淺談黑臭水體底泥污染生物修復技術

楊博 解子藤 汪新春 徐圣蘭

摘 要：河道黑臭水體底泥污染治理是現今水環境治理的一個難題，本文通過對國內外黑臭水體生物修復技術在植物、動物、微生物以及聯合作用修復多個方面上的應用來分析底泥生物修復技術的情況，分析了其所存在的不足，并指出了底泥污染生物修復技術的發展方向。

關鍵詞：黑臭水體;底泥污染;生物修復;發展前景

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.067

1 國內外利用生物修復底泥污染現狀

隨著我國經濟快速發展，城市規模迅速擴張，工業廢水和生活污水排放量日益增大，大量污水排入城市水體，污染物濃度嚴重超標，出現季節性或終年黑臭水體現象[1]。2015年4月，國務院頒布的“水十條”要求2020年底前，地級以上城市黑臭水體控制在10%以內，至2030年，全國城市黑臭水體全部消除[2]。

相對于物理、化學修復，底泥的生物修復技術因其多方面的優點而引起眾多學者的研究和得到較多的工程應用[3]。作為底泥污染修復技術的主體，生物技術修復底泥污染將面臨巨大的市場機遇。

2 現有黑臭底泥生物修復技術

2.1 植物修復技術

2.1.1 植物修復技術原理

水生植物作為生產者，在生態恢復系統的穩定建設中發揮著重要作用，是生態系統建設的基礎。由于植物生長代謝需要N、P等元素，對水體的污染具有良好的去除效果，且對于一些不需要的重金屬污染物某些植物也表現出良好的耐受性和富集性，可以通過螯合作用并產生降低重金屬毒性的特殊蛋白質，在一定范圍內植物能有效去除某些污染物。

2.1.2 植物修復技術現狀及優勢

目前國內外植物凈化的主流技術有：水生植被恢復技術、水培技術、生物浮床技術等。自然界大約有100多種植物可以凈化環境，比較常見的水生植物有水葫蘆、浮萍、蘆葦、燈芯草、香蒲和鳳眼蓮等。[4]此外還有一些新發現的超富集植物，但此類植物通常生物量小，生長緩慢，所以還有待研究。

相比其他修復技術，植物修復具有投資少、能耗低的優點，其處理工藝也更符合自然生態系統，可以實現水營養平衡，從而提高水的自凈能力，恢復水體生態功能。

2.1.3 植物修復技術存在的問題

由于生長周期和溫度等環境因素的影響，單靠植物去除沉積物污染物往往是不理想的。此外，當捕撈速度跟不上過快的水生植物繁殖速度時，它們會在水面大面積堆積，形成新的污染降低水的自凈能力，因此植物繁殖速度過快而導致腐敗也是一個不容小覷的問題。

2.2 底棲動物修復技術

目前對底棲動物處理底泥污染物的應用較少，但有大量的研究表明底棲動物對底泥污染物有較強的富集作用和耐受性，袁維佳等人的研究表明螺螄對水體中的Cu、Zn、Cr等五種重金屬元素有極強的吸收作用;此外也有研究表明河蜆、克氏原螯蝦、河蚌等多種大型底棲動物對底泥和上覆水體中的重金屬、有機碎屑等都有去除作用。利用底棲動物大規模的處理底泥污染物的實例較少，主要原因在于底棲動物生長緩慢，單一投放底棲動物難以存活，無法大規模應用。

2.3 微生物修復技術

2.3.1 微生物修復技術原理

微生物修復原理是將底泥中的污染物在微生物新陳代謝作用下轉化為無毒穩定物質，進而改善黑臭底泥污染狀況。微生物修復作用在底泥污染生物修復作用中占主體地位。從投加物的角度來看，微生物修復技術可分為外源微生物投加技術以及微生物生長促進技術。外源性微生物投加技術是先進行大規模的微生物培養，然后在黑臭底泥的水體中加入微生物菌。而微生物促生技術則是通過向黑臭河道底泥中添加水體中相應微生物生長缺少的營養物質及活性劑等，促進底泥中微生物的生長繁殖，進而加速其降解底泥中的污染物，達到改善底泥污染物組成的效果。

2.3.2 微生物修復技術使用優勢以及存在的問題

微生物修復底泥污染處理成本相對較低凈化自然效應好，不會對原有的生態環境造成其他不利影響，并且采用原位處理工程量小不會破壞水下生態系統。

微生物修復在取得較大進展的同時也存在較大的局限性，生物修復的速度相對較為緩慢，一般在底泥修復工程中作輔助作用，其次在水體溫度、環境pH不適應微生物生長的情況下難以使用。

2.4 聯合修復技術

物理修復，化學修復可以和生物修復中的植物修復，微生物修復兩兩聯合或多種綜合，合理地進行組合使用以達到更好效果。將不同種修復技術綜合起來使用的聯合修復技術已被應用于工程實踐中。

2.4.1 化學-生物聯合修復

已有實驗證明，微生物與零價鐵兩種方式聯合修復氯代烴、多環芳烴、重金屬污染底泥。此外，使用氧化劑聯合水生植物修復黑臭底泥效果好于單獨使用氧化劑;而綜合使用氧化劑硝酸鈣、生物促生劑、水生植物刺苦草可以更好地修復黑臭水體。

2.4.2 植物-微生物聯合修復

植物-微生物聯合修復技術可有效修復污染底泥，因為微生物可以從植物獲得其生命所需的能源與碳源。依據兩者共生體系的修復原理，已發展出生物通風法，生物反應器等實際應用的方法。

3 底泥生物修復技術目前使用情況及前景

生物修復因其低成本、大處理量和不破壞原生水體的特點逐漸成為底泥修復技術的主流，并且生物修復聯合其它修復技術在一些方面做到了優勢互補，因此市場前景可觀。已經投入使用的生物修復技術滿足人們對底泥處理的預期效果，但仍存在一些問題急需解決，如原生水體已存的生物或物質對修復作用的抑制效應;生物修復技術的原理研究，如水生植物根部修復原理和如何促進該修復的機制;尋找一種修復效率高但修復費用低的技術;如何量化修復技術的指標和效果。生物修復技術的發展就是對上述等問題的深入實驗研究和工程驗證并投入使用，以后可以根據實際情況用獨立的生物修復技術或聯合修復作用來實現污染底泥的修復，更快更好地達到預期修復目標。

參考文獻：

[1]畢麗姣.生物質炭修復劑平鋪式治理污染底泥技術研究[D].北京交通大學，2016.

[2]廖震.城市河道底泥污染生物修復技術分析[J].建材與裝飾，2017（23）：283-284.

[3]胡蕊.景觀水體污染底泥生物修復技術[D].西安建筑科技大學，2010.

[4]趙越，姚瑞華，徐敏等.我國城市黑臭水體治理實踐及思路探討環境保護，2015，43（13）：27-29.