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富营养化湖泊的微生物强化修复技术


□ 万 红

  摘要:本文在介绍水体富营养化的概念、危害和影响的基础上阐述了微生物强化修复技术的原理和修复富营养化湖泊的途径,并指出组合生物修复技术是治理富营养化湖泊的主要发展方向。
  关键词:富营养化;生物强化;微生物修复
  中图分类号:X524 文献标识码:A
  
  1 富营养化水域的概况
  
  富营养化是水体衰老的一种现象,它通常是指由于湖泊、水库以及某些河流水体内的氮、磷营养元素的富集,水体生产能力提高,某些特征性藻类(主要是蓝藻、绿藻)异常增殖, 水体透明度下降,溶解氧降低,造成水质恶化,使整个水体生态平衡发生改变而引起危害的一种污染现象。富营养化问题是当今世界面临的最主要水污染问题之一,我国在经济持续高速增长的同时,所带来的最大负效应就是环境污染日益严重,大江大河及湖库水环境质量日趋恶化。
  1.1 富营养化对湖泊水质的危害和影响
  湖泊富营养化不仅造成经济损失,而且危害人类健康。其危害主要有以下几个方面:
  (1) 影响湖泊水体的生态环境。处于富营养化污染的水体,正常的生态平衡被破坏,导致水生生物的稳定性和多样性降低。大型水生植物群落会随着富营养程度的加剧逐渐灭绝。同时,异常增殖的藻类所分泌的毒物,以及缺氧条件下NO3——N被还原为NO2——N,成为致癌物,不仅威胁水生生物的生存,而且会直接或间接影响人类健康,造成可利用水资源进一步减少。
  (2) 影响水体的感观性状。处于富营养化的水体中,蓝、绿藻大量增殖,水体色度增加,水质浑浊,透明度降低,并散发出腥臭味,污染居住环境。
  (3) 影响渔业等生物资源利用,水体经济价值降低。严重富营养化的水体会由于藻类释放的毒素和溶解氧的稀缺,直接影响鱼类品质。
  1.2 消除湖泊富营养化的关键问题
  从污染物控制观点来看,水环境净化主要有:(1)有机物的去除;(2)营养盐类的去除;(3)透光控制;(4)浮游植物的去除等4个基本方法。因此消除湖泊富营养化的关键还在于削减湖泊水体的氮、磷以及底泥有机碳和氮、磷的负荷,消除水体中藻类生产力,达到降低水体中藻类生物量、提高水体透明度的目的。
  
  2 生物修复原理
  
  生物修复是利用微生物的代谢过程,或其产物进行的消除或去除、或富集有毒有害物质的一个受控或自发进行的生物学过程。湖泊生物修复包含微生物修复和水生生物修复两大内容,其中微生物、水生植物和水生动物在水生生态系统中分别充当着分解者、生产者和消费者的角色,它们对污染物的分解、转化、吸收、富集、迁移等作用是水体污染物质输出的主要途径。因此通过人为措施对水体中各生物进行合理配比,并提供生物生存的合适的条件,使各种生物互惠互存,协同共生,营造出一个符合自然演替规律的良性水生生态系统,在充分发挥其污染物削减作用的同时,加速自然水生生态系统的恢复。
  
  3 用于生物修复中的微生物
  
  生物修复中首先要考虑适宜微生物的来源及其应用技术,目前使用较多的是生物强化技术,即通过向自然菌群中投加具有特殊作用的微生物来增强生物量,以强化生物对某一特定环境或特殊污染物的反应,提高废水处理系统的处理能力,从而达到去除某一种或某一类有害物质的目的一种生物技术。生物强化技术中投加的微生物可以是:
  (1)土著微生物。水体和土壤中存在着数量巨大的各种微生物,在遭受污染后,经历了一个天然的驯化选择过程,使适合的微生物不断增长繁殖。但土著微生物生长过慢,污染严重时会造成土著微生物数量减少。
  (2)外源微生物。污染物高效降解微生物可以使用具有某种特殊功能的菌群如光合细菌、硝化细菌等微生物制剂;也可以从受污染水体和底泥中分离筛选后富集培养,再返回受污染水域;还可以利用基因工程菌,通过将多种降解性质粒接合转移至一个菌珠,使一个菌珠可以同时降解多种污染物质,但使用基因工程菌要特别注意安全性问题。
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