论生物技术在水体富营养化治理中的应用

论生物技术在水体富营养化治理中的应用

姜晓惠

山东省招远第一中学265400

水体富营养化，是指工业废水、生活污水和含氮、磷等营养元索的农业退水大量进入湖泊、水库、海湾等封闭性或半封闭性水体以及某些河流水体内，导致氮、磷等营养元素富集，某些特征性藻类尤其是微囊镶（Microcptis）、鱼腥藻（Anabaem）、束丝藻（Aphonimmenon）、额藻（Oarillatorin）等异常增殖，使水质恶化的过程。一般认为总磷（TP）和无机氮分别超过20mg/m3和200-300mg/m3时，水体就处于富营养化状态。水体严重富营养化时，水面藻类增殖，成片或成团地覆盖在水体表面，形成“水华”或“赤潮”。我国的水华主要是由蓝藻的泛滥所引起。水华的结果是破坏了水资源环境，限制了人类的饮用、工业、农业和景观、娱乐等用水需要。

一、生物技术与富营养化水体治理

1.利用藻类植物治理富营养化水体。藻类植物是植物界中原始低等的类群，它的每个细胞都能繁殖，且非常迅速，并能消耗大量的营养物质;含叶绿素a等光合色素，能进行光合作用，释放氧气;它的分布又很广，绝大多数在水中，浮游、底栖或固着在水中各种物体上，又具有分解、氧化、过滤、吸附等作用。所以可以利用藻类植物的这些特性治理富营养化水体。

（1）控制外源过多营养物质进入自然水体。一方面可以利用藻菌共生系统，用生物膜和活性污泥处理污水，其中藻类植物进行光合作用，放出氧气并分解一部分污染物，细菌主要起分解、氧化作用。另一方面也可以利用藻类、细菌、高等水生植物等组成的共生系统。另外常有浮游动物甚至大型水生动物的参与，共同维持适于生长且达到生态平衡的环境。

（2）用藻类植物在水体自净中的作用。藻类植物是自然水体水质自净作用的一个重要组成部分，作用主要是排除细菌作用产生的CO2，并且重新供给水中O2，使需氧细菌的分解成为可能。特别是一些底栖藻类，与细菌及其它小生物共同生活在土壤、石头和水中物体上，呈薄胶质层，表现出极大的吸附能力，保留胶状的溶解有机质和柔软分散的有机质，并将其转送到水中，有机质会很快被降解。可以利用这种自净作用，对富营养化水体采用换流的方式，用足够的水使水体冲淡，带动氧化带的开始，进入自净过程。例如杭州西湖引钱塘江水冲刷，取得了较好的效果。

（3）抑制藻类植物过量繁殖，建立生态平衡系统。藻类植物可以消除水体中过量的营养物质，但是有害藻类的数量过剩也是水体污染的重要指标。所以，抑制藻类植物的过量繁殖、维持水体生态平衡是防治水体污染的又一个重要因素。

（4）利用基因工程控制藻类。可以培植一批经济价值高、有自净化功能的藻类植物用于污水处理，也可以培植威性藻类的竞争生物，抑制那些特征性藻类的生长，或者直接利用生物生产除藻剂。

2.利用微生物治理富营养化水体。有些水体中污染物高效降解菌很少（如景观水体）。景观水体多为静止或流动性差的封闭缓流水体，具有水域面积小、易污染、水环境容量小、水体自净能力低等特点，加上居民生活和水系中鱼类的影响，极易造成水中悬浮物增多、浊度增大，有机物、细菌和大肠杆菌的含量都增高。在温度较高时，富含N、P等营养元素的水体中还会滋长藻类，藻类的异常繁殖会破坏环境的生态平衡，湖水呈现明显的绿色，水体色度较高，一般可达几十度甚至上百度，并伴有明显的鱼腥味，有时甚至造成水体发黑发臭，丧失了景观水体的功能。这时通过补充有益微生物和促进其生长的营养剂可加速水体中污染物的降解，也有助于加快底泥中污染物的分解转化。采用投加菌种的方法进行景观水体的生物修复近年来成为国内外研究的热点。如日本、韩国、澳大利亚等国采用定期向水中投放光合细菌，由于光合细菌能利用光能和氧将微污染水或废水中的无机和有机碳源及其它营养物质转化为菌体，从而能起到净化水质的作用。曹式芳等应用高效微生物光合细菌、硝化细菌及复合细菌，采用投菌法降解水中的污染物，实验结果表明:有利于有机物与叶绿素的去除，而且投入微生物可使水体DO值由1mg/L增加到7mg/L，向富营养化的城市湖泊水体投加微生物以净化水质的方法是可行的。用这种方法净化水体具有工艺简单、无需建构筑物、基建省等特点。

3.水生生物治理富营养化水体。

（1）水生植物处理法。水体中的有机污染物被微生物分解后，除了有机碳转化为CO2从水体中逸出外，有机氮、磷等都转变为无机营养盐类，仍滞留在水体中。通过种植水生植物，对无机营养盐类吸收、转化和积累，并经人工定期打捞回收，可以达到净化水质、抑制藻类生长的目的。南京莫愁湖通过种植莲藕，年产莲藕25万公斤，带出的氮有60多吨，磷达1吨多，浮萍在1个月内能将污水中的磷去除90%。

（2）水生动物处理法。水生动物包括浮游动物、游泳动物和底栖动物，它们以水体中的游离细菌、浮游藻类、有机碎屑等为食，可以有效减少水体中的悬浮物，提高水体的透明度。投放数量合适、物种配比合理的水生动物，对于延长生态系统食物链、提高生物净化效果有明显作用。通过定期对游泳动物和底栖动物进行打捞，可以防止其过量繁殖造成的内源污染，同时也将已转化成生物有机体的有机质和氮磷等营养盐从水体中彻底输出。武汉东湖富营养化水体中引入50g/m3的鲢或鳙，使微囊藻水华得到了有效抑制。

二、结语

利用生物技术来治理富营养化水体，具有工艺简单、无需建构筑物、基建省、投资少等特点，同时生物技术从生态本身入手对水体进行治理修复，已逐渐成为国内外治理富营养化水体的热点技术。随着基因工程与生态工程逐渐结合运用，有望通过生物技术的运用使富营养化的水体得到较好的修复，并且可以通过该技术使水生生态环境得到良好的控制。