ISSAPGPR技術在地下水污染原位修復中的應用研究

關鍵詞：原位選擇性激活植物促生根際細菌（ISSAPGPR）；地下水污染；原位修復中圖分類號：X523 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）05-0271-03DOI： 10.3969/j.issn.1008-9500.2025.05.082

Abstract： In-Situ Selective Activation of Plant Growth Promoting Rihzobacteria （ISSA PGPR） colonizes the plant rhizosphere system，which can promote plant growth.Taking acertain river channel as the research object，ISSA PGPR technology equipment is deployed for in situ remediation of groundwater pollution，and the reduction of ammonia nitrogen concentration and Chemical Oxygen Demand （COD）inthe water body is monitored to evaluatethe effect of in-situ remediation of groundwater polution.After the application of ISSA PGPR technology，the average reduction rate of ammonia nitrogen in groundwater reached 86.95% ， and the average reduction rate of COD reached 86.57% ，the application efectofISSAPGPR technologyinin-situremediationofgroundwaterpolutionisgood，and itcan fectively remove pollutants.

Keywords： In-SituSelective Activationof Plant Growth Promoting Rihzobacteria （ISSAPGPR）; groundwaterpolution;insitu remediation

隨著城市化的快速推進，我國地下水污染問題日益凸顯，不僅影響水資源的安全利用，還可能通過食物鏈傳遞，對人體健康構成潛在威脅，所以探索高效的地下水污染原位修復技術至關重要。原位修復技術是指在污染現場直接進行治理，無須對污染水體進行移出處理，因成本低、環境影響小等優點，逐漸成為地下水污染修復領域的研究熱點。劉雅琪等通過投加鐵錳基納米材料，實現地下水污染的原位綠色低碳修復，但鐵錳基納米材料在某些條件下可能會釋放有害物質，限制其在大規模污染修復中的應用。沈宗澤等[采用連續管式原位注入化學氧化技術，實現地下水原位修復，具有良好的修復效果，但是這種技術需要較為復雜的設備支持，實際應用難以保障地下水修復的經濟效益。鑒于上述研究背景及現有成果的局限，本研究探索ISSAPGPR技術在地下水污染原位修復中的應用，以期為保障水資源安全、維護生態平衡提供有力支持。

1試驗區概況

選取某河道開展地下水污染原位修復現場試驗，該河道長約為 7.7km ，平均河寬為 36m ，平均水深為 2.2m 。河道沿線分布著大量工廠，工廠排放污水導致河道沿線地下水污染問題嚴重，河水常年臭氣熏天，它被當地列為重點整治的黑臭河。具體污染源分布如圖1所示。試驗河道沿線地下水污染分布范圍較廣，污染區域普遍距離地表 14～18m ，不僅污染環境，而且對周邊居民身體有嚴重危害。依托該河道，展開ISSAPGPR技術在地下水污染原位修復中的應用試驗。

微生物投加裝置定期加入篩選與馴化的植物促生根際細菌（Plant Growth-Promoting Rihzobacteria，PGPR）菌株，具備強大降解能力和促進植物根系生長的功能。因此，將ISSAPGPR技術設備一一布設在試驗河道的指定區域后，即可通過該設備進行地下水污染的原位修復。

圖1試驗河道污染源分布

圖2試驗河道ISSAPGPR技術設備布設

2試驗材料與方法

2.1布設ISSA PGPR 技術設備

針對試驗河道地下水污染問題，結合原位選擇性激活植物促生根際細菌（In-Situ SelectiveActivationof Plant Growth-Promoting Rihzobacteria，ISSA PGPR）技術進行地下水污染修復[3。首先，基于地質勘探和水文地質調查數據，試驗區共設置6個監測斷面，每隔 1.1km 設置一個，如圖2所示。

在每個監測斷面，布置ISSAPGPR技術設備，包括滲濾墻、集水井、曝氣裝置及微生物投加裝置。滲濾墻采用多層復合介質結構，有效截留并引導地下水，同時提供微生物附著表面。集水井位于滲濾墻下游，收集處理后的水體，并實時監測水質關鍵指標。曝氣裝置采用高效節能系統，驅動好氧微生物活動。

2.2選擇PGPR菌株原位修復地下水污染

綜合考慮試驗河道地下水污染的實際情況，選擇細胞內PGPR菌株中的根瘤菌屬進行地下水污染原位修復[4]。根瘤菌屬不僅能夠直接促進植物生長，增強植物對污染物的耐受性與修復能力，還能通過獨特的代謝機制直接或間接降解多種有機污染物及無機污染物。考慮地下水系統的自凈能力及微生物生長周期，試驗采用分階段多次投加的策略。具體來說，在試驗河道地下水污染原位修復初期，以每兩周一次的頻率，通過微生物投加裝置將根瘤菌屬的PGPR菌株均勻投放到原位選擇性激活（In-SituSelectiveActivation，ISSA）系統中，投加量為地下水體積的 0.07% 。隨著地下水污染原位修復的進行，監測水質指標得到顯著改善后（時間約為4個月），減少根瘤菌屬的PGPR菌株的投加頻率與投加量，投加頻率變為每月一次，投加量變為地下水體積的 0.02% 。6個月后，試驗河道的地下水水質指標趨于穩定，應用ISSAPGPR技術完成地下水污染原位修復。

2.3 監測修復效果

ISSAPGPR技術設備運行期間，實時監測各監測點的氨氮濃度和化學需氧量（ChemicalOxygenDemand，COD）[5。試驗開始時，人工采集地下水樣品送至實驗室，采用納氏試劑分光光度法和重鉻酸鉀法測定，記錄平均值。運行結束后，同樣采集樣品并測定。最終，使用 Excel2007 軟件處理樣品數據，以消減率評價ISSAPGPR技術的修復效果[。根據式（1）分別計算出試驗河道地下水污染原位修復后樣品中氨氮和COD的消減率，以此直觀地反映ISSAPGPR技術對這兩種污染物的去除效果。

式中： λ 為試驗河道地下水中污染物的消減率；N₁ 、 N₂ 分別為原位修復前、后的試驗河道地下水中污染物濃度。

3試驗結果

3.1氨氮去除效果

試驗分別記錄修復前后的6個監測點試驗河道地下水樣品的氨氮濃度，并計算地下水中氨氮的消減率，具體數據如表1所示。數據顯示，雖然不同監測點之間的試驗河道地下水樣品的初始氨氮濃度存在差異，但經過ISSAPGPR技術修復后，所有監測點的地下水氨氮濃度均顯著降低，消減率在 85.45%～89.20% ，平均消減率高達 86.95% 。經分析，當地下水中氨氮濃度較高時，PGPR菌株會進行反硝化作用，從而降低水體的氨氮含量。由此說明，ISSAPGPR技術在降低地下水中的氨氮濃度方面具有較高的效率與穩定性。

表1地下水水體中氨氮的消減情況

3.2 COD去除效果

試驗分別記錄修復前后的6個監測點試驗河道地下水樣品的COD值，并計算地下水中COD的消減率，具體數據如表2所示。數據顯示，與氨氮去除效果類似，在應用ISSAPGPR技術修復前，不同監測點之間的試驗河道地下水樣品的初始COD值也各不相同。但是，應用ISSAPGPR技術進行原位修復后，各監測點的COD值均顯著降低，消減幅度在 84.92% ～88.48% ，平均消減率高達 86.57% 。經分析，在生態反應池中，PGPR菌株被激活并快速繁殖，其具有強大的生物降解能力，所以能夠分解污染地下水中的有機物，從而降低COD值。ISSAPGPR技術在降低地下水的COD值方面同樣具有較高的效率與穩定性。試驗結果表明，ISSAPGPR技術在地下水污染原位修復中的應用效果良好，可以有效去除污染物。

表2地下水中COD的消減情況

4結論

試驗結果表明，針對難以處理的COD及氨氮等污染指標，ISSAPGPR技術展現出顯著效果，生物修復能力強，生態友好，成本低，效益好。對于需要改善水質、降低氨氮濃度的水體來說，ISSAPGPR技術是一個值得推薦和應用的選項。

參考文獻

1劉雅琪，張展華，常青，等.鐵錳基納米材料在土壤－地下水污染修復中的應用[J].中國科學（化學），2023（6）：895-920.

2 沈宗澤，王祺，閻思諾，等.連續管式原位注入化學氧化技術對某有機污染場地地下水的修復效果[J].環境工程學報，2022（1）：93-100.

3趙夢，駱乾坤，劉蒙，等.地下水中氯代烴污染原位生物修復精細模擬研究[J].環境科學學報，2022（6）：178-187.

4 鄔潤澤，徐斌，徐申，等.土著微生物原位修復技術治理污染地下水的工程化應用現狀[J].環境污染與防治，2024（3）：400-405.

5 王兵，張玉竹，高春陽，等.緩釋型過硫酸鹽在地下水原位修復中的研究進展[J].水處理技術，2023（1）：14-19.

6 陳凱，劉菲，楊梓涵，等.原位化學氧化修復工程中氧化劑需求量的測算研究現狀[J].巖礦測試，2023（2）：271-281.