介绍一种受污染水体生态修复技术

介绍一种受污染水体生态修复技术——生物生态修复技术郑榆凯-1-介绍一种受污染水体生态修复技术——生物生态修复技术郑榆凯（广西大学环境学院环工132班1308010224）摘要：我国是水资源比较紧缺的国家，与此同时水污染也比较严重。本文重点介绍一种常用的受污染水体生态修复技术，即生物生态修复技术，并对其进行详细说明。从世界范围来说，我国的水资源总量丰富，居世界第6位．但是，由于我国人口众多，人水资源占有量为世界的1／4，属于用水紧张的国家。并且我国的水资源在时间和空间呈现不均匀分布。总体上表现为南多北少，而且降雨大多集中在7～9月，并且随着社会经济的发展，水质日趋恶化。水环境现状不容乐观。1我国水环境现状1．1河流水环境状况2002年，7大水系741个重点监测断面中，29．1%的断面满足I～Ⅲ类水质要求，30．0%的断面属Ⅳ、V类水质，40．9的断面属劣V类水质。1．2湖泊水库水环境状况我国湖泊水库污染日趋严重，主要表现为”富营养化”。湖泊水库的污染不仅仅影响水体的功能如供应生活用水，以及危害水生生物，而且正在导致湖泊水库本身的消亡。导致富营养化问题的主要原因是湖泊氮磷污染。滇池草海为重度富营养状态，太湖和巢湖为轻度富营养状态。1．3地下水水环境现状地下水是存在于土壤空隙和地下岩层裂隙溶洞中的水，是陆地水资源重要的赋存形式。在我国，由于重视了地下水超采带来的地质灾害。许多省市采取了强制封井的措施，加之地表水污染源治理力度加大，地下水污染有逐渐改善的趋势，但还存在很多问题。全国大部分城市和地区地下水水质总体较好，局部受到一定程度的点状或面状污染，部分指标超标。污染区主要分布在人口密集和工业化程度较高的城市中心区，主要超标指标有矿化度、总硬度、硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮、铁、锰、氯化物、硫酸盐、氟化物和pH值等。三氮污染在全国各地区均较突出，矿化度和总硬度超标主要分布在东北、华北、西北和西南地区，铁和锰超标主要分布在东北和南方地区。与2002年相比，大部分城市和地区地下水水质基本稳定或污染略有减轻，部分城市局部地段水质有恶化趋势。综上所述，我国地表水与地下水的水环境治理还有相当长的路程，需要采取多方位的治理措施。下面介绍一种常用水体生态修复技术——生物生态修复技术。2水体生态修复的定义和原则2．1水生态系统生态修复的定义为了加速已被破坏的水生态系统的恢复，除了依靠水生态系统本生的自适应，自组织，自调节能力来恢复水生态系统原来的规律外，还通过一些辅助人工措施为水生态系统的健康运转服务，而加快恢复则被称为生态修复。生态修复的提出，就是要调整生态修复的思路，摆正人与自然的关系，以自然演化为主，遏止水生态系统的进一步退化。2．2水生态系统生态修复的原则水生态系统修复所遵循的原则不同于传统的环境工程学。与传统水处理工程不同，水体修复不是限定在反应器中进行，不可能进行有控制性的反复实验。水生态系统修复涉及面广，对知识要求较高。在开展研究和实践的过程中，应结合环境工程，土木工程水利工程等共同开展工作。在对任何水体进行生态修复时，都需要对现场进行科学调查，明确污染源，受污染的区域等当地的各种自然条件。3介绍生物生态修复技术中几种常用方向生物生态修复是指利用生物的生命谢活动来减少污染环境中的有毒有害物的浓度或使其无害化,从而使污染了的环境能够部分或完全地恢复到原初状态的过程。它利用生物对环境污染物的吸收、代谢及降解等功能,对环境中污染物的降解起催化作用,加速去除环境中的污染物。3.1水生植物修复技术在适宜的生长条件下与水中微生物、藻类等生物共同作用的水生植物，根据其自身特点．将水中的富营养化物质，如N、P、重金属污染物等吸收在根、茎、叶等不同部位．从而既提供自身的营养需求．又达到净化水介绍一种受污染水体生态修复技术——生物生态修复技术郑榆凯-2-质的作用．而且通过促进根际微生物的活动可加速有机污染物的生物降解．目前国内外研究并广泛应用的技术有以下几种：3.1.1人工湿地技术湿地土壤是固相和液相组成的疏松多孔体系．含有大量的胶体颗粒．它们具有很大的表面积和表面能．对去除有机物和重金属具有重要作用。在湿地处理系统中物理作用只要是沉淀、过滤和吸附．可去除固体悬浮颗粒：化学作用主要是对重金属与填料反应得以去除：生物作用比较复杂，主要是水生植物和各种微生物的协同作用。人工湿地技术的不足在于当进水悬浮性污染物及有机物浓度过高时易产生堵塞和严重厌氧化而造成植物根系腐烂最终死亡。3.1.2前置库技术受保护的湖泊水体上游支流利用天然或人工库(塘)拦截暴雨径流．工艺流程如下：径流污水——沉砂池——配水系统——植物塘——湖泊。水生植物是前置库中不可缺少的主要组成部分．从水体和底质中吸收大量氮、磷满足生长需要．成熟后从前置库中去除被利用。3.1.3水面水生植被恢复技术所谓“水生植被恢复技术”并非要再造原有植被．而是根据现实的湖泊生态与环境需求．并结合残存的水生植被基础．在已经被破坏的湖泊环境基础上重新设计和构造良性湖泊生态。该技术必须以削减水体的营养负荷为前提．否则人工恢复的水生植被无法维持稳定状态。3.1.4水培技术利用富营养化水在种植槽中无土栽培经济作物．借助植物发达的根系．对流入浅水中的悬浮物进行过滤．这些悬浮物中的有机物和营养盐类、微生物、原生动物和后生动物构筑起一个生物相对丰富的生态系统．该技术在美国、日本等国家进行了大量研究，可以生产出具有经济价值的食用植物或观赏植物．并通过堆肥达到资源的循环利用。该技术的优点是在一定程度上隔绝土壤病原菌和害虫对作物的侵染．故无连作障碍．同时节省劳动力。3.1.5生态浮岛技术植物净水工程的一种．是绿化技术与漂浮技术的结合体．植物生长的浮体一般是由发泡聚苯乙烯制成的．质轻耐用。岛上植物可供鸟类休息．下部植物根系形成鱼类和水生昆虫生息环境．同时能吸收引起富营养化的氮和磷。与人工湿地技术相比生态浮岛技术最大优点在于不另外占地．较适合我国大多数河流无滩涂空间利用的特点。综上所述．植物修复技术主要有以下点：低投资、低能耗：处理过程与自然生态系统有着更大的相融性：无二次污染：能实现水体营养平衡．改善水体的自净能力：对水体的各种主要污染物均有良好的处理效果。其中处理有机污染的最大优势在于植物能同化大多数的化合物为CO或作为细胞骨架．即使一些环境污染物在植物内大量积累也能通过转移植物而清除。局限性在于运作条件高、处理时间长、占地面积大及受气候影响严重。植物修复被认为是有前途的环境修复技术之一．但有许多问题如如何筛选、培育和合理搭配高效率的植物种类以满足不同环境的修复需要．尤其是低温季节提高植物修复效率等问题有待进一步探讨。充分发挥该技术的优势．关键在于对不同类型植物对不同污染物最佳去除作用的基础性研究．以实现因地制宜的优选水生植物，形成一个良好的修复系统。3.2生物调控技术生物调控技术修复水生生态系统是利用营养级链状效应．在水库中投入选择鱼类．吞食另一类小型鱼类．借以保护某些浮游动物不被小型鱼类吞食．而这些浮游动物的食物正是人们所讨厌的藻类。该技术具有以下优点：处理效果好，工程造价低，运行成本低，不会形成二次污染。3.3生物膜技术根据天然河床上附着生物膜的过滤作用及净化作用．人工填充滤料和载体．利用滤料和载体比表面积大，附着生物种类多、数量大的特点，从而使河流的自净能力成倍增长。生物膜技术因其降解能力强、接触时间短、占地面积小以及投资少等特点而得到了长足的发展与应用。一些发达国家已经在工程实践中运用多种生物膜技术对污染严重的中小河流进行净化并获良好效果．我国在此方面还只是处于试验阶段．没有真正的工程实践。目前可采用的方法主要有人工填料接触氧化法、薄层流法、浮流净化法、砾间接触氧化法、生物活性炭净化法等．3.4微生物修复技术微生物可以将受污染水体中的有机物降解为无机物．对部分无机污染物如氨氮进行还原从而去除．为了充分发挥微生物在污染物降解和转化方面的作用，目前有两种方式：一是补充污染物高效降解微生物：可以使用具有某种特定功能的菌群：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的接合转移．二是为土著微生物提供合适的营养和环境条件：合适的营养和环境条件可以激活生长代谢缓慢或处于停滞状态的土著微生物．使其重新具有污染物高速分解的能力。3.5仿生植物净化技术以重建健康的河流生态系统为基础，用具有很强弹性、韧性和柔性的材料仿照河流生态系统中的沉水植物轮藻设计而成。仿生植物以河道中原有的天然生物菌群作为种源．在填料丝表面经过生物的自然富集形成生物介绍一种受污染水体生态修复技术——生物生态修复技术郑榆凯-3-膜．通过微生物的生命活动去除水中的污染物质。该技术在有效净化污染水体的同时还具有如下特点：不影响河流的航运和泄洪等功能：不破坏河流生态系统：适合河流复杂多变的水流条件；比表面积大，空隙率高：化学与生物稳定性强．不溶出有害物质：价格便宜．便于安装。3.6土地处理技术污水特别是生活污水中含有大量的氮、磷等营养物质．用污水通过慢速渗滤方式进行农业灌溉可以满足农作物和其他植物生长所必需的营养．同时也去除了污染物质．能在很大程度上缓解我国水资源的紧缺状况。工艺流程图如下：原污水——污水蓄水池——厌氧调节池——土地处理系统——排水井。该方法对氮、磷等污染物的去除效果较好，但是水力负荷一般较低。渗流速度慢。3.7深水曝气技术通过机械方式将深层水抽取出来曝气然后回灌深层．或注入纯氧和空气全部提升至水面再释放等方式．使水体中溶解氧浓度升高．改善冷水鱼类的生长环境和增加食物供给．又通过改善底泥界面厌氧环境为好氧条件来降低内源性磷的负荷。该技术对水体生态与环境的修复有着深远的影响。4结语生物生态修复技术是一种环境友好替代技术,在国内外受到日益广泛的重视。从科学的角度客观地看,生物技术本身是一项复杂的系统工程,要使生物修复技术成功并广泛地应用,应尽可能解决其中涉及的技术难题,以尽早实现生物修复研究的技术转换。[主要参考文献][1]中国国家环保总局.中国环境状况公报,2012．[2]左长请.实施生态修复几个问题的探讨.水土保持研究,2002.12．[3]觉居仁.生态修复的要点与思考.水土保持研究,2003.2．[4]李坤陶.生物修复技术及其应用.生物学教学,2007.1.[5]李明传.水环境生态修复国内外研究进展.中国水利,2007.11.[6]李大成，吕锡武等．受污染湖泊的生态修复．电力环境保护,2006.1．[7]张锡辉.水环境修复工程学原理与应用.化学工业出版社，2001．[8]胡晓东，阮晓红等．植物修复技术在我国水环境污染治理中的可行性研究．云南环境科学，2004.23．[9]李向心，武周虎等．人工湿地污水处理研究与进．青岛建筑工程学院学报，2004.25．[10]宋海亮，吕锡武．利用植物控制水体富营养化的研究与实践．安全与环境工程，2004.11．[11]夏会龙，吴良欢等．有机污染环境的植物修复研究进展．应用生态学报，2003.14[12]廖文根，杜强等.水生态修复技术应用现状及发展趋势.中国水利,2006.17[13]郑文利,沈承秀.河道生态修复及几个问题的初探.水利规划与设计,2008.2