生物修复技术在城市水环境综合治理中的应用

李俊浪，黄桥，覃春乔

（1．中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司， 四川成都 611130； 2.四川蜀扬工程管理有限公司，四川成都 610072； 3．中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司， 四川成都 611130）

1 城市水环境污染现状及分析

城市水环境不仅仅具有防洪排涝、水源、促进交通交流等与城市居民生活息息相关的作用和功能，而且还具有休闲景观、减轻热岛效应和城市局部区域气候调节的作用，进而可以为城市环境的可持续发展提供了坚强保障。当前，随着我国城市化进程的进一步加快，人类频繁的活动对城市水环境的负面影响加剧，比如城市居民废水排放量过大过多造成水污染的加剧；水体的过度取用造成当前的水资源被破坏和淡水资源的短缺等。种种水污染、水资源过度取用的行为造成了城市水环境承载力的下降，违背了人与自然和谐共处、环境可持续发展的理念。据中华人民共和国生态环境部对外公布的最新数据显示，目前在我国有近30%的淡水流域的水质低于三类水质标准；全国65个地级城市检测数据点显示，这些城市的地下水的各项指标均低于国家正常标准。在检测的138个流经城市的河段中，符合国家III类和II标准的水质的河流数量仅有23%，符合国家IV类水质标准的河流断面数量仅有38%；流经城市的河流断面水体中，不符合饮用水源水质标准的达90%；城市及周边湖泊水体富营养化达75%；50%的城市地下水受到严重污染［1］。城市水污染的现状以及恶化日益加剧的趋势已经严重影响了城市居民的生活，因此对城市水体进行治理，是提升居民生活品质、城市形象及提高竞争力的基本前提和重要保障。

2 生物修复技术概述

生物修复技术是利用生物（包括植物、微生物、水生动物）的代谢功能，吸收、转化或降解环境污染物，将有害、有毒的污染物转化为无毒物质，实现环境净化、生态修复的技术。在无人为措施干预的情况下，水体中大多数生物均可实现对污染物的自然净化，但由于污染物的增多对生物形成了一定的抑制作用，加之缺乏营养盐和溶解氧的缘故，这个过程非常缓慢［1］。因此为了让污染物的分解加快，需要采取多种措施来进行推进，比如增加氮磷等营养盐分的含量、增加微量营养元素的含量、提供电子受体、增强表面活性剂的活性等，从而提高生物的活性和分解能力，这种技术就是生物修复技术。从广泛意义上来说，生物修复是一种可以人为控制的技术，从可利用的生物种类上，可分为植物、微生物、水生动物修复，从处理对象上可分为固体废物、土壤废物以及水环境废物等。生物修复也有广义和狭义之分，广义的生物修复是指微生物修复的广泛应用性，而狭义的生物修复则仅仅指微生物修复［2］。

3 生物修复技术在城市水环境治理中的应用

3.1 水生植物修复技术

水生植物修复技术是利用水生植物培养技术进行的水环境修复措施。水生植物主要是指大型的漂浮植物、挺水植物、浮叶植物、沉水植物等。水生植物能够促进水体中的悬浮物沉降，减少风浪扰动，吸收池塘泥底的营养物，促进河湖生态系统中的底泥氧化，具有重要的净化功能［3］。沉水植物能够将水体中的营养盐份直接吸收，阻止上层的水体流动对下层水体扰动的影响，同时能增加底泥表层溶解氧，从而有效的遏制底泥中的磷、氮等营养元素向水体中释放，并且对浮游的藻类植物也有较好的抑制作用，是水生态系统的重要组成部分。

3.2 生物浮床技术

生物浮床技术是由漂浮技术和绿化技术结合而发展起来的一种生物修复技术，一般以水生植物为主体，在无土栽培技术的基础上，建立生态高效人工生态系统。常见的生态浮床的构造都是由植物浮床、水生植被、浮岛框架以及水下固定装置等组成的。生态浮床一般是以轻质的材料为基质或者载体，应用植物或动物之间的共生协同关系，在充分利用水体的基础上建立的高效生态人工系统，以达到消减水体中的污染负荷和提供生物栖息之所，并且还能够美化环境［4］。

3.3 生物强化技术

生物强化技术是在受污染的水体中引入特定的微生物，增强水体降解有机物的能力，同时改善原有微生物去除有害物质的能力。生物强化技术本质上还是一种外源的微生物投放技术。生物强化技术刚开始主要是应用在净化领域上，治理高浓度的有害物质和难以降解的物质以及高浓度的有机废水、有机油液等。随着一些功能性的细菌不断的被广泛的筛选和应用，目前生物强化技术已应用到地下水生物和江河湖泊生物的修复治理中来，并且治理修复效果非常好。

3.4 生态护岸技术

生态护岸技术就是利用植物或者其他与植物相关的土木工程等方式，对城市的湖泊、河道的护坡进行治理修复的一种方法。生态护岸具有生态景观、防洪排涝以及自我净化的功能，不仅可以提高河岸护坡的稳定性，还可以促进土壤与河水进行相互渗透，增强水体与周边各类水体和土壤等物质的交换能力。生态护岸修复机理主要通过依附在周边的水生动植物来为水体中的生物提供构建水陆缓冲带和合适的栖息地等来达到对水体进行净化的目的。

3.5 生物膜法处理技术

生物膜也称为生物被膜，是指附着于有生命或无生命物体表面被细菌胞外大分子包裹的有组织的细菌群体。生物膜中存在各种主要的生物大分子，其多细胞结构的形成是一个动态过程，包括细菌起始粘附、生物膜发展和成熟扩散等阶段。使用生物膜法处理时，将生物膜放置在受污染的水体中，污染物扩散到生物膜表面、渗入到生物膜的内部，污染物经微生物转化分解，形成水和二氧化碳等代谢物。一般情况下，生物膜放置30天左右，生物膜上的微生物组成和生物膜沿着水流方向的分布达到一个平衡状态，生物膜上的微生物与水体中的原生微生物、污染物共同形成一个小型的复合生态系统，这种状态下生物膜成熟，对污染物的分解转化相对稳定，从而使得目标水体得到长效治理。

4 结语

在我国城市化进程加快的过程中，涌入到城市生活和定居的人口将越来越多，这样对水资源的消耗也随之增大，人口的剧增势必产生大量的生活废水、工业废水，形成城市水环境持续恶化的局面，城市化进程与水环境治理之间的矛盾将日益突出。在日趋严峻的形势下，加强城市水环境的治理和修复显得尤为重要，是净化城市水体、美化城市形象、打造优美宜居城市的基本前提，是提升居民生活质量的重要保障。相较于其他修复技术，生物修复技术具有效果好、成本低且效率高的优点，是今后城市水体修复和治理的重要发展方向［5］。微生物在城市水体污染物治理修复中的作用既重要又独特，因此下一步需要进一步加大研究以便更大程度的发挥其作用。由于城市水体污染物的来源广泛并且成分复杂，因此单一的水污染处理积水效果达不到较好的治理状态，下一步多技术联用是城市污水治理的首选和研究方向。