生物技術在水體富營養化治理的應用
1.水體的富營養化
所謂水體富營養化，是指工業廢水、生活污水和含氮、磷等營養元索的農業退水大量進人湖泊、水庫、海灣等封閉性或半封閉性水體以及某些河流水體內，導致氮、磷等營養元素富集，某些特征性藻類尤其是微囊鑲(Microcptis)魚腥藻(Anabaem)、束絲藻(Aphonimmenon)、額藻(Oarillatorin)等異常增殖，使水質惡化的過程。一般認為總磷(TP)和無機氮分別超過20mg/m和200一300mg/m時，水體就處于富營養化狀態.水體嚴重富營養化時，水面藻類增殖，成片或成團地覆蓋在水體表面，形成“水華”或“赤潮”。我國的水華主要是由藍藻的泛濫所引起。水華的結果是破壞了水資源環境，限制了人類對飲用、工業、農業和景觀、娛樂等用水需要。
2.生物技術與富營養化水體治理
2.1利用藻類植物治理富營養化水體
藻類植物是植物界中原始低等的類群，它的每個細胞都能繁殖，且非常迅速，并能消耗大量的營養物質;含葉綠素a等光合色素，能進行光合作用，釋放氧氣;它的分布又很廣，絕大多數在水中，浮游、底棲或固著在水中各種物體上，又具有分解、氧化，過濾、吸附等作用。所以可以利用藻類植物的這些特性治理富營養化水體。
2.1.1控制外源過多營養物質進人自然水體
一方面可以利用藻菌共生系統用生物膜和活性污泥處理污水，其中藻類植物進行光合作用，放出氧氣并分解一部分污染物，細菌主要起分解,氧化作用。另一方面也可以利用藻類、細菌、高等水生植物等組成的共生系統。另外常有浮游動物甚至大型水生動物(如河蛙、魚類等)的參與，共同維持一個適合于生長且達到生態平衡的環境。
2.1.2用藻類植物在水體自凈中的作用
水體自凈包括稀釋、揮發、沉淀、吸附、氧化和分解等作用，而藻類植物是自然水體水質自凈作用的一個重要組成部分。藻類的作用主要是排除由于細菌作用產生的CO，并且重新供給水中O，使需氧細菌的分解成為可能.特別是一些底棲藻類，與細菌及其它小生物共同生活在土壤上、石頭上和水中物體上，呈薄膠質層，如活性污泥沉淀池一樣，表現極大吸附能力，保留膠狀的溶解有機質和柔軟分散的有機質，并將其轉送到水中，有機質會很快被降解。所以我們可以利用這種自凈作用，對富營養化水體采用換流的方式，用足夠的水使水體沖淡，帶動氧化帶的開始，進人自凈過程.例如杭州西湖引錢塘江水沖刷，取得了較好效果。
2.1.3抑制藻類植物過量繁殖，建立生態平衡系統
利用藻類植物可以消除水體中過量的營養物質，但是藻類植物特別是引起水華的有害藻類的數量過剩也是水體污染的重要指標。所以，抑制藻類植物的過量繁殖，維持水體生態平衡是防治水體污染的又一個重要因素。
2.1.4利用基因工程控制藻類
近十年來，藍藻的分子遺傳學進展很大，在基因運載構建、基因定位、墓因轉移、表達、功能分析等方面都取得了顯著進展.利用基因工程，我們可以培植一批經濟價值高、有自凈化功能的藻類植物用于污水處理，也可以培植威性藻類的竟爭生物，抑制那些特征性藻類的生長，或者直接利用生物生產除藻劑。相信在不久的將來，基因工程在防治水體富營養化方面應用會很廣泛。
2.2利用微生物治理富營養化水體
有些水體中污染物高效降解菌很少（如景觀水體）。景觀水體多為靜止或流動性差的封閉緩流水體，一般具有水域面積小、易污染、水環境容量小、水體自凈能力低等特點，加上居民生活和水系中魚類的影響，極易造成水中懸浮物增多、濁度增大，有機物、細菌和大腸桿菌的含量都增高。在溫度較高時，富含N,P等營養元素的水體中還會滋長藻類，藻類的異常繁殖會破壞環境的生態平衡，湖水呈現明顯的綠色，水體色度較高，一般可達幾十度甚至上百度，并伴有明顯的魚腥味，有時甚至造成水體發黑發臭，喪失了景觀水體的功能。這時通過補充有益微生物和促進其生長的營養劑可加速水體中污染物的降解，也有助于加快底泥中污染物的分解轉化。采用投加菌種方法進行景觀水體的生物修復近年來成為國內外研究的熱點，如日本、韓國、澳大利亞等國采用定期向水中投放光合細菌，由于光合細菌能利用光能和氧將微污染水或廢水中的無機和有機碳源及其它營養物質轉化為菌體，從而能起到凈化水質的作用。曹式芳等應用高效微生物光合細菌、硝化細菌及復合細菌，采用投菌法降解水中污染物。實驗結果表明:有利于有機物與葉綠素的去除，其去除率分別達到60%和90%，含氮化合物的去除率達到50%以上，而且投人微生物可使水體DO值由1mg/L增加到7mg/L，向富營養化的城市湖泊水體投加微生物以凈化水質的方法是可行的。用這種方法凈化水體具有工藝簡單、無需建構筑物、基建省等特點。
2.3水生生物治理富營養化水體
水生生物法是以生態學原理為指導，人工養殖抗污染和強凈化功能的水生動、植物，利用生物間的相克作用修飾水質，利用食物鏈關系有效地回收和利用資源，取得水質的凈化、資源化和景觀效果等綜合效益。
2.3.1水生植物處理法
水體中的有機污染物被微生物分解后，除了有機碳轉化為CO從水體中逸出外，有機氮、磷等都轉變為無機營養鹽類，仍滯留在水體中。這些營養鹽如長期累積，就會造成水體的富營養化，導致藻類泛濫。通過種植水生植物，利用植物對無機營養鹽類的吸收、轉化和積累，并經人工定期打撈回收，可以有效去除水體中的氮、磷營養鹽，達到凈化水質、抑制藻類生長的目的。南京莫愁湖通過種植蓮藕，年產蓮藕25萬kg，帶出的氮有60多t，磷達1t多，浮萍在1個月內能將污水中的磷去除90%。
2.3.2水生動物處理法
水生動物包括浮游動物、游泳動物和底棲動物，它們以水體中的游離細菌、浮游藻類、有機碎屑等為食，可以有效減少水體中的懸浮物，提高水體的透明度。投放數量合適，物種配比合理的水生動物，對于延長生態系統食物鏈、提高生物凈化效果有明顯作用。通過定期對游泳動物和底棲動物進行打撈，可以防止其過量繁殖造成的內源污染，同時也將已轉化成生物有機體的有機質和氮磷等營養鹽從水體中徹底輸出。武漢東湖富營養化水體中引人50g/m的鰱或鳙，使微囊藻水華得到有效抑制。
3.結語
利用生物技術來治理富營養化水體，控制水華具有工藝簡單、無需建構筑物、基建省，投資少等特點，同時生物技術旨在修復生態平衡已遭破壞的水體，從生態本身入手對水體進行治理修復，已逐漸成為國內外治理富營養化水體的熱點技術。但是由于生態系統的復雜性，這種技術還很不成熟，隨著基因工程與生態工程逐漸結合運用，有望通過生物技術的運用使富營養化的水體得到較好的修復，并且可以通過該技術使水生生態環境得到良好的控制，防止修復后的水體出現富營養化和水華。
參考文獻
1劉霞、杜桂森,藻類植物與水體富營養化控制,首都師范人學學報(自然科學版),第23卷第4期2002年12月
2周明、董金榮、趙開弘,藍藻水華生物防治與藍藻生物技術,國外建材科技,2002年第23卷第4期
3郭迎慶,城市景觀水體的污染控制和修復技術,環境科學與技術,第28卷增刊2005年6月
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