摘 要 ：利用植物或微生物對水體中的污染物進(jìn)行處理，從而使水體得到凈化，這一用生態(tài)—生物的方法來修復(fù)水體的技術(shù)，廉價(jià)實(shí)用，適用我國江河湖庫大范圍的污水治理[1]。

關(guān)鍵詞：生態(tài)、生物、污染、水體修復(fù)

1、概述

受污染的江河湖庫水體進(jìn)行修復(fù)，已是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展及生態(tài)環(huán)境建設(shè)的迫切需要，特別是南水北調(diào)東線沿線的治污工程，量大面廣，尋找先進(jìn)實(shí)用、造價(jià)低廉的技術(shù)迫在眉睫。我國的江河湖庫水體污染主要包括氮磷等營養(yǎng)物和有機(jī)物污染兩方面。另外，湖泊水庫藍(lán)藻及赤潮給水域生態(tài)、人體健康也造成了嚴(yán)重的危害。對于富營養(yǎng)化的控制，發(fā)達(dá)國家以控制營養(yǎng)鹽為主，大多采取“高強(qiáng)度治污，自然生態(tài)恢復(fù)”的技術(shù)路線[2]，即控制外源磷污染負(fù)荷并配合生態(tài)恢復(fù)措施。

去除藻類與控制其生長是湖泊水庫水體恢復(fù)與保護(hù)的難題，目前國際上采用的技術(shù)主要有三類[3]：①化學(xué)方法：如加入化學(xué)藥劑殺藻、加入鐵鹽促進(jìn)磷的沉淀、加入石灰脫氮等，但是易造成二次污染；②物理方法：疏挖底泥、機(jī)械除藻、引水沖淤等，但往往治標(biāo)不治本；③生態(tài)—生物方法：是國外近年來發(fā)展很快的一種新技術(shù)，水體生態(tài)—生物修復(fù)技術(shù)是按照自然界自身規(guī)律去恢復(fù)自然界的本來面貌，強(qiáng)化自然界自身的自凈能力去治理被污染水體，這是人與自然和諧相處的合乎邏輯的治污思路，也是一條創(chuàng)新的技術(shù)路線。

水體的生物-生態(tài)修復(fù)技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)[4]：首先是處理效果好。其次，生物-生態(tài)水體修復(fù)的工程造價(jià)相對較低，不需耗能或低耗能，運(yùn)行成本低廉。所需的微生物具有來源廣、繁殖快的特點(diǎn)，如能在一定條件下，對其進(jìn)行篩選、定向馴化、富集培養(yǎng)，可以對大多數(shù)有機(jī)物質(zhì)實(shí)現(xiàn)生物降解處理。另外，這種處理技術(shù)不向水體投放藥劑，不會形成二次污染。所以，這種廉價(jià)實(shí)用技術(shù)十分適用我國江河湖庫大范圍的污水治理工作。用生物-生態(tài)方法治污，還可以與綠化環(huán)境及景觀改善相結(jié)合，在治理區(qū)建設(shè)休閑和體育設(shè)施，創(chuàng)造人與自然相融合的優(yōu)美環(huán)境。

2、主要處理工藝方法

生物處理技術(shù)包括好氧處理、厭氧處理、厭氧-好氧組合處理；利用細(xì)菌、藻類、微型動(dòng)物的生物處理；利用濕地、土壤、河湖等自然凈化能力處理等。以下重點(diǎn)介紹幾種針對江河湖庫污染大水體的修復(fù)技術(shù)。

2.1 生態(tài)塘處理法[5]

生態(tài)塘是以太陽能為初始能源，通過在塘中種植水生作物，進(jìn)行水產(chǎn)和水禽養(yǎng)殖，形成人工生態(tài)系統(tǒng)。在太陽能（日光輻射提供能量）的推動(dòng)下，通過生態(tài)塘中多條食物鏈的物質(zhì)遷移、轉(zhuǎn)化和能量的逐級傳遞、轉(zhuǎn)化，將進(jìn)入塘中污水中的有機(jī)污染物進(jìn)行降解和轉(zhuǎn)化，最后不僅去除了污染物，而且以水生作物、水產(chǎn)的形式作為資源回收，凈化的污水也作為再生水資源予以回收再用，使污水處理與利用結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)了污水處理資源化。

人工生態(tài)系統(tǒng)利用種植水生植物、養(yǎng)魚、養(yǎng)鴨、養(yǎng)鵝等形成多條食物鏈。其中不僅有分解者生物、生產(chǎn)者生物,還有消費(fèi)者生物，三者分工協(xié)作，對污水中的污染物進(jìn)行更有效的處理與利用，并由此可形成許多條食物鏈，構(gòu)成縱橫交錯(cuò)的食物網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)。如果在各營養(yǎng)級之間保持適宜的數(shù)量比和能量比，就可建立良好的生態(tài)平衡系統(tǒng)。污水進(jìn)入這種生態(tài)塘中，其中的有機(jī)污染物不僅被細(xì)菌和真菌降解凈化，而其降解的最終產(chǎn)物，一些無機(jī)化合物作為碳源、氮源和磷源，以太陽能為初始能源，參與食物網(wǎng)中的新陳代謝過程，并從低營養(yǎng)級到高營養(yǎng)級逐級遷移轉(zhuǎn)化，最后轉(zhuǎn)變成水生作物、魚、蝦、蚌、鵝、鴨等產(chǎn)物，從而獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 土地處理技術(shù)

土地處理技術(shù)[6]是一種古老、但行之有效的水處理技術(shù)。它是以土地為處理設(shè)施，利用土壤-植物系統(tǒng)的吸附、過濾及凈化作用和自我調(diào)控功能，達(dá)到某種程度對水的凈化的目的。土地處理系統(tǒng)可分為快速滲濾、慢速滲濾、地表漫流、濕地處理等幾種形式。國外的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，土地處理系統(tǒng)對于有機(jī)化合物尤其是有機(jī)氯和氨氮等有較好的去除效果。德、法、荷蘭等國均有成功的經(jīng)驗(yàn)。

2.3 生物膜法處理技術(shù)

生物膜法是指用天然材料（如卵石）、合成材料（如纖維）為載體，在其表面形成一種特殊的生物膜，生物膜表面積大，可為微生物提供較大的附著表面，有利于加強(qiáng)對污染物的降解作用。其反應(yīng)過程[7]是：(1) 基質(zhì)向生物膜表面擴(kuò)散；(2) 在生物膜內(nèi)部擴(kuò)散；(3) 微生物分泌的酵素與催化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；(4) 代謝生成物排出生物膜。生物膜法具有較高的處理效率。它的有機(jī)負(fù)荷較高，接觸停留時(shí)間短，減少占地面積，節(jié)省投資。此外，運(yùn)行管理時(shí)沒有污泥膨脹和污泥回流問題，且耐沖擊負(fù)荷。

主要工藝方法有生物廊道、生物濾池、生物接觸氧化池等。生物膜法對于受有機(jī)物及氨氮輕度污染水體有明顯的效果。日本、韓國等都有對江河大水體修復(fù)的工程實(shí)例。

2.4 人工濕地處理技術(shù)

人工濕地是近年來迅速發(fā)展的生物-生態(tài)治污技術(shù)，可處理多種工業(yè)廢水，包括化工、石油化工、紙漿、紡織印染、重金屬冶煉等各類廢水，后又推廣應(yīng)用為雨水處理。這種技術(shù)已經(jīng)成為提高大型水體水質(zhì)的有效方法。人工濕地的原理是利用自然生態(tài)系統(tǒng)中物理、化學(xué)和生物的三重共同作用來實(shí)現(xiàn)對污水的凈化。這種濕地系統(tǒng)[8]是在一定長寬比及底面有坡度的洼地中，由土壤和填料（如卵石等）混合組成填料床，污染水可以在床體的填料縫隙中曲折地流動(dòng)，或在床體表面流動(dòng)。在床體的表面種植具有處理性能好、成活率高的水生植物（如蘆葦?shù)龋?，形成一個(gè)獨(dú)特的動(dòng)植物生態(tài)環(huán)境，對污染水進(jìn)行處理。

人工濕地的顯著特點(diǎn)[9]之一是其對有機(jī)污染物有較強(qiáng)的降解能力。廢水中的不溶性有機(jī)物通過濕地的沉淀、過濾作用，可以很快地被截留進(jìn)而被微生物利用；廢水中可溶性有機(jī)物則可通過植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代謝降解過程而被分解去除。隨著處理過程的不斷進(jìn)行，濕地床中的微生物也繁殖生長，通過對濕地床填料的定期更換及對濕地植物的收割而將新生的有機(jī)體從系統(tǒng)中去除。

3、國外工程實(shí)例[10]——濕地生態(tài)工程

日本渡良瀨蓄水池位于栃木縣，是一座人工挖掘的平原水庫，總庫容2640萬m3，水面面積4.5km2 ,水深6.5m左右。這座蓄水池平時(shí)為茨城縣等六縣市64萬人口供水，日供水量21.6萬m3。蓄水池周圍是渡良瀨川的滯洪區(qū)，汛期時(shí)洪水由溢流堤流入蓄水池，此時(shí)蓄水池用于調(diào)洪，提供調(diào)洪庫容1000萬m3。

由于上游用水造成生活污水以及含氮、磷的水流入，致使渡良瀨蓄水池出現(xiàn)霉臭等水質(zhì)問題。自1993年起在蓄水池一側(cè)滯洪洼地上建人工濕地，將蓄水池的水引到具有蘆葦蕩的濕地內(nèi)，通過吸附、沉淀及吸收作用，去除水中的氮、磷及浮游植物，達(dá)到對水體進(jìn)行自然凈化的目的。蘆葦具有十分好的凈化功能，污染物與其莖部接觸產(chǎn)生沉淀作用，蘆葦?shù)母颗c莖部可吸收某些污染物。另外，附著在莖部上的微生物可對污染物產(chǎn)生吸附分解作用。

圖中： 1—渡良瀨蓄水池；2—蓄水池泵站；3—橡膠壩；4—旁通水渠；5—地下水渠；6—連接渠；7—調(diào)節(jié)渠；8—取水泵站；9—進(jìn)水渠；10—荻草蕩；11—蘆葦蕩凈化設(shè)施；12—出水渠；13—集水池；14—蘆葦蕩泵站；15—北閘。

表1 治理前后動(dòng)植物種類變化

4、生物-生態(tài)修復(fù)技術(shù)前景廣闊[11]

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和資源的不合理利用，產(chǎn)生了一系列的環(huán)境問題。尤其是化肥和農(nóng)藥的超量施用，已危及地表土體和地下水的質(zhì)量安全。大量的氮素沒有被農(nóng)作物吸收經(jīng)微生物硝化作用后，以硝態(tài)氮的形式進(jìn)入土體和地下水。淺層地下水已普遍受到氮素不同程度的污染。治理大面積土體和地下水的污染仍是一個(gè)世界性的技術(shù)難題，現(xiàn)有的物理化學(xué)技術(shù)水平幾乎束手無策，世界許多國家都在加大投入探索開發(fā)新的治理技術(shù)，土壤、地下水原位微生物修復(fù)技術(shù)的開發(fā)與研究已受到許多國家環(huán)境科學(xué)界的廣泛關(guān)注。尤其是近年來生物修復(fù)技術(shù)已被認(rèn)為是最有生命力的對土壤、地下水污染的修復(fù)技術(shù)。在美國和歐洲許多國家，污染土壤、地下水的生物修復(fù)技術(shù)已在一些有毒有害有機(jī)污染的修復(fù)計(jì)劃中得到應(yīng)用。

通過利用微生態(tài)觀點(diǎn)開發(fā)出的，對我國農(nóng)業(yè)化肥污染土體和地下水的修復(fù)，提供了經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)與方法，不僅對于土地資源的開發(fā)與利用、水資源保護(hù)與規(guī)劃等具有重要意義，而且為開發(fā)研制對其它污染物的大面積污染修復(fù)提供了經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)支撐。事實(shí)證明[12]，利用微生物分解有毒有害有機(jī)污染物是修復(fù)治理大面積區(qū)域污染的一種有效方法，其方法費(fèi)用低，簡單易行，不產(chǎn)生二次污染是一項(xiàng)具有廣闊發(fā)展前景的高新技術(shù)。

5、總結(jié)

生物-生態(tài)污水處理技術(shù)[13]，是利用培育的植物或培養(yǎng)、接種的微生物的生命活動(dòng)，對水中污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化及降解作用，從而使水體得到凈化的技術(shù)。近年來這種技術(shù)發(fā)展很快，在國外已經(jīng)達(dá)到工程實(shí)用化的程度，并且積累了系列觀測數(shù)據(jù)。

生態(tài)—生物方法[14]：是國外近年來發(fā)展很快的一種新技術(shù)，水體生態(tài)—生物修復(fù)技術(shù)是按照自然界自身規(guī)律去恢復(fù)自然界的本來面貌，強(qiáng)化自然界自身的自凈能力去治理被污染水體，這是人與自然和諧相處的合乎邏輯的治污思路，也是一條創(chuàng)新的技術(shù)路線。作為學(xué)環(huán)境工程的學(xué)生，對這方面應(yīng)有一定的了解，而且，近年來世界各國對環(huán)境的重視程度越來越高，我國的環(huán)境問題又十分嚴(yán)重，因此我認(rèn)為各部門應(yīng)在這方面加大投入，用自然界的力量去改善環(huán)境，為人類創(chuàng)造一個(gè)良好的生活環(huán)境。

在眾多的生態(tài)—生物方法中，我認(rèn)為生物膜法處理技術(shù)是一種值得廣泛應(yīng)用的方法。因?yàn)樯锬しㄌ幚硖幚淼男Ч^其他幾種要更明顯，而且這種方法更容易推廣到我們生活生產(chǎn)的各個(gè)方面。不過，如何選擇經(jīng)濟(jì)有效的生物膜是我們面臨的一個(gè)比較棘手的問題。雖然，近年來在這方面有很大的進(jìn)展，但仍需要不斷的改進(jìn)，相信只要找到了適宜的生物膜，生物膜法處理技術(shù)一定會被廣泛的應(yīng)用于實(shí)際生活中，為人類造福，從而使我們生存的環(huán)境更加美好。

參考資料：

[1] 劉蒨等,受污染水體的生物-生態(tài)修復(fù)技術(shù), 中國湖泊志,2001, 6:35-40

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[3] 王蘇民,中國的水體修復(fù)技術(shù),中華環(huán)保互聯(lián)網(wǎng),http://www.chinaep.net/xiufu/index.htm

[4] 張甲耀等,生物修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展, 應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào),2001,3(3):25-32

[5] 濮培民,健康水生態(tài)系統(tǒng)的退化及其修復(fù)——理論、技術(shù)及應(yīng)用, 湖泊科學(xué), 2001, 2:45-53

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[12] 李文朝,污染土地和地下水的生物修復(fù)技術(shù), 地球科學(xué)進(jìn)展, 2002,3:45-51

[13] 施雅風(fēng), 水體富營養(yǎng)化生物修復(fù)技術(shù).中國環(huán)境報(bào). 2004, 3:12-14

[14] 國家環(huán)境保護(hù)總局.1997 年中國環(huán)境狀況公報(bào), 環(huán)境保護(hù),1998, 5:3-8