水体污染的修复技术

水体污染的修复技术

王瑞平赵相相

烟台润达垃圾处理环保股份有限公司山东烟台264006

摘要：随着我国工农业的快速发展以及人口的不断增长，城市化进程的加剧和人民生活水平的逐步提高，用水量急剧增加，污水排放量相应增加，导致淡水资源短缺和水环境污染问题日益突出。同时，景观水体水质恶化亦对该地区居民的日常生活造成极大影响，这些均严重制约了我国社会经济的可持续发展和影响了人民的身体健康。

关键词：修复技术；研究现状

1污染水体生物修复技术的特点

污染水体的生物修复技术是新近发展起来的一项清洁环境的低投资、高效益，便于应用，是发展潜力巨大的新兴技术，它利用特定生物（特别是微生物）对水体中污染物的吸收、转化或降解，达到减缓或最终消除水体污染、恢复水体生态功能的生物措施，这一过程是受控或自发的。与传统的物理化学修复技术相比，生物修复技术具有以下优点：（1）费用省，仅为现有环境工程技术的几分之一，如采用生物清淤比机械清淤费用将节省80%以上；（2）环境影响小，不会形成二次污染或导致污染物的转移；（3）可最大限度地降低污染物浓度；（4）可用于处理常规污染治理技术难以应用的场地，如受污染的地面水体、受石油污染的洋面、受污染的土壤和地下水。

微生物是地球生态系统中最重要的分解者，其对环境中污染物的代谢作用是生物修复的技术基础，因此，环境中微生物群落对其中污染物的去除起着决定性的作用。水质恶化的水体中污染物之所以难以降解的主要原因是环境体系中不存在或存在少量可降解污染物的微生物，即使存在少量可降解污染物的微生物，也会由于竞争和捕食作用等微生物的生态关系使其很难大量繁殖并发挥降解污染物的能力；水体的温度、pH、盐度、溶解氧及营养等外部环境条件不适的情况下也不利于微生物降解能力的发挥；加之在自然条件下微生物对水体的自净速度是很慢的，必须采取人为的强化措施才能加快这一进程，所以，通常所说的生物修复一般是指人为强化条件下的生物修复。

2污染水体生物修复技术种类及研究现状

迄今，已开发出多种有关污染水体生物修复的方法及其实施技术，这些方法主要包括接种微生物法、土著微生物培养法和高等生物修复法等，其工程实施主要有原位修复技术、异位修复技术和原位－异位联合修复技术。生物修复中可利用的生物包括微生物（细菌、真菌）、原生动物和高等动/植物等多种生物，其中微生物对水体中污染物的降解起主要作用，针对受污染河流、湖泊等大水体的特点和治理技术工程实施的可行性，采用原位修复技术则更具经济和技术合理性。

原位生物修复技术不需要搬运或输送污染水体（包括底泥和岸边受污染的土壤），而是在受污染区域直接进行污染水体的原位处理，修复过程主要依赖于被污染水体微生物的自然降解能力和人为创造的适宜微生物降解的条件。污染物降解的主体－微生物一般采用土著微生物，有时也加入经过人工驯化和培养的微生物以及商品化的适宜微生物菌剂。

2.1接种微生物技术

这种技术适用于当水体中污染物的降解菌很少甚至没有，在现场富集培养降解菌存在一定难度时的情况，它是通过向水环境中引入菌种来实现的。目前，向水环境中引入的菌种可以从待修复水体中的土著微生物中富集而得，也可以从其他环境中分离得到，甚至可以使用基因工程菌，因此，投加微生物按来源可分为土著微生物、外来微生物和基因工程菌。从受石油污染水体中可以分离出高效除油菌株，这些菌株经过驯化、富集、筛选和培养后可制成生物制剂用于海洋及淡水水域有机污染物的生物修复。

针对城市内陆河的有机污染，美国CBS（CentralBiologicalSystem）公司的科学家开发研制了CBS水体生物修复技术，在流动水体中，无固定设备和完全自然状态下，用喷洒微生物的方法把被污染河道水体中有机物转化为无机物，这种CBS微生物生态系统主要包括光合细菌、乳酸菌、放线菌和酵母菌等含有多个属、几十个具备各种功能的微生物，构成了降解功能强大的微生物菌群，它不仅可以去除水体中有机污染物、消除恶臭和解决水体富营养化问题，而且对底泥有一定的消化作用，采用该种生物制剂修复重庆桃花溪水体，取得了较好的试验效果。

2.2培养土著微生物技术

这是一种污染水体的微生物强化修复技术，它通过向水体中投加营养物质、无毒表面活性剂、电子受体或共代谢基质来激活水环境中本身具有降解污染物能力的微生物（即土著微生物），充分发挥土著微生物对污染物的降解能力，从而达到水体修复的目的。

2.2.1投加营养物（激活剂）的强化水体修复技术

通过投加营养物刺激水体微生物发挥修复作用最为成功、规模最大的例子是1989年美国Exxon公司和美国环保局联合实施的“阿拉斯加研究计划”在阿拉斯加威廉王子海湾石油污染修复工程中，科学家们有控制地投加两种亲油性肥料（氮源是含尿素的油酸，磷源是三（4－月桂烷基）磷酸酯）作为微生物营养成分。研究发现，与对照海滩相比，加入肥料的海滩沉积物表层、亚表层的异氧菌和石油烃降解菌的数量增加了1~2个数量级，石油类污染物的降解速度提高了2~3倍，多环芳烃的浓度明显下降，整个修复过程加快了近2个月的时间

2.2.2投加表面活性剂的强化水体修复技术

表面活性剂（生物的或合成的）由于能够增强憎水性化合物的亲水性和生物可利用性，从而有助于提高环境中微生物的数量和有机污染物的降解速率，因此成为一种重要的污染水体生物修复的强化手段。目前已有许多关于利用微生物表面活性剂对受烷烃和原油污染的土壤和洋面进行生物修复的报道，如利用铜绿假单胞菌合成的海藻糖酯，大大提高了ExxonValdez原油泄露所造成阿拉斯加污染区域石油烃的降解速度。

2.2.3投加电子受体或共代谢基质的强化水体修复技术

为发挥好氧微生物对水体污染物的氧化分解作用，在人工曝气难以实现时，向厌氧水体中投加电子受体可以暂时改变水环境的厌氧状态。在厌氧环境中，过氧化氢、硝酸盐、硫酸盐和铁离子等都可作为有机物降解的电子受体。

2.3植物修复技术

植物，特别是水生植物，对污染水体都有一定的净化能力，因此，在污染水体中种植对污染物吸收能力强且耐性好的植物，应用植物对污染物的吸附、吸收、富集和降解（植物根系－根际微生物的联合作用等，将水体中污染物去除或固定，从而实现水体修复的目的。植物对污染物可通过根系吸收，也可以直接经茎!叶等器官的体表吸收，吸收到体内的有机物，如酚、氰等可以直接降解，重金属、有机氯农药如DDT、六六六等难降解物质，可贮存在植物体内甚至达到很高的浓度时，植物仍不会受害。

2.3.1植物对富营养化水体的修复

植物对富营养化水体具有良好的修复效果。宋祥普等采用水域浮床无土种植水稻技术，在富营养化水体表面种植水稻，通过水稻的吸收和富集作用，去除水体中的氮、磷等营养物质。相崎守弘通过在河道中人工栽植芦苇、水田芥和留兰香等植物，对高度富营养化水体进行净化，既吸收了水体中大量的氮、磷，也有效控制了丝状绿藻的繁生。石井猛利用凤眼莲的旺盛繁殖力，通过其根系吸收造成富营养化水体的氮、磷、钾等物质，达到了消除水体富营养化的作用。石菖蒲对富营养化水体也有较强的净化能力，试验测得其对水体TN、TP的去除率分别可达84.17%和43.19%，同时水体中的溶解氧增加了26.16%。大森美香子研究了水莴苣、洋麻和马蹄莲对水体的净化效果，发现水莴苣的生长速度及其对氮磷的去除效率均最高。

2.3.2植物对含有机污染物/重金属水体的修复

水生植物能够吸收水体中的酚类!氰类污染物且吸收后并不都积聚在体内，而是通过酶系的作用和生化作用进行转化和分解，使其失去毒性，而根系吸附的那部分酚和氰，由于根际微生物的作用而逐步分解转化。

植物不仅能够吸收降解水体中有机污染物，而且能够富集微生物无法降解的重金属离子，从而达到净化水体的效果。很多研究表明，植物可以大量吸收并在体内累积铅、铬、汞、镍、锌、铜和镉等有毒有害重金属。但植物对重金属的忍受能力大小因植物种类的不同而异，一般关系为：挺水植物>漂浮、浮叶植物>沉水植物，对重金属吸收累积能力依次为沉水植物>漂浮、浮叶植物>挺水植物。另外，藻类和微型动物在水体的生物修复中也发挥着重要作用，通过藻类光合作用释放氧，可使严重污染后缺氧的水体恢复至好氧状态，这为微生物降解污染物提供了必要的电子受体，使好氧性菌对污染物的降解能顺利地进行。

3结语

经过实践检验，污染水体的微生物修复技术还存在一定的局限性：（1）生物难降解污染物（如重金属）的存在导致水体修复困难；（2）微生物对污染物降解的专一性导致其对水体修复的宏观效果不佳；（3）微生物的活性受温度!酸碱性等环境条件的影响较大；（4）微生物对污染物的降解存在一极限浓度，超过此浓度，微生物对污染物的降解显得无能为力。

综上所述，污染水体的修复是一个牵涉到污染治理、环境生态和水利水文等多学科的系统工程，必须从水体的功能定位、污染整治的目标和水体生态系统平衡的建立等多方面入手，以维护水体的良性循环和可持续发展，取得良好的环境效益和社会效益。

参考文献

[1]李梁倩.水体污染治理中生物修复技术的应用分析[J].华夏地理，2015，（2）：101-102.

[2]王超.生物修复技术在环境污染修复中的应用[J].科学时代，2013，（16）.