水生態(tài)修復中微生物和沉水植物到底誰才是主角？

2022-08-18 10:20:51 0 雙良環(huán)境

　　微生物制劑常見于富營養(yǎng)水體的治理工作中，它到底起到了多大作用呢?應對不同的N、P營養(yǎng)物質，在微生物的選取上有何不同?與水生植物尤其是沉水植物相比，在生態(tài)修復中，到底誰的角色更重要?一起來了解下吧～

　　富營養(yǎng)水體特征

　　水體富營養(yǎng)化是指水體接納過量的氮、磷等營養(yǎng)物質，使藻類以及其他水生生物異常繁殖，水體透明度和溶解氧降低，造成水質惡化，加速水體老化，使水生生態(tài)系統(tǒng)和水體功能受到影響和破壞，并對人體健康構成危害的現(xiàn)象。

　　在無人為因素影響下，水體自身經過幾千年或幾萬年會逐步退化，趨向富營養(yǎng)。人類經濟活動的干預則將這一進程直接壓縮到幾十年甚至幾年之內。

　　水體富營養(yǎng)的一項重要表征是藻類大量繁殖。水體中藻類生長離不開碳、氮、磷3種關鍵元素的存在，在受氮、磷元素影響的水體中，尤其是封閉水體，藻類會不斷繁殖，消耗水體中大量溶解氧(DO)，而藻類的死亡和解體又會將從水體中所吸收的氮、磷元素釋放回水體，從而造成水體中藻類的惡性循環(huán)，并形成二次污染。

　　微生物脫氮除磷

　　微生物修復的基本思想是在人為促進條件下，通過提供氧氣，添加氮、磷營養(yǎng)鹽，接種經過馴化培養(yǎng)的高效微生物等來去除污染物質。與傳統(tǒng)的物理、化學修復技術相比，微生物修復技術具有以下優(yōu)點：費用省，僅為傳統(tǒng)環(huán)境工程技術的30%～50%;環(huán)境影響小，遺留問題少，基本無二次污染;修復時間較短，操作者與污染物直接接觸機會減少，不致對人產生危害，對周圍環(huán)境干擾也較少。

　　脫N微生物：脫氮過程以硝化作用、反硝化作用最為重要。硝化作用主要分為2個階段：第一階段是由亞硝化桿菌、亞硝化螺菌、亞硝化球菌等將 NH3 氧化為亞硝酸鹽;第二階段是硝化桿菌、硝化球菌、硝化刺菌等將亞硝酸鹽進一步氧化為硝酸鹽。而反硝化作用中芽孢桿菌、短桿菌、假單桿菌都是可以將硝酸鹽移出水體、提高水體pH的好氧菌和兼性厭氧菌[1]。

　　除P微生物：目前富營養(yǎng)化水體除磷主要用沉淀除磷，而絮凝劑(如PAC)是沉淀除磷中的重要方法。另外，具有生物絮凝作用的微生物也可用于除磷，主要有芽孢桿菌、不動桿菌、專性厭氧的脫硫弧菌、假單孢菌、產堿桿菌、黃桿菌、無色桿菌、微球菌、動膠菌等。在水體磷循環(huán)中微生物使水中的溶解態(tài)磷被懸浮顆粒吸附形成顆粒態(tài)磷，經凝絮作用轉為沉淀，為去除水體中富集的磷元素提供有力幫助，有效地降低水體總磷含量[1]。

　　有機≈無機硝化過程反硝化過程

　　微生物VS水生植物，誰主導著水體凈化?

　　參考金樹權等[2]發(fā)表的文章，在沉水植物—微生物構建的體系中，微生物在水體N、P的削減中起著中堅力量。

　　不同沉水植物對N、P的直接吸收貢獻率為1.5%～13.3%和2.2%～13.2%，而植物的增效作用(以微生物群落為主發(fā)揮的作用)貢獻率為22.5%～29.9%和10.1%～20.6%。

　　注：沉水植物直接吸收貢獻率通過計算植物氮、磷凈吸收量獲得;

　　其它作用是指不種植沉水植物條件下水體具備的自凈能力，其它作用貢獻率通過計算CK處理的氮、磷去除率獲得;

　　沉水植物增效作用是指通過沉水植物吸附、改善生境提高水體微生物轉化等因種植沉水植物而產生的凈水增效作用。

　　由表可見，雖然沉水植物通過直接吸收氮、磷占水質TN、TP去除率的比例不高，但通過促進植物體吸附、改善生境提高水體微生物轉化等增效作用較為明顯，也即是微生物起到了較大的凈化作用。

　　微生物的工程應用 1

　　微生物與水體污染物去除率密切相關，對污染物的去除有良好的促進作用。近些年興起的微生物制劑作為以改善環(huán)境狀況和強化處理系統(tǒng)穩(wěn)定、高效為目標，在水體修復領域已得到廣泛應用。

　　早在1992年，美國一公司已研制出Clear—Flo系列菌劑專門用于湖泊和池塘生物清淤、養(yǎng)殖水體凈化、河流修復及潮汛去除。近幾年，美國生態(tài)實驗室研發(fā)的液可清(ACF32)(Aqua Clean ACF32)是一種由32種專性活菌構成的混合微生物制劑，已獲得美國環(huán)保局、衛(wèi)生部和農業(yè)部的認證，在美國等國家已有許多成功應用。

　　國內，王麗風、鄧柳等[3]通過應用液可清制劑對受污染的昆明城市西南部西壩河進行修復，試驗結果表明：投加液可清制劑3周后，修復河段內的BOD5、總氮、總磷和濁度分別下降43.9%、46.3%、25.5%和43.6%。國內一些企業(yè)也推出了技術相對成熟的微生物菌劑并在市場上得到推廣。

　　微生物制劑雖在水生態(tài)修復中起到了較大作用，但在黑臭水體或者富營養(yǎng)水體治理中，因為缺少微生物適宜的生存環(huán)境和穩(wěn)定的附著條件，修復效果很難持久，常作為應急或輔助措施，結合其他工程措施共同開展治理。