城市景觀水體的污染形成及生物養護原理與技術初探

摘要：本文對城市景觀水體的質量標準，水體自凈和污染的形成及表現作了闡述，探討了根據水體自凈原理提出利用生物技術制成微生物菌劑修復受污染景觀水體的原理，及生物養護城市景觀水體的技術初探。

關鍵詞：景觀水質標準;水體自凈;水體富營養化;微生物菌劑;水體生物養護

1概述

隨著城市建設的快速發展，生態環境面臨著巨大壓力。建設資源節約型、環境友好型城市綠地已成為社會可持續發展的必然要求。

我國人均水資源擁有量為2200M3，僅為世界平均水平的1/4，是水資源嚴重短缺的國家[1]。水污染導致自然水生態系統遭受破壞，不僅降低了水體的使用功能，還進一步加劇了水資源的短缺。生態優先，科學營建城市景觀水體成為歷史賦予我們這一代園林工作者的責任。

目前，城市綠地在建成后形成了很多景觀水體，但人們對其建成后的養護工作大多數只注重設施維護和水域的清潔。許多景觀水體內藻類泛濫，或發黑發臭，只能靠換水解決問題，造成了投資大，維護費用高，效果不好的結果，嚴重影響了居住環境，給管理帶來了沉重負擔。

修復受污染的城市景觀水體是一個系統工程，需要綜合采用物理、化學和生物的方法，方可起到較為理想的效果;其中生物方法是最為經濟和環保的方法，符合科學發展觀的要求，值得研究和推廣。本文對生物方法中采用微生物菌劑修復受污染城市景觀水體的原理和生物養護景觀水體的技術作了初步探討。

2景觀用水水質標準

2.1標準的分類與標準值

根據《中華人民共和國國家標準景觀娛樂用水水質標準》GB12941-91，城市景觀水體按不同功能，分為三大類：

A類：主要適用于天然浴場或其他與人體直接接觸的景觀、娛樂水體。

B類：主要適用于國家重點風景游覽區及那些與人體非直接接觸的景觀娛樂水體。

C類：主要適用于一般景觀用水水體。

表格1景觀娛樂用水主要水質標準值[1]

序

分類標準值項目

A類

B類

C類

1

色

顏色無異常變化

不超過25色度單位

2

嗅

不得含有任何異嗅

無明顯異嗅

3

漂浮物

不得含有漂浮的浮膜、油班和聚集的其他物質

4

透明度，m

≥

1.2

0.5

6

pH值

6.5～8.5

7

溶解氧（DO），mg/L

≥

5

4

3

8

高錳酸鹽指數，mg/L

≤

6

6

10

9

生化需氧量（BOD5），mg/L

≤

4

4

8

10

氨氮，mg/L

≤

0.5

0.5

0.5

11

非離子氨，mg/L

≤

0.02

0.02

0.2

12

亞硝酸鹽氮，mg/L

≤

0.15

0.15

1.0

13

總磷（以P計），mg/L

≤

0.02

0.02

0.05

2.2地表水環境質量標準（選自GB3838-2002）

水環境質量標準GB3838-2002，依據地表水水域環境功能和保護目標，按功能高低依次劃分為五類：Ⅰ類主要適用于源頭水、國家自然保護區;Ⅱ類主要適用于集中式生活飲用水地表水源地一級保護區、珍稀水生生物棲息地、魚蝦類產卵場、仔稚幼魚的索餌湯等;Ⅲ類主要適用于集中式生活飲用水地表水源地二級保護區、魚蝦類越冬場、洄游通道、水產養殖區等漁業水域及游泳區;Ⅳ類主要適用于一般工業用水區及人體非直接接觸的娛樂用水區;Ⅴ類主要適用于農業用水區及一般景觀要求水域。

對應上述五類水域功能，不同功能類別的水質分別執行相應的標準限值.

表格2地表水環境質量標準主要項目標準限值[1]單位：mg/L

序

分類標準值項目

Ⅰ類

Ⅱ類

Ⅲ類

Ⅳ類

Ⅴ類

1

水溫（℃）

水溫變化應限制在：周平均最大溫升≤1，

周平均最大溫降≤2

2

PH值（無量綱）

6—9

3

溶解氧

≥

7.5

6

5

3

2

4

高錳酸鹽指數

≤

2

4

6

10

15

5

化學需氧量（COD）

≤

15

15

20

30

40

6

五日生化需氧量（BOD5）

≤

3

3

4

6

10

7

氨氮（NH3-N）

≤

0.15

0.5

1.0

1.5

2.0

8

總磷（以P計）

≤

0.02，湖、庫0.01

0.1，湖、庫0.025

0.2，湖、庫0.05

0.3，湖、庫0.1

0.4湖、庫0.2

9

總氮（湖、庫、

以N計）

≤

0.2

0.5

1.0

1.5

2.0

10

硫化物

≤

0.05

0.1

0.05

0.5

1.0

3城市景觀水體自凈及污染的形成和表現

3.1城市景觀水體中污染物的種類與性質

城市景觀水體中的污染物主要來源于所接觸的大氣、土壤等自然環境及人為因素，按物理性質可將其分為溶解物、膠體顆粒和懸浮物，按化學性質可分為無機物、有機物、生物等幾類[2]。

圖"1""景觀水中的污染物

3.2水體自凈和水質惡化

水體自凈是指水體在流動中和隨著時間的推移，水體中的污染物濃度自然降低的現象。通過化學和生物作用對水體中有機物進行氧化分解和生物降解，使污染物質濃度衰減，是水體自凈的主要過程。

天然水體與生物群落（植物、動物、微生物）是共生共存的，水為生物群落提供生命之源，生物群落又凈化了水，形成了水體自然凈化的機制。在一個封閉的水體中，當外界進入其中的污染物超過了生物消化自凈的速度時，水體中的生態平衡遭到破壞，引起水質惡化。

3.21景觀水體中平衡的生態系統

圖1景觀水體中平衡的生態系統

3.22含氮有機物的生物化學凈化過程

圖3含氮有機物的生物化學凈化過程圖示

3.23城市景觀水體自凈過程中水質指標的變化。

生化需氧量BOD5，該值越高說明有機物含量越多，水體受污染程度越嚴重;

水中溶解氧DO，是維持水體生物生態平衡和有機物能夠進行生化分解的條件。

在單一污染源的情況下，BOD5與DO變化曲線如圖所示

圖4水體自凈過程中水質指標的變化

3.3城市景觀水體水質惡化的表現——水體的富營養化

當水體中的污染物超過水體自凈能力時，水體得不到自然凈化。于是，大量富含磷酸鹽和氮素的水，在光照和其他環境條件適宜的情況下，水中所含的這些營養物質使水體中的藻類過量生長，在隨后的藻類死亡和隨之而來的腐生微生物分解死亡藻類的代謝活動中，水體中的溶解氧很可能被耗盡，造成水體自然生態系統被破壞，逐漸引起水質惡化的現象。其表現如下：

藻類大量繁殖，水色變的濃綠：①水味變得腥臭難聞。②水的透明度降低，水體變渾濁。③水中的溶解氧被過量消耗。④向水體中釋放有毒物質。⑤原有水體生態系統的平衡遭到破壞，水中魚類等生物難以成活。

反映在水質指標上主要為：①透明度降低，漂浮物多。②碳積累，導致生化需氧量（BOD5）高，高錳酸鉀指數（COD）高。③氮積累，導致氨氮高（NH3-N）、亞硝酸鹽氮高、總氮高。④磷積累，導致總磷高。

4微生物菌劑修復受污染城市景觀水體的原理及生物養護技術

4.1微生物菌劑修復受污染城市景觀水體的原理

微生物是指個體微小，必須借助于顯微鏡才能看清它們外形的一群低等的、原始的微小生物，如細菌。體型微小，有的具有細胞構造，有的甚至沒有細胞構造，生長繁殖快，對物質具有非常強烈的轉化作用[3]。

在水生生態中，作為分解者的微生物，能將水中的污染物（包括有機物，某些重金屬等等）加以吸收、轉化或分解，達到減緩或最終消除水污染，恢復水體生態功能[4]，同時還能夠降低或消除某些有毒物質的毒性。

高效復合菌處理污水的過程是通過有效微生物群共生、共存、通過發酵合成、復合發酵使污水的有毒有害物質分解成CO2和H2O等，最終使廢棄污物、泥漿和污泥基本消除[4]。

4.2直投微生物菌劑養護城市景觀水體的技術初探

養護城市景觀水體包含維持潔凈水體和修復受污染水體。微生物菌劑直投法是一種城市景觀水體養護的新模式。

4.21根據城市景觀水體中的現有的微生物情況，利用現代生物技術進行馴化，培養出相適應微生物。

4.22進一步對培養出來的微生物進行篩選，篩選出生理活性強的菌種。

4.23大量繁殖，對高效的脫氮菌（復合枯草芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌等）、降碳菌（復合芽孢桿菌、光合細菌等、）、解磷菌（解磷芽孢桿菌、聚磷節桿菌等）和凈水菌（地衣芽孢桿菌、短小芽孢桿菌等）等功能菌進行科學組合配方，組成微生物群，制成微生物菌劑，每毫升/克含有益菌達20億個。

4.24將微生物制劑投放到景觀水體及作用。

菌劑被直接投放到富營養化水體中后，有益菌會快速繁殖成優勢菌群。

①脫氮菌劑通過多種方式去除水體中多余的氮素，將水體中氨氮、硝基氮和亞硝基氮等調整到適宜的濃度。②降碳菌劑會降解水體中的含碳有機物，分解水體及底泥中的腐殖質，降低水體COD、BOD5。③解磷菌劑進入水體后，能迅速生存、繁殖，分解有機膦化合物成為可溶的無機磷化合物，無機磷再與水體中的鈣、鎂離子結合形成不容性磷酸鹽沉淀，從而降低水中磷濃度。④凈水菌劑則能分解水中和底泥中的有機物、降低水中小分子有機物的含量，減少氨和硫化氫等的釋放，抑制藻類及腐敗菌的生長。⑤底改菌劑能持久、有效地分解底泥中的有機污染物、凝聚懸浮物，降解有毒、有害物質，清除位于水、底結合處的渾濁水層。

4.25為了保證篩選出的微生物能保持良好的活性，一直處在高效的工作狀態，在日常的工作中，必須定期對微生物進行篩選、保存、復壯，將變異帶來的對微生物的影響降至最低，保持微生物物種的穩定性，這也是城市景觀水體處理中水質穩定的關鍵因素之一。

5結語

城市景觀水體的污染問題已成為一個廣泛性的問題，全國生態保護規劃已將城市水體生態修復技術列為重點研究應用的內容。雖然對水體的污染治理一直在進行研究，但由于水體自然環境、污染源的復雜性，水體污染的機理仍然不甚清楚，特別是對于難降解有機物還不能有效地去除;許多方法還處于起步階段，尚未成熟，有待今后加強研究，在實踐中不斷完善。

城市景觀水體的生物養護是涉及多學科門類的綜合性學科，需要采用綜合性的方法。由于城市景觀水體具有人文性、自然性、生態性、景觀性、地域性等特點，不同地區的城市景觀水體具有不同的水文特點、生物特性等等，因此，在具體的城市景觀水體養護時，需要從水體的實際出發，實現水體的生態系統修復和改善。

參考文獻：

[1]中國標準出版社第二編輯室.水務管理法規、標準規范.水資源環境卷.

[2]張文治.微生物學.北京：高等教育出版社，2005.10

[3]吳光程.城市園林水體污染與防治.資源與人居環境.2006.7

[4]鐘萍，李麗等.河流污染底泥的生態修復.生態科學2007.4第26卷第2期