摘要：本文在介紹水體富營(yíng)養(yǎng)化的概念、危害和影響的基礎(chǔ)上闡述了微生物強(qiáng)化修復(fù)技術(shù)的原理和修復(fù)富營(yíng)養(yǎng)化湖泊的途徑，并指出組合生物修復(fù)技術(shù)是治理富營(yíng)養(yǎng)化湖泊的主要發(fā)展方向。?
　　關(guān)鍵詞：富營(yíng)養(yǎng)化；生物強(qiáng)化；微生物修復(fù)?
　　中圖分類(lèi)號(hào)：X524 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A??
　　
　　1 富營(yíng)養(yǎng)化水域的概況?
　　
　　富營(yíng)養(yǎng)化是水體衰老的一種現(xiàn)象，它通常是指由于湖泊、水庫(kù)以及某些河流水體內(nèi)的氮、磷營(yíng)養(yǎng)元素的富集，水體生產(chǎn)能力提高，某些特征性藻類(lèi)（主要是藍(lán)藻、綠藻）異常增殖， 水體透明度下降，溶解氧降低，造成水質(zhì)惡化，使整個(gè)水體生態(tài)平衡發(fā)生改變而引起危害的一種污染現(xiàn)象。富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題是當(dāng)今世界面臨的最主要水污染問(wèn)題之一，我國(guó)在經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速增長(zhǎng)的同時(shí)，所帶來(lái)的最大負(fù)效應(yīng)就是環(huán)境污染日益嚴(yán)重，大江大河及湖庫(kù)水環(huán)境質(zhì)量日趨惡化。?
　　1.1 富營(yíng)養(yǎng)化對(duì)湖泊水質(zhì)的危害和影響?
　　湖泊富營(yíng)養(yǎng)化不僅造成經(jīng)濟(jì)損失，而且危害人類(lèi)健康。其危害主要有以下幾個(gè)方面：?
　�。�1） 影響湖泊水體的生態(tài)環(huán)境。處于富營(yíng)養(yǎng)化污染的水體，正常的生態(tài)平衡被破壞，導(dǎo)致水生生物的穩(wěn)定性和多樣性降低。大型水生植物群落會(huì)隨著富營(yíng)養(yǎng)程度的加劇逐漸滅絕。同時(shí)，異常增殖的藻類(lèi)所分泌的毒物，以及缺氧條件下NO3――N被還原為NO2――N，成為致癌物，不僅威脅水生生物的生存，而且會(huì)直接或間接影響人類(lèi)健康，造成可利用水資源進(jìn)一步減少。?
　�。�2） 影響水體的感觀性狀。處于富營(yíng)養(yǎng)化的水體中，藍(lán)、綠藻大量增殖，水體色度增加，水質(zhì)渾濁，透明度降低，并散發(fā)出腥臭味，污染居住環(huán)境。?
　�。�3） 影響漁業(yè)等生物資源利用，水體經(jīng)濟(jì)價(jià)值降低。嚴(yán)重富營(yíng)養(yǎng)化的水體會(huì)由于藻類(lèi)釋放的毒素和溶解氧的稀缺，直接影響?hù)~(yú)類(lèi)品質(zhì)。?
　　1.2 消除湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的關(guān)鍵問(wèn)題?
　　從污染物控制觀點(diǎn)來(lái)看，水環(huán)境凈化主要有：（1）有機(jī)物的去除；（2）營(yíng)養(yǎng)鹽類(lèi)的去除；（3）透光控制；（4）浮游植物的去除等4個(gè)基本方法。因此消除湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的關(guān)鍵還在于削減湖泊水體的氮、磷以及底泥有機(jī)碳和氮、磷的負(fù)荷，消除水體中藻類(lèi)生產(chǎn)力，達(dá)到降低水體中藻類(lèi)生物量、提高水體透明度的目的。?
　　
　　2 生物修復(fù)原理?
　　
　　生物修復(fù)是利用微生物的代謝過(guò)程，或其產(chǎn)物進(jìn)行的消除或去除、或富集有毒有害物質(zhì)的一個(gè)受控或自發(fā)進(jìn)行的生物學(xué)過(guò)程。湖泊生物修復(fù)包含微生物修復(fù)和水生生物修復(fù)兩大內(nèi)容，其中微生物、水生植物和水生動(dòng)物在水生生態(tài)系統(tǒng)中分別充當(dāng)著分解者、生產(chǎn)者和消費(fèi)者的角色，它們對(duì)污染物的分解、轉(zhuǎn)化、吸收、富集、遷移等作用是水體污染物質(zhì)輸出的主要途徑。因此通過(guò)人為措施對(duì)水體中各生物進(jìn)行合理配比，并提供生物生存的合適的條件，使各種生物互惠互存，協(xié)同共生，營(yíng)造出一個(gè)符合自然演替規(guī)律的良性水生生態(tài)系統(tǒng)，在充分發(fā)揮其污染物削減作用的同時(shí)，加速自然水生生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)。?
　　
　　3 用于生物修復(fù)中的微生物?
　　
　　生物修復(fù)中首先要考慮適宜微生物的來(lái)源及其應(yīng)用技術(shù)，目前使用較多的是生物強(qiáng)化技術(shù)，即通過(guò)向自然菌群中投加具有特殊作用的微生物來(lái)增強(qiáng)生物量，以強(qiáng)化生物對(duì)某一特定環(huán)境或特殊污染物的反應(yīng)，提高廢水處理系統(tǒng)的處理能力，從而達(dá)到去除某一種或某一類(lèi)有害物質(zhì)的目的一種生物技術(shù)。生物強(qiáng)化技術(shù)中投加的微生物可以是：?
　�。�1）土著微生物。水體和土壤中存在著數(shù)量巨大的各種微生物，在遭受污染后，經(jīng)歷了一個(gè)天然的馴化選擇過(guò)程，使適合的微生物不斷增長(zhǎng)繁殖。但土著微生物生長(zhǎng)過(guò)慢，污染嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成土著微生物數(shù)量減少。?
　�。�2）外源微生物。污染物高效降解微生物可以使用具有某種特殊功能的菌群如光合細(xì)菌、硝化細(xì)菌等微生物制劑；也可以從受污染水體和底泥中分離篩選后富集培養(yǎng)，再返回受污染水域；還可以利用基因工程菌，通過(guò)將多種降解性質(zhì)粒接合轉(zhuǎn)移至一個(gè)菌珠，使一個(gè)菌珠可以同時(shí)降解多種污染物質(zhì)，但使用基因工程菌要特別注意安全性問(wèn)題。?
　�。�3）其它生物。這些生物包括藻類(lèi)、微型動(dòng)物、植物等。微型動(dòng)物通過(guò)吞噬過(guò)多的藻類(lèi)和一些病原微生物，間接地對(duì)水體起凈化作用。植物修復(fù)是生物修復(fù)技術(shù)中不可忽視的重要組成部分，植珠可以通過(guò)吸收、固定、揮發(fā)污染物來(lái)進(jìn)行生物修復(fù)。?
　　
　　4 微生物強(qiáng)化修復(fù)技術(shù)?
　　
　　在確定使用何種修復(fù)技術(shù)之前先要進(jìn)行樣品采集，即在受污染水域取表層水及表層沉積物，檢測(cè)污染物含量與分布、組成特征、來(lái)源；檢測(cè)受污染水體的溫度、鹽度、PH值等水質(zhì)指標(biāo)，從而了解該水域中能降解污染物的土著微生物的種類(lèi)、數(shù)量分布及其變動(dòng)規(guī)律。?
　　4.1 投加特效降解微生物?
　�。�1）在受污染水域具有典型特征位置取底泥和表層水進(jìn)行培養(yǎng)，分離能以受污染水體中典型有機(jī)物為主要碳源生長(zhǎng)的高效菌珠，然后通過(guò)人工培養(yǎng)技術(shù)，以污染的水樣和沉積物進(jìn)行富集培養(yǎng)， 或制成液體或干粉活菌制劑，將具有特定降解功能的微生物制成菌液制劑或?qū)⑵涓街�在麥麩上制成干粉制劑；然后把他們投入水體，并對(duì)其降解性能進(jìn)行研究、分類(lèi)、鑒定。?
　�。�2）通過(guò)對(duì)不同采樣點(diǎn)的定期觀察，確立出污染物降解菌數(shù)量、濃度及其繁殖與水域環(huán)境中一些主要環(huán)境因子（如溫度，PH值、N、P等）的關(guān)系，確立合適的投加濃度和投加周期。?
　　4.2 投加復(fù)合微生物菌劑?
　　復(fù)合微生物是由光合細(xì)菌、放線菌、乳酸菌等80多種微生物有益微生物復(fù)合培養(yǎng)而成的多功能活性微生物群。在水處理中主要利用復(fù)合微生物的高濃度高活性以及微生物之間的各類(lèi)代謝作用降解水中的難降解污染物，投入水體后可引起水體總菌、硝化菌、反硝化菌及磷細(xì)菌等數(shù)量的增加。?
　　（1）取污染水體底泥，加入復(fù)合微生物菌劑以受污染水培養(yǎng)富集，并測(cè)定復(fù)合微生物對(duì)水質(zhì)因子（COD、NH3-N、P等）的影響，觀察復(fù)合微生物的時(shí)效性。?
　�。�2）復(fù)合微生物的加入會(huì)引起水體中微生物菌群數(shù)量的變化，在試驗(yàn)階段確定引入復(fù)合微生物后水體中土著微生物種類(lèi)及數(shù)量變化，并盡量減少投加的外源微生物對(duì)原生態(tài)環(huán)境的破壞性。?
　　4.3 投加生物共代謝基質(zhì)及輔助營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)?
　　選擇適當(dāng)?shù)慕到猸h(huán)境是提高微生物降解活性的前提條件。由于許多難降解有機(jī)污染物的降解是通過(guò)共代謝途徑實(shí)現(xiàn)的，且在常規(guī)生物處理系統(tǒng)中能降解這些目標(biāo)污染物的微生物活性低、數(shù)量少，因此要考慮以生物強(qiáng)化的方法提高微生物降解有機(jī)物的效率。投加生物共代謝基質(zhì)及輔助營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)將有助于降解微生物的生長(zhǎng)，改變微生物碳源與能源的底物結(jié)構(gòu)，擴(kuò)大微生物對(duì)碳源和能源的選擇范圍從而更有效的降解難降解微生物。?
　�。�1）投加共代謝初級(jí)基質(zhì)?
　　微生物可以利用初級(jí)基質(zhì)如葡萄糖、尿素、無(wú)機(jī)離子等為碳源和能源，同時(shí)氧化原來(lái)不能利用的二級(jí)基質(zhì)，從而改善處理系統(tǒng)的性能。對(duì)于一些難降解的有機(jī)污染物（二級(jí)基質(zhì)），微生物并不以其為碳源，而以甲烷、丙烷、甲苯、酚、氨和二氯苯氧基乙酸等為原始底物（初級(jí)基質(zhì)），但微生物在利用這些初級(jí)基質(zhì)作為碳源的過(guò)程中，能產(chǎn)生一些化學(xué)物質(zhì)等改變了目標(biāo)污染物的結(jié)構(gòu)，使得原本不能利用的二級(jí)基質(zhì)能被微生物降解。?
　　（2）投加電子受體和輔助營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)?
　　微生物以其他底物為碳源，形成可以改變目標(biāo)污染物結(jié)構(gòu)的氧化酶，需要Fe3+或Mg2+來(lái)傳遞電子，在廢水中加入這些離子可以促進(jìn)污染物的降解速率。投加微生物生長(zhǎng)所需的微量元素、維生素、有機(jī)酸等成分，也有助于提高系統(tǒng)的處理能力。?
　　（3）投加表面活性劑?
　　表面活性劑（生物的或合成的）能夠增強(qiáng)憎水性化合物的親水性和生物可利用性，有助于提高環(huán)境中微生物的數(shù)量和有機(jī)污染物的降解速率，因此成為一種重要的污染水體生物修復(fù)的強(qiáng)化手段。?
　　4.4 投加基因工程菌?
　　環(huán)境工程菌就是采用生物工程技術(shù)將多種微生物的含有降解特定污染物的編碼基因從細(xì)胞中取出，然后組裝到繁殖速度快、適應(yīng)能力強(qiáng)的受體菌細(xì)胞內(nèi)，使之獲得廣譜的降解能力[1-2]?。但基因工程菌在與土著微生物菌群發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，必須有足夠的存活時(shí)間，基因方能穩(wěn)定地表達(dá)出特定的基因產(chǎn)物――特異的酶[3]?。沈士德[4]?把美國(guó)公司提供的三種基因工程菌（消氮菌、沉降菌和加速菌）應(yīng)用于徐州市黃河故道富營(yíng)養(yǎng)化水體中，發(fā)現(xiàn)COD、氨氮等指標(biāo)值明顯降低， 隨著水體中藻類(lèi)的減少和下沉水體的濁度明顯下降，因而水體的景觀得到很大的改善。?
　　5 投加方法?
　　
　　5.1 直接投加法?
　　若水體流動(dòng)性較差，可直接向受污染水域表面均勻潑灑微生物和營(yíng)養(yǎng)液，并利用其擴(kuò)展性能在更深更廣的水域發(fā)生作用；在流動(dòng)的河道中使用時(shí)可在河流上游部分投加微生物，使微生物在隨水流往下游移動(dòng)的過(guò)程中有充分的停留時(shí)間與污染物發(fā)生作用，具體投菌地點(diǎn)要通過(guò)污染物降解動(dòng)力學(xué)和水文學(xué)等方面的計(jì)算來(lái)確定。營(yíng)養(yǎng)液也可用此種方式投加。操作簡(jiǎn)便是該法的最大優(yōu)點(diǎn)。?
　　5.2 吸附投菌法?
　　 吸附投菌法是一種在流速較大的水域防止菌體流失的好方法。可使菌體先吸附在各類(lèi)填料或載體上，再施入待治理的水體或底泥中，可有效降解該區(qū)域的污染物質(zhì)。分子篩、蛭石、沸石等都可以作為吸附材料使用。或直接將菌種投加到受污染區(qū)域的水生植物根系附近的水體中通過(guò)微生物在水生植物根系的富集作用，使大量外加微生物附著于受污染水域中的水生植物根系上，在提高受污染區(qū)域外來(lái)微生物濃度的同時(shí)，使微生物分解產(chǎn)物被水生植物利用。也可在室內(nèi)在有水生植物的培養(yǎng)液中投加微生物菌種，使其先在水生植物根系掛膜，成功后再將水生植物移入受污染水體或底泥中。也可用類(lèi)似的辦法投加營(yíng)養(yǎng)液。該法可充分發(fā)揮微生物和植物的共代謝作用，但作用區(qū)域偏小。?
　　5.3 固定化投菌法?
　　固定化微生物通過(guò)物化方法將游離細(xì)胞定位于限定的空間區(qū)域，使之成為不懸浮于水但仍保持生物活性、反復(fù)利用的方法。該技術(shù)具有生物活性和生物密度較高的特點(diǎn)。向受污染水體或底泥中投加固定微生物，可消除微生物流失問(wèn)題，加快微生物降解速度，提高處理穩(wěn)定性，但制作稍復(fù)雜。固定化微生物的制備有載體結(jié)合法、交聯(lián)法和包埋法等，載體可選擇瓊脂、海藻酸鈉、聚乙烯醇（PVA）凝膠、光硬化樹(shù)脂等。應(yīng)用于受污染的水域的固定化球體不宜過(guò)小，以防懸浮流失。?
　　5.4 底泥培養(yǎng)返回法?
　　這種方法對(duì)營(yíng)養(yǎng)液作用發(fā)揮較有效。取出一定量受污染區(qū)域的底泥，要求該底泥基本無(wú)毒害物質(zhì)，將底泥放入培養(yǎng)器皿中，定期往底泥中投放營(yíng)養(yǎng)液，并提供微生物生長(zhǎng)的其它環(huán)境條件，使土著微生物在底泥中大量生長(zhǎng)，待數(shù)量達(dá)到一定程度后，再將底泥脫水做成泥球、泥餅或泥塊，返還加入受污染水域中。由于微生物在生長(zhǎng)時(shí)將底泥中的有機(jī)質(zhì)作為基質(zhì)利用，這時(shí)底泥的污染已不嚴(yán)重，泥球或泥餅在水體中逐漸分散，使大量土著微生物被釋放入受污染水體和底泥中。該法可大量快速培養(yǎng)土著微生物，但需一些輔助設(shè)備。也可使用底泥降解微生物代替營(yíng)養(yǎng)液。?
　　當(dāng)然，對(duì)于富營(yíng)養(yǎng)化湖泊，利用組合生物修復(fù)法――在修復(fù)污染水體的過(guò)程中，不單純采用某一特定的生物處理措施，而是通過(guò)多種處理措施的同時(shí)使用，較之單一的修復(fù)處理技術(shù)具有更高的處理率和很強(qiáng)的實(shí)用性。例如在用微生物修復(fù)技術(shù)處理富營(yíng)養(yǎng)化湖泊時(shí)，可同時(shí)采用物理法（如直接曝氣、疏挖底泥、機(jī)械除藻、引水沖淤等）和生態(tài)法（如放養(yǎng)控藻型生物、構(gòu)建人工濕地和水生植被等）。利用組合生物修復(fù)法可以更有效的徹底治理湖泊富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題。?
　　
　　參考文獻(xiàn)?
　　
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　　[2]李雪梅，楊中藝，簡(jiǎn)曙光.有效微生物群控制富營(yíng)養(yǎng)化湖泊藻的效應(yīng)[J].中山大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，39（1）：81-85.?
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