水体生物修复的原理

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当前，对受污染的江河湖库水体进行修复，已是社会经济发展及生态环境建设的迫切需要。目前，对水体修复的方法主要有化学方法，物理方法和生物方法。  
关键词：污染物 生物修复 生态塘 人工湿地  
　　1．概述  
　　对受污染的江河湖库水体进行修复，已是社会经济发展及生态环境建设的迫切需要，特别是南水北调东线沿线的治污工程，量大面广，寻找先进实用、造价低廉的技术迫在眉睫。我国的江河湖库水体污染主要包括氮磷等营养物和有机物污染两方面。另外，湖泊水库蓝藻及赤潮给水域生态、人体健康也造成了严重的危害。对于富营养化的控制，发达国家以控制营养盐为主，大多采取“高强度治污，自然生态恢复”的技术路线，即控制外源磷污染负荷并配合生态恢复措施。
　　去除藻类与控制其生长是湖泊水库水体恢复与保护的难题。目前国际上采用的技术主要有三类：（1）化学方法，如加入化学药剂杀藻、加入铁盐促进磷的沉淀、加入石灰脱氮等，但是易造成二次污染；（2）物理方法，疏挖底泥、机械除藻、引水冲淤等，但往往治标不治本；（3）生物方法，如放养控藻型生物、构建人工湿地和水生植被，开发水体生物修复技术，是当前水环境技术的研究开发热点。
　　生物修复，可以解释为：生物特别是微生物催化降解有机污染物，从而去处或消除环境污染的一个受控的过程，即利用培育的植物或培养、接种的微生物的生命活动，对水中污染物进行转移、转化及降解，从而使水体得到净化的技术。
　　与传统的化学、物理处理方法相比，生物修复技术有以下优点：①污染物在原地被降解；②修复时间较短；③就地处理操作简便，对周围环境干扰少；④较少的修复金费，仅为传统化学、物理修复金费的30%—50%；⑤人类直接暴露在这些污染物下的机会减少；⑥不产生二次污染，遗留问题少。
　　2．生物修复的原理
　　2．1 生物修复的分类
　　目前，生物修复技术被划分原位微生物修复和异位生物修复两种。所谓元微生物修复是指对受污染的介质（土壤、水体）不作搬运或输送而在原位污染地进行的生物修复处理，其修复过程主要依赖于被污染地自身微生物的自然降解能力和人为创造的合适降解条件。异位生物修复是植被污染介质（土壤、水体）搬动或输送到它处进行测生物修复处理。但这里的搬动和输送是低限底的，而且更强调人为控制和创造更加优化的降解环境。在处理位置上，前者强调污染物存在的初始空间分布，后者则稍作迁移；处理过程中，后者有更多的人为调控和优化处理。现在所说的生物修复主要是原位修复。
　　2．2 水体生物修复过程中生物的作用
　　挺水植物通过对水流的阻尼和减小风浪扰动使悬移质沉降，并通过与其共生的生物群落有净化水质的作用。但它主要吸取深部底泥中的营养盐，通常不或很少直接吸收水中的营养盐，而其部分残体又往往滞留湖底，矿化分解后又会污染水体。所以挺水植物的功能中，有把下层底泥中的营养转移到表层的一面，不利于直接净化水质。加上收割、水位变化对其生长的影响等问题，限制了它们在净化水质中的作用。必须注意管理、收割利用和防止种群退化。
　　浮叶植物在一般浅水湖泊中有良好的净化水质效果，种植和收获较容易，有经济效益，和观赏效益，在一定季节可以作为重要的支撑系统。需要及时收获。
　　大型飘浮植物在光照和营养盐竞争上比浮游植物有优势，有些种群的耐污性很强（如凤眼莲，喜旱莲子草等），已经发展了在大水面大风浪条件下种植的技术，是良好的净化水质选择。浮萍生长快，许多种群能在空气中固氮，覆盖水面后与沉水植物在光照等方面有竞争，一般不宜采用。有些飘浮植物和浮体陆生植物（加上浮力支撑后可水培的植物）是很好的观赏和食用植物，可在一定条件下组合应用，既有净化水质作用，又有经济效益、环境效益和观赏效益。
　　着生藻类和浮游藻类生长过程中都有净化水质作用。着生藻类的收集也不难，浮游藻类的收集也已发展了捕获技术，在一定条件下也可因势利导予以利用，一方面净化水质，另一方面作为资源取出。
　　各种沉水植物是健康水生态系统的重要组成，其耐污程度和对水温、水位、水流、水质、底质等条件各有差异，要根据当地具体自然条件因地制宜、因时制宜在时间空间上予以镶嵌优化组合，使各种种群在整体上互补共生适应季节变化和环境灾变。沉水植物和湖底水生植被的存在可吸附储存生物碎屑于植物根部，增加底泥表层溶氧，遏制磷的释放，阻止上层水体动力扰动向湖底的传输，减少湖底水动力交换系数，从而有效地遏制底泥营养盐向水体的释放。
　　螺、蚌等底栖动物可过滤悬移质，摄食生物碎屑，其分泌物有絮凝作用，螺有刮食着生藻类功能，虾和若干种类鱼类可摄食藻类、碎屑、浮游动物等。这些动物，作为健康水生态系统的补充组成，也有重要作用。  
　　微生物，特别是氮循环细菌在水体自净能力中具有不可忽视的作用。有机物的矿化分解，氮素的气化，磷盐的沉降和固定在湖底等都与细菌的作用分不开。自然界的水生植物附近共生有多种远比自由水体中丰富的细菌群落。飘浮植物容易种植，采用耐污性强，生长快的飘浮植物作为先锋植物，不仅有植物直接吸收营养盐的作用，而且更重要的是有与其共生的细菌的作用。可以很快增加水的透明度，改善水质。飘浮植物作为细菌的载体极为重要。但飘浮植物受气候条件影响，在有些季节难以发挥作用。因此研制人工载体和优选高效细菌种群极为重要。利用优化的人工载体培养优化的氮循环细菌，释放到自然水体，以自然生物载体、其它人工载体和底泥为二级载体，水中悬浮物为三级载体，将原来荒漠化水域中以水土界面为主的好氧-厌氧，硝化-反硝化条件扩大到水面和水体并加强细菌浓度，从而增加系统净化能力

山岚

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candx66

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