中的還原性物質(zhì)在溶解氧的作用下改變環(huán)境，促進(jìn)被氧化，能夠大幅度的減輕水臺污染以及水體中的惡臭。除此之外，曝氣的攪動能夠促進(jìn)底泥中的氨氮進(jìn)行溶解，從而加快修復(fù)污染底泥的速度，大幅度降低對于水生動植物而言氨氮的毒害作用。

（4）水體復(fù)氧在極大程度上可以加快水體流動速度，從小部分開始對水流的速度以及流動進(jìn)行改變，如此一來會造成水體原來分層被破壞，促進(jìn)流場環(huán)境向多樣化發(fā)展，通過進(jìn)行人工操控，對水生態(tài)系統(tǒng)中的浮游藻類植物的種類和結(jié)構(gòu)進(jìn)行改善，達(dá)到控制浮游藻類繁殖速度的效果。

3.2 原位促生技術(shù)

所謂土著微生物原位促生，就是指通過采用投放微生物促生劑等方式對水體中土著微生物群落進(jìn)行激活。里面說的促生劑是指促進(jìn)微生物成長的營養(yǎng)物質(zhì)組成的配方試劑。促生劑分為多組和單組兩種，而多組促生劑包含微生物激活劑微生物促生劑等，兩種促生劑的相同之處在于能夠加速微生物成長繁殖，以此達(dá)到提高水體生物種類和數(shù)量的目的，有利于去除大面積的污染物，微生物促生劑里主要有酶、葉酸等營養(yǎng)物質(zhì)，其中具有豐富的微量元素[2]。生物激活劑主要由尿素、生物刺激劑等成分組成。對于單組促生劑而言，葡萄糖以及氨基酸是主要組成物質(zhì)，能夠保證水體污染物里的碳、氮來源充足。

4 土著微生物原位激活技術(shù)在水生態(tài)修復(fù)中應(yīng)用的重要意義

微生物群落是水體生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是整個生態(tài)系統(tǒng)當(dāng)中重要的食物鏈組成部分，微生物群落能夠進(jìn)行物質(zhì)的降解，所以在水環(huán)境的治理過程中，可以利用微生物群落來進(jìn)行重金屬、有機(jī)污染以及水體富營養(yǎng)化等問題的治理。在實(shí)際情況當(dāng)中，對于湖泊以及河流的治療中，可以通過進(jìn)行激活土著微生物群落或者是投放外源微生物，來進(jìn)行微生物群體的修復(fù)，從而讓微生物群落恢復(fù)原有的自凈能力，實(shí)現(xiàn)水污染治理的目的。進(jìn)行微生物的原位激活，需要對生態(tài)環(huán)境進(jìn)行改善且提供附著基質(zhì)，這樣就能夠促進(jìn)土著微生物群落的形成以及不斷演變，讓他們恢復(fù)對水體的凈化能力。相較于外源微生物投放而言，原位激活技術(shù)的效果更佳，因?yàn)橥林⑸锞哂懈鼜?qiáng)的環(huán)境耐受力以及生態(tài)適應(yīng)性，確保微生物群落結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定、復(fù)雜，并且不會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不良影響。

結(jié)語

在水生態(tài)系統(tǒng)中，繁殖微生物群落有利于快速修復(fù)生態(tài)系統(tǒng)，修復(fù)微生物群落能夠有效改善生物附著基質(zhì)，通過改變生物群落的結(jié)構(gòu)，逐步優(yōu)化水體生態(tài)環(huán)境，為水生動植物提供安全有保障的生存環(huán)境。與此同時，需著重注意水體安全，例如防洪排澇等生態(tài)風(fēng)險，采用人工水草等修復(fù)方式，避免外來物種打破水體生態(tài)平衡。當(dāng)水體氧氣不足時，應(yīng)該做好增氧措施，比如種植人工水草、增加底質(zhì)基質(zhì)等方式，激活水體中的土著微生物群落，促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)長遠(yuǎn)穩(wěn)定發(fā)展。