楊博 解子藤 汪新春 徐圣蘭

摘 要：河道黑臭水體底泥污染治理是現(xiàn)今水環(huán)境治理的一個難題，本文通過對國內(nèi)外黑臭水體生物修復(fù)技術(shù)在植物、動物、微生物以及聯(lián)合作用修復(fù)多個方面上的應(yīng)用來分析底泥生物修復(fù)技術(shù)的情況，分析了其所存在的不足，并指出了底泥污染生物修復(fù)技術(shù)的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：黑臭水體;底泥污染;生物修復(fù);發(fā)展前景

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.067

1 國內(nèi)外利用生物修復(fù)底泥污染現(xiàn)狀

隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，城市規(guī)模迅速擴張，工業(yè)廢水和生活污水排放量日益增大，大量污水排入城市水體，污染物濃度嚴(yán)重超標(biāo)，出現(xiàn)季節(jié)性或終年黑臭水體現(xiàn)象[1]。2015年4月，國務(wù)院頒布的“水十條”要求2020年底前，地級以上城市黑臭水體控制在10%以內(nèi)，至2030年，全國城市黑臭水體全部消除[2]。

相對于物理、化學(xué)修復(fù)，底泥的生物修復(fù)技術(shù)因其多方面的優(yōu)點而引起眾多學(xué)者的研究和得到較多的工程應(yīng)用[3]。作為底泥污染修復(fù)技術(shù)的主體，生物技術(shù)修復(fù)底泥污染將面臨巨大的市場機遇。

2 現(xiàn)有黑臭底泥生物修復(fù)技術(shù)

2.1 植物修復(fù)技術(shù)

2.1.1 植物修復(fù)技術(shù)原理

水生植物作為生產(chǎn)者，在生態(tài)恢復(fù)系統(tǒng)的穩(wěn)定建設(shè)中發(fā)揮著重要作用，是生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)。由于植物生長代謝需要N、P等元素，對水體的污染具有良好的去除效果，且對于一些不需要的重金屬污染物某些植物也表現(xiàn)出良好的耐受性和富集性，可以通過螯合作用并產(chǎn)生降低重金屬毒性的特殊蛋白質(zhì)，在一定范圍內(nèi)植物能有效去除某些污染物。

2.1.2 植物修復(fù)技術(shù)現(xiàn)狀及優(yōu)勢

目前國內(nèi)外植物凈化的主流技術(shù)有：水生植被恢復(fù)技術(shù)、水培技術(shù)、生物浮床技術(shù)等。自然界大約有100多種植物可以凈化環(huán)境，比較常見的水生植物有水葫蘆、浮萍、蘆葦、燈芯草、香蒲和鳳眼蓮等。[4]此外還有一些新發(fā)現(xiàn)的超富集植物，但此類植物通常生物量小，生長緩慢，所以還有待研究。

相比其他修復(fù)技術(shù)，植物修復(fù)具有投資少、能耗低的優(yōu)點，其處理工藝也更符合自然生態(tài)系統(tǒng)，可以實現(xiàn)水營養(yǎng)平衡，從而提高水的自凈能力，恢復(fù)水體生態(tài)功能。

2.1.3 植物修復(fù)技術(shù)存在的問題

由于生長周期和溫度等環(huán)境因素的影響，單靠植物去除沉積物污染物往往是不理想的。此外，當(dāng)捕撈速度跟不上過快的水生植物繁殖速度時，它們會在水面大面積堆積，形成新的污染降低水的自凈能力，因此植物繁殖速度過快而導(dǎo)致腐敗也是一個不容小覷的問題。

2.2 底棲動物修復(fù)技術(shù)

目前對底棲動物處理底泥污染物的應(yīng)用較少，但有大量的研究表明底棲動物對底泥污染物有較強的富集作用和耐受性，袁維佳等人的研究表明螺螄對水體中的Cu、Zn、Cr等五種重金屬元素有極強的吸收作用;此外也有研究表明河蜆、克氏原螯蝦、河蚌等多種大型底棲動物對底泥和上覆水體中的重金屬、有機碎屑等都有去除作用。利用底棲動物大規(guī)模的處理底泥污染物的實例較少，主要原因在于底棲動物生長緩慢，單一投放底棲動物難以存活，無法大規(guī)模應(yīng)用。

2.3 微生物修復(fù)技術(shù)

2.3.1 微生物修復(fù)技術(shù)原理

微生物修復(fù)原理是將底泥中的污染物在微生物新陳代謝作用下轉(zhuǎn)化為無毒穩(wěn)定物質(zhì)，進而改善黑臭底泥污染狀況。微生物修復(fù)作用在底泥污染生物修復(fù)作用中占主體地位。從投加物的角度來看，微生物修復(fù)技術(shù)可分為外源微生物投加技術(shù)以及微生物生長促進技術(shù)。外源性微生物投加技術(shù)是先進行大規(guī)模的微生物培養(yǎng)，然后在黑臭底泥的水體中加入微生物菌。而微生物促生技術(shù)則是通過向黑臭河道底泥中添加水體中相應(yīng)微生物生長缺少的營養(yǎng)物質(zhì)及活性劑等，促進底泥中微生物的生長繁殖，進而加速其降解底泥中的污染物，達到改善底泥污染物組成的效果。

2.3.2 微生物修復(fù)技術(shù)使用優(yōu)勢以及存在的問題

微生物修復(fù)底泥污染處理成本相對較低凈化自然效應(yīng)好，不會對原有的生態(tài)環(huán)境造成其他不利影響，并且采用原位處理工程量小不會破壞水下生態(tài)系統(tǒng)。

微生物修復(fù)在取得較大進展的同時也存在較大的局限性，生物修復(fù)的速度相對較為緩慢，一般在底泥修復(fù)工程中作輔助作用，其次在水體溫度、環(huán)境pH不適應(yīng)微生物生長的情況下難以使用。

2.4 聯(lián)合修復(fù)技術(shù)

物理修復(fù)，化學(xué)修復(fù)可以和生物修復(fù)中的植物修復(fù)，微生物修復(fù)兩兩聯(lián)合或多種綜合，合理地進行組合使用以達到更好效果。將不同種修復(fù)技術(shù)綜合起來使用的聯(lián)合修復(fù)技術(shù)已被應(yīng)用于工程實踐中。

2.4.1 化學(xué)-生物聯(lián)合修復(fù)

已有實驗證明，微生物與零價鐵兩種方式聯(lián)合修復(fù)氯代烴、多環(huán)芳烴、重金屬污染底泥。此外，使用氧化劑聯(lián)合水生植物修復(fù)黑臭底泥效果好于單獨使用氧化劑;而綜合使用氧化劑硝酸鈣、生物促生劑、水生植物刺苦草可以更好地修復(fù)黑臭水體。

2.4.2 植物-微生物聯(lián)合修復(fù)

植物-微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)可有效修復(fù)污染底泥，因為微生物可以從植物獲得其生命所需的能源與碳源。依據(jù)兩者共生體系的修復(fù)原理，已發(fā)展出生物通風(fēng)法，生物反應(yīng)器等實際應(yīng)用的方法。

3 底泥生物修復(fù)技術(shù)目前使用情況及前景

生物修復(fù)因其低成本、大處理量和不破壞原生水體的特點逐漸成為底泥修復(fù)技術(shù)的主流，并且生物修復(fù)聯(lián)合其它修復(fù)技術(shù)在一些方面做到了優(yōu)勢互補，因此市場前景可觀。已經(jīng)投入使用的生物修復(fù)技術(shù)滿足人們對底泥處理的預(yù)期效果，但仍存在一些問題急需解決，如原生水體已存的生物或物質(zhì)對修復(fù)作用的抑制效應(yīng);生物修復(fù)技術(shù)的原理研究，如水生植物根部修復(fù)原理和如何促進該修復(fù)的機制;尋找一種修復(fù)效率高但修復(fù)費用低的技術(shù);如何量化修復(fù)技術(shù)的指標(biāo)和效果。生物修復(fù)技術(shù)的發(fā)展就是對上述等問題的深入實驗研究和工程驗證并投入使用，以后可以根據(jù)實際情況用獨立的生物修復(fù)技術(shù)或聯(lián)合修復(fù)作用來實現(xiàn)污染底泥的修復(fù)，更快更好地達到預(yù)期修復(fù)目標(biāo)。

參考文獻：

[1]畢麗姣.生物質(zhì)炭修復(fù)劑平鋪式治理污染底泥技術(shù)研究[D].北京交通大學(xué)，2016.

[2]廖震.城市河道底泥污染生物修復(fù)技術(shù)分析[J].建材與裝飾，2017（23）：283-284.

[3]胡蕊.景觀水體污染底泥生物修復(fù)技術(shù)[D].西安建筑科技大學(xué)，2010.

[4]趙越，姚瑞華，徐敏等.我國城市黑臭水體治理實踐及思路探討環(huán)境保護，2015，43（13）：27-29.