水利工程施工中流域水環(huán)境污染現(xiàn)狀與微生物修復(fù)技術(shù)研究

關(guān)鍵詞：水利工程施工；流域水環(huán)境；污染現(xiàn)狀；微生物修復(fù)技術(shù)

中圖分類號(hào)：X172 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

前言

水利工程施工中流域水環(huán)境污染也是當(dāng)前面臨的一個(gè)重要問題。在水利工程建設(shè)過(guò)程中，由于施工環(huán)節(jié)中可能產(chǎn)生大量的生活廢水和化工廢水，這些廢水直接進(jìn)入水域，引發(fā)大規(guī)模的生態(tài)災(zāi)難。在上述背景下，針對(duì)流域水環(huán)境污染的修復(fù)技術(shù)成為了當(dāng)前研究的熱點(diǎn)問題。

目前已有的修復(fù)技術(shù)有很多，其中物理修復(fù)技術(shù)主要通過(guò)物理手段來(lái)去除水體中的污染物。例如，可以采取過(guò)濾、吸附、交換等方法來(lái)去除。這種方法對(duì)設(shè)備的依賴度較高，但不會(huì)改變水體的生態(tài)平衡?；瘜W(xué)修復(fù)技術(shù)是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)來(lái)消除污染物，這種方法可能會(huì)對(duì)水體中的生物產(chǎn)生附加影響，容易產(chǎn)生二次污染。而生物修復(fù)技術(shù)是通過(guò)代謝分解作用來(lái)降低污染物，這種方法對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)，不會(huì)產(chǎn)生二次污染，但需要一定的時(shí)間才能見效。復(fù)合修復(fù)技術(shù)是指可以先用物理方法去除水體中的懸浮物和重金屬，再利用化學(xué)方法進(jìn)行氧化還原處理，最后利用生物方法進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)。這種方法可以發(fā)揮各種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，但也需要注意不同方法之間的協(xié)調(diào)和影響。

為解決上述問題，此研究將研究微生物修復(fù)技術(shù)作為重點(diǎn)，探索新的修復(fù)方法和工藝，為流域水環(huán)境污染的修復(fù)提供新的解決方案。

1水利工程施工中流域水環(huán)境污染現(xiàn)狀分析

1.1河流水樣采集

在河流水樣的采集過(guò)程中，在河流的上、中、下游以及支流匯合處等關(guān)鍵位置選擇具有代表性的采樣點(diǎn)位。確定采樣點(diǎn)后，準(zhǔn)備水桶、采水器、GPS定位儀、照相機(jī)采樣工具和容器。還需準(zhǔn)備一些化學(xué)試劑和設(shè)備，用于后續(xù)的水樣檢測(cè)和分析。到達(dá)選定的采樣點(diǎn)后，采樣人員需要使用專業(yè)的采樣工具，將采集到的河水樣本收集到無(wú)污染的容器中。詳細(xì)記錄采樣時(shí)間、地點(diǎn)、水體顏色、天氣狀況等信息。完成采樣后，盡快將水樣送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測(cè)。在運(yùn)輸和保存過(guò)程中，特別注意防止交叉污染和不必要的風(fēng)險(xiǎn)。

1.2水環(huán)境污染現(xiàn)狀分析方法

在實(shí)驗(yàn)室中，對(duì)采集的水樣進(jìn)行化學(xué)分析、微生物分析等必要的檢測(cè)和分析，以獲取水體的化學(xué)組成和特征等數(shù)據(jù)，完成污染現(xiàn)狀分析。水環(huán)境污染現(xiàn)狀分析項(xiàng)目分別為懸浮物、有機(jī)物、重金屬以及污染等級(jí)的檢測(cè)。下面針對(duì)檢測(cè)過(guò)程進(jìn)行具體分析。

1.2.1懸浮物分析方法

針對(duì)水中懸浮物，采用質(zhì)量法進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)濾膜進(jìn)行水樣過(guò)濾，將濾膜烘干并稱重。此時(shí)，濾膜上附著的懸浮物的質(zhì)量即為水中懸浮物的質(zhì)量。根據(jù)水中懸浮物的質(zhì)量和水的體積，計(jì)算出水中懸浮物的濃度。計(jì)算公式如式（1）：

1.2.2有機(jī)物分析方法

針對(duì)有機(jī)物，采用液相色譜法進(jìn)行檢測(cè)。將水樣和萃取劑混合在一起，將有機(jī)物從水樣中萃取出來(lái)。將萃取后的水樣去除其中的萃取劑和雜質(zhì)，最后將純凈的有機(jī)物樣品用液相色譜法分離出不同的有機(jī)化合物，并通過(guò)色譜圖記錄下來(lái)。通過(guò)對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度和樣品的色譜峰面積或峰高，計(jì)算出水樣中有機(jī)化合物的濃度。公式如式（2）：

1.2.3重金屬分析方法

針對(duì)水中重金屬污染，將預(yù)處理后的水樣通過(guò)進(jìn)樣系統(tǒng)進(jìn)入原子吸收光譜儀中進(jìn)行分析。分光系統(tǒng)將光譜分成不同波長(zhǎng)的光線，并通過(guò)檢測(cè)器測(cè)量每個(gè)波長(zhǎng)處的光強(qiáng)度。原子吸收光譜法通過(guò)測(cè)量特定波長(zhǎng)處的光強(qiáng)度來(lái)確定重金屬元素的濃度。公式如式（3）：

1.2.4水污染等級(jí)分析方法

根據(jù)BOD測(cè)定儀直接檢測(cè)來(lái)劃分污染等級(jí)。在測(cè)量過(guò)程中，在水樣中放人無(wú)機(jī)鹽，然后將儀器連接到生物傳感器上，測(cè)量微生物消耗的氧氣量，最后根據(jù)生化需氧量（BOD）檢測(cè)結(jié)果劃分水環(huán)境污染等級(jí)。劃分標(biāo)準(zhǔn)如下：0～7mg/L：水質(zhì)良好，基本上無(wú)污染；7～15 mg/L：輕度污染，但仍然符合水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；15～30m/L：中度污染，水質(zhì)已較差，但仍然可以用于農(nóng)業(yè)和工業(yè)用水；30～100mg/L：嚴(yán)重污染，水質(zhì)較差，對(duì)環(huán)境和人體健康均有一定影響，不適宜用于工業(yè)和農(nóng)業(yè)用水；100mg/L以上：極度污染，水質(zhì)極差，對(duì)環(huán)境和人體健康危害較大。

1.3流域水環(huán)境污染現(xiàn)狀

流域水環(huán)境污染現(xiàn)狀見圖1。

從圖1中可以看出以下幾點(diǎn)流域水環(huán)境污染現(xiàn)狀：

（1）該流域的懸浮物濃度下游比上游、中游要高，這是因?yàn)槭┕み^(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的泥沙、粉塵等懸浮物，這些物質(zhì)進(jìn)入水體后，隨著水體運(yùn)動(dòng)逐漸搬運(yùn)到下游，懸浮物因?yàn)榱魉贉p緩、水流擴(kuò)散等原因逐漸沉積，形成懸浮物堆積，導(dǎo)致污染加重。

（2）該流域的有機(jī)物濃度下游比上游、中游要高，原因同上。

（3）流域水中有重金屬污染主要集中在上中游，這是因?yàn)樯嫌蔚貐^(qū)的施工活動(dòng)較為集中，排放的污染物較多，隨著水流而下，逐漸沉積在河流底部或河岸區(qū)域。

（4）該流域生化需氧量（BOD）均在15mg/L～30 mg/L之間波動(dòng)，說(shuō)明該施工流域水環(huán)境受到中度污染，水質(zhì)已較差，但仍然可以用于農(nóng)業(yè)和工業(yè)用水。

2微生物修復(fù)技術(shù)治理水利工程施工中流域水環(huán)境污染

2.1微生物修復(fù)技術(shù)

采用微生物修復(fù)技術(shù)可以有效地治理水利工程施工中流域水環(huán)境污染。微生物修復(fù)技術(shù)主要是利用一些微生物對(duì)水體中的污染物進(jìn)行代謝分解，實(shí)現(xiàn)對(duì)水污染物的降解和去除。此研究中使用的微生物修復(fù)技術(shù)為固定化微生物技術(shù)。在污水處理領(lǐng)域，固定化微生物技術(shù)可以將廢水中的有害物質(zhì)持續(xù)降解，最終達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。該技術(shù)修復(fù)過(guò)程如下：

步驟1：準(zhǔn)備設(shè)備和試劑，具體見表1。

步驟2：降解菌種培養(yǎng)和篩選。

取樣：從可能含有降解菌的水環(huán)境中取樣。

富集培養(yǎng)：在包含目標(biāo)污染物的培養(yǎng)基中首先富集降解該污染物的菌群。

離純培養(yǎng)：從富集得到的菌群中，進(jìn)一步分離、純化培養(yǎng)單個(gè)微生物菌種。

降解性測(cè)試：在包含污染物的最小培養(yǎng)基上，測(cè)試每個(gè)微生物菌種的生長(zhǎng)和降解能力。

根據(jù)測(cè)試結(jié)果，篩選出能力最強(qiáng)的降解菌種

步驟3：以每分鐘3000轉(zhuǎn)的速度對(duì)新鮮的菌液進(jìn)行離心處理，并且在兩次離心處理之間使用生理鹽水進(jìn)行沖洗。獲得濕菌體，并將其制成菌懸液以備后用。

步驟4：固定化微生物。將海藻酸鈉和微生物菌懸液混合在一起，加入適量的水，攪拌均勻后形成凝膠混合液。然后加入交聯(lián)劑中，形成凝珠。經(jīng)過(guò)冷凍、解凍后即得到固定化小球。將其用活性炭吸附后進(jìn)行包埋處理。見圖2。

步驟5：將包埋后的固定化小球進(jìn)行活化處理，促進(jìn)微生物細(xì)胞的繁殖和生物降解污染物的活性。

步驟6：將活化后的固定化小球應(yīng)用于需要處理污染物的環(huán)境中。

2.2修復(fù)效果分析

假設(shè)微生物修復(fù)技術(shù)應(yīng)用時(shí)間為三個(gè)月，修復(fù)前后的效果見表2。

從表2中可以看出，與修復(fù)前相比，修復(fù)后各個(gè)污染物的濃度大大降低，BODs從27.63mg/L下降到了7.44mg/L mg/L，污染等級(jí)從中度污染下降到輕度污染，由此證明了固定化微生物技術(shù)的修復(fù)效果。

3結(jié)束語(yǔ)

水利工程施工中的水環(huán)境污染不僅對(duì)生態(tài)環(huán)境造成危害，還可能對(duì)工程施工本身產(chǎn)生負(fù)面影響，研究水環(huán)境污染現(xiàn)狀，可以為水利工程施工提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和實(shí)際情況，以便在規(guī)劃和施工過(guò)程中采取合理的預(yù)防和治理措施，提高工程施工效率和質(zhì)量。為此，提出水利工程施工中流域水環(huán)境污染現(xiàn)狀與微生物修復(fù)技術(shù)。以某一水利施工工程為研究對(duì)象，分析防洪工程建設(shè)過(guò)程中可能引發(fā)水環(huán)境污染的問題，包括水流攜帶的泥沙、垃圾、污染物和生活污水等，采集流域水污染數(shù)據(jù)，通過(guò)微生物修復(fù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)流域水環(huán)境污染的治理。通過(guò)研究結(jié)果可知，采用該方法后，流域水的生化需氧量得到明顯的下降，證明所提方法具有較好的修復(fù)能力。