城市富營養化景觀水體的生物修復技術

陳福軍 陳紅梅 劉厚康

摘要：富營養化景觀水體一直以來是國內外水處理的難題。生物修復技術在富營養化景觀水體中有其獨特的應用價值，本文綜述了微生物修復技術、水生植物修復技術、生物操縱修復技術及組合修復技術的研究現狀，對各修復技術進行討論。并分析和展望了不同生物修復技術相互結合在水體修復中的作用，提出各組合單元的選擇和相互之間的作用可以增強富營養化景觀水體的修復效果。

關鍵詞：景觀水體;富營養化;生物修復

隨著社會的發展和人民生活水平的提高，居民對高品質生活環境的要求也逐漸重視。因此，隨著城市綠地、公園和住宅小區的建設，人工湖、人工河、噴泉、人工瀑布、景觀池塘等都在增加。大多數景觀水是封閉的或緩流水體，此類水體常處于靜態，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、鉀等營養物和肥料、農藥以及樹葉、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，從而導致水體的污染程度加重[2]。對周邊居民的生活環境造成影響，違背改善生活條件的初衷。

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

1.水體富營養化的生物修復技術

1.1微生物修復

微生物修復是指微生物生長過程進行新陳代謝時，利用外界物質作為自身生長的養分，當微生物以水體中的污染物質為營養時，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，從而使水質得到較快凈化[5]。微生物菌劑成本相對較低，對水質的適應性強，且持續效果好。因此，原位修復的微生物生態修復投菌技術逐漸受到關注[6]。

關于生物菌劑投菌技術，已有許多學者在光合細菌、氨轉化細菌性細菌等細菌以及它們組成的復合微生物菌劑在治理水體富營養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菌（PSB-3），該菌掛膜后配合氨氧化細菌、反硝化細菌、亞硝酸氧化細菌用于生活污水的處理試驗。試驗表明，4種細菌混合作用使氨氮、硝酸鹽氮和化學需氧量的去除率分別達到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。繆鑫昕等通過添加反硝化細菌發現可以顯著促進水體的生物脫氮，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到66.9%、73.4%、66.0%和82.2%。馬文林等人在富營養化人工景觀湖中利用微生態修復劑研究了微生物生態修復劑修復富營養化水質的能力，結果表明，在使用修復劑之前，水中葉綠素a、化學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工程的首選。主要有以下原因：接種的其他微生物難以在環境中維持高生物活性;土著微生物往往具有較強的環境適應能力，降解污染物潛力巨大。

1.2水生植物修復

植物修復富營養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，如畜牧業生產，能源生產等。利用高等水生植物控制富營養化水域的養分去除，重建和恢復良好的水生生態系統。研究發現，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，經研究得出，美人蕉在營養生長期和開花期均能夠迅速有效地使富營養化水體各種營養物質濃度降低。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，用于治理富營養化水體，結果表明植物組合對總磷、總氮、化學需氧量和氨氮的去除率分別可達97%、94.75%、97.5%和99.34%。

植物修復技術有操作簡單、投資成本低、易于維護以及對周圍環境影響小，無二次污染等優點。植物修復具有較好前景的水體修復技術，不僅成本低廉，還有較強綜合生態效益。

1.3生物操控修復

利用生態系統食物鏈的攝入原理控制生物之間的關系，從而改變水體的生物群落結構來改變水質成分的修復技術叫生物操縱生物操作是一種低成本，純天然，無化學的機械方法，在實際應用中取得了良好的效果。經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。通過浮游動物數量抑制藻類生長，從而避免水體富營養化。非經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藻水華。

2.結論與展望

生物修復技術是一個新興的研究領域，隨著環境治理中生態系統和生態恢復方法的日益重視而不斷發展。目前沒有一種方法可以完全去除城市富營養化景觀水體中的氮和磷等養分。一些處理在理論上或在某些條件下是可行的，但是在實際應用中或在廣泛的應用中，通常不能實現預期的結果。目前的方法存在一定的局限性，應采取綜合管理措施，加強生物增強技術與植物修復的結合。通過利用微生物的有效吸收和降解、篩選、培養和分離具有很強的降解氮和磷的能力的微生物;通過植物和基質提供微生物附著場所可以有效地改善水質。從長遠來看，生物處理技術具有高效、經濟、環保等優勢，將成為未來研究的主要方向。通過物理、化學、物理等技術手段的結合，對傳統技術和生物技術的綜合處理進行了優化，以有效控制富營養化水體。

參考文獻

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

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[4]劉揚揚，斬鐵勝，楊瑞坤.淺析水體富營養化的危害及防治機[J].中國水運. 2011，

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[6]呂愛芃.富營養化水體微生物生態修復技術研究[D].北京：北京建筑大學.2013

[7]楊文娟.復合菌劑修復城鎮黑臭水體及底泥試驗研究[D].重慶：重慶大學.2017

[8]馬文林，呂愛芃，劉建偉，等.微生物生態修復劑修復富營養化人工湖水質研究[J].環境科學與技術，2013，36（6）：

1作者簡介：陳福軍（1988.07- ），男，重慶開州人，助理工程師。