城市富营养化景观水体的生物修复技术

陈福军 陈红梅 刘厚康

摘要：富营养化景观水体一直以来是国内外水处理的难题。生物修复技术在富营养化景观水体中有其独特的应用价值，本文综述了微生物修复技术、水生植物修复技术、生物操纵修复技术及组合修复技术的研究现状，对各修复技术进行讨论。并分析和展望了不同生物修复技术相互结合在水体修复中的作用，提出各组合单元的选择和相互之间的作用可以增强富营养化景观水体的修复效果。

关键词：景观水体;富营养化;生物修复

随着社会的发展和人民生活水平的提高，居民对高品质生活环境的要求也逐渐重视。因此，随着城市绿地、公园和住宅小区的建设，人工湖、人工河、喷泉、人工瀑布、景观池塘等都在增加。大多数景观水是封闭的或缓流水体，此类水体常处于静态，流动性较差，再加上雨水冲刷和浇灌水的渗透，会将植物中的各种氮、磷、碳、钾等营养物和肥料、农药以及树叶、枯草等“绿化废物”大量汇集到地势较低洼的景观水中[1]。另外，由于管理不够完善，景观水体可能成为居民生活污水及垃圾的受纳体，从而导致水体的污染程度加重[2]。对周边居民的生活环境造成影响，违背改善生活条件的初衷。

常用的景观富营养化水体可以用物理法、生物、化学法等方法进行修复。物理法包括截污、底泥疏浚、引水和调水、曝气复氧等;化学法包括化学絮凝、投加化学药剂杀藻等;生物法包括微生物修复、生物操纵、植物修复、组合修复技术等[3]，其中物理、化学法见效快、污染物去除率较高。物理方法都只能缓解水体富营养化，不能从根本上解决富营养化问题。化学药剂还有二次污染的风险，可能产生大量污泥，需要较高的运行成本。与传统的物理法和化学法相比，生物修复法有以下优点：①修复效果明显，且可以长期保持;②易于操作，对生态良好;③利于生态平衡的重新建立，且没有二次污染风险;④投资少，易于推广[7]。

1.水体富营养化的生物修复技术

1.1微生物修复

微生物修复是指微生物生长过程进行新陈代谢时，利用外界物质作为自身生长的养分，当微生物以水体中的污染物质为营养时，水体逐渐得到净化。通常采用投加生物菌剂的方法，增加微生物的量，从而使水质得到较快净化[5]。微生物菌剂成本相对较低，对水质的适应性强，且持续效果好。因此，原位修复的微生物生态修复投菌技术逐渐受到关注[6]。

关于生物菌剂投菌技术，已有许多学者在光合细菌、氨转化细菌性细菌等细菌以及它们组成的复合微生物菌剂在治理水体富营养化方面取得良好的效果[7-8]。席寅峰等人从河道水体中分离并富集光合细菌（PSB-3），该菌挂膜后配合氨氧化细菌、反硝化细菌、亚硝酸氧化细菌用于生活污水的处理试验。试验表明，4种细菌混合作用使氨氮、硝酸盐氮和化学需氧量的去除率分别达到64.8%、63.3%和33.7%，而且该菌在氨氮的去除过程中可以明显减少亚硝酸盐氮的积累。缪鑫昕等通过添加反硝化細菌发现可以显着促进水体的生物脱氮，水体在28℃静置72h后，总氮、氨氮、硝酸盐和亚硝酸盐的去除率分别达到66.9%、73.4%、66.0%和82.2%。马文林等人在富营养化人工景观湖中利用微生态修复剂研究了微生物生态修复剂修复富营养化水质的能力，结果表明，在使用修复剂之前，水中叶绿素a、化学需氧量和总磷的浓度分别降低了73.03%、50.62%和65.48%。

目前，土著微生物是生物修复工程的首选。主要有以下原因：接种的其他微生物难以在环境中维持高生物活性;土著微生物往往具有较强的环境适应能力，降解污染物潜力巨大。

1.2水生植物修复

植物修复富营养化水的最基本原则是使用绿色植物吸收或降低水中的氮和磷水平。收获的植物可用于资源利用，如畜牧业生产，能源生产等。利用高等水生植物控制富营养化水域的养分去除，重建和恢复良好的水生生态系统。研究发现，篦齿眼子菜、狐尾藻和石菖蒲根系植物对藻类可以有一定的抑制作用。

毛昕等，经研究得出，美人蕉在营养生长期和开花期均能够迅速有效地使富营养化水体各种营养物质浓度降低。曾乐源等筛选出5种较为常见，且具有较好观赏效果的水生植物：黑藻、大蟑螂、桉树、香蒲和黄花虹膜，用于治理富营养化水体，结果表明植物组合对总磷、总氮、化学需氧量和氨氮的去除率分别可达97%、94.75%、97.5%和99.34%。

植物修复技术有操作简单、投资成本低、易于维护以及对周围环境影响小，无二次污染等优点。植物修复具有较好前景的水体修复技术，不仅成本低廉，还有较强综合生态效益。

1.3生物操控修复

利用生态系统食物链的摄入原理控制生物之间的关系，从而改变水体的生物群落结构来改变水质成分的修复技术叫生物操纵生物操作是一种低成本，纯天然，无化学的机械方法，在实际应用中取得了良好的效果。经典生物操纵器提出的理论是通过增加食肉鱼类消除吃浮游生物的鱼，从而简介增加浮游动物种群。通过浮游动物数量抑制藻类生长，从而避免水体富营养化。非经典操纵是直接减少以浮游植物为食的动物，浮游植物增加从而直接消耗蓝藻水华。

2.结论与展望

生物修复技术是一个新兴的研究领域，随着环境治理中生态系统和生态恢复方法的日益重视而不断发展。目前没有一种方法可以完全去除城市富营养化景观水体中的氮和磷等养分。一些处理在理论上或在某些条件下是可行的，但是在实际应用中或在广泛的应用中，通常不能实现预期的结果。目前的方法存在一定的局限性，应采取综合管理措施，加强生物增强技术与植物修复的结合。通过利用微生物的有效吸收和降解、筛选、培养和分离具有很强的降解氮和磷的能力的微生物;通过植物和基质提供微生物附着场所可以有效地改善水质。从长远来看，生物处理技术具有高效、经济、环保等优势，将成为未来研究的主要方向。通过物理、化学、物理等技术手段的结合，对传统技术和生物技术的综合处理进行了优化，以有效控制富营养化水体。

参考文献

[1]万斌，陈龙，童莉，等.低密度住宅区人工景观水体的水污染治理与生态修复[J].绿色科技.2018（2）：44-45

[2]谢曦，陆柱.住宅小区景观水的修复和维护技术[J].住宅科技.2004（6）：46-47

[3]刘书宇.景观水体富营养化模拟与生态修复技术研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2007

[4]刘扬扬，斩铁胜，杨瑞坤.浅析水体富营养化的危害及防治机[J].中国水运. 2011，

[5]张欢.城市生态小区景观水体富营养化控制措施研究[D].天津：天津科技大学.2013

[6]吕爱芃.富营养化水体微生物生态修复技术研究[D].北京：北京建筑大学.2013

[7]杨文娟.复合菌剂修复城镇黑臭水体及底泥试验研究[D].重庆：重庆大学.2017

[8]马文林，吕爱芃，刘建伟，等.微生物生态修复剂修复富营养化人工湖水质研究[J].环境科学与技术，2013，36（6）：

1作者简介：陈福军（1988.07- ），男，重庆开州人，助理工程师。