導(dǎo)語：如何才能寫好一篇原位生物修復(fù)技術(shù)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：水體底泥修復(fù);原位修復(fù)技術(shù);生物制劑原位修復(fù)技術(shù);天然粘土礦物原位除藻技術(shù)

Abstract: the rapid development of social economy has brought increasingly serious environmental problems, a great deal of sewage emission to serious water pollution, decomposition of sediment pollutant effects on plants and the great reconstruction of water. In situ remediation technology has been increasingly applied to repair the water sediment, the natural clay minerals in situ removal technology, biological preparation in situ remediation technology to introduce water in-situ sediment remediation technology and its application.

Keywords: water sediment remediation; in situ remediation technology; biological preparation in situ remediation technology; algae removal technology of natural clay minerals in situ

中圖分類號：[TU992.3]文獻標識碼：A文章編號：2095-2104（2013）

1前言

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的不斷推進，工業(yè)廢水和生活污水的集中大量排放，水體中有機碳污染物、有機氮污染物以及含磷化合物負荷不斷加大，水體水質(zhì)污染日趨嚴重。水體富營養(yǎng)化也已成為世界性的環(huán)境問題，突出表現(xiàn)為藍藻水華暴發(fā)、沉水植物衰退和底泥的高度厭氧。水體底泥是大型沉水植物固著的基礎(chǔ)，也是植物生長所需營養(yǎng)物質(zhì)的重要來源。底泥上污染物的分解會消耗過多的溶解氧而導(dǎo)致底泥和底層水體缺氧，造成植物根系呼吸困難;同時，厭氧分解過程中產(chǎn)生的還原性有毒物質(zhì)，也可能對植物產(chǎn)生毒害。尤其在一些大型淺水湖泊的湖灣和湖口區(qū)，暗黑、發(fā)臭的厭氧污泥不僅造成了嚴重的內(nèi)源污染，也會影響植物重建和水體修復(fù)。本文就水體底泥修復(fù)中常用的原位修復(fù)技術(shù)做一下介紹。

原位生物修復(fù)技術(shù)是一種有發(fā)展?jié)摿?、效率高且投資少的環(huán)境修復(fù)技術(shù)。研究原位生物修復(fù)技術(shù)的過程、效果以及系統(tǒng)的利用率越來越成為人們關(guān)注的熱點。

所謂原位修復(fù)技術(shù)就是利用微生物對污染土壤不經(jīng)攪動、在原位和易殘留部位之間進行現(xiàn)場處理。該技術(shù)應(yīng)用于被石油類碳氫化合物所污染約地下水治理己經(jīng)有多年歷史,但是直接用于治理被其它污染物污染的地下水和水體底泥也只是近幾年的事。原位修復(fù)技術(shù)的研究結(jié)果一方面加深了我們對該技術(shù)使用過程中一些限制因素的理解,同時也為使用其他相關(guān)的生物、化學(xué)和水力參數(shù)等提供了幫助。以下將結(jié)合具體的應(yīng)用來介紹一下水體底泥的原位修復(fù)技術(shù)。

2天然粘土礦物原位除藻技術(shù)

天然粘土礦物原位除藻技術(shù)是指采用當?shù)匾椎玫牡啄嗷虬哆呎惩恋冉?jīng)改性處理后，用于凝聚、沉降去除水體中的污染物及有害藻類，因其具有材料廉價易得、安全無毒、操作簡單等優(yōu)點，被認為是目前最具前景的應(yīng)急除藻技術(shù)之一。鄒華等提出、發(fā)展并應(yīng)用了改性當?shù)赝寥莱寮夹g(shù)，研究了其除藻機理、室內(nèi)和圍隔實驗及其對水質(zhì)改善的作用，實現(xiàn)了應(yīng)急水華治理、水質(zhì)底質(zhì)改善和沉水植物恢復(fù)的綜合效應(yīng)。隨著當?shù)赝寥篮葱迯?fù)技術(shù)的發(fā)展和完善，改性土壤及去除的藍藻在水-沉積物界面處的變化及該技術(shù)長期的生態(tài)效應(yīng)更加引起關(guān)注，Pan等提出通過追加噴灑原位土壤覆蓋先期絮凝的藍藻及其所含營養(yǎng)鹽實現(xiàn)對沉降藍藻封藏、對污染底泥覆蓋、生境改善和“藻-草”轉(zhuǎn)化的技術(shù)。

室內(nèi)模擬系統(tǒng)中，在高度厭氧底泥上進行土壤和硅藻土原位覆蓋修復(fù)，約1 cm 的材料能夠明顯逆轉(zhuǎn)底質(zhì)和水質(zhì)條件: 污染厭氧底泥與水體隔絕，表層底質(zhì)類型改變; 底泥的氧化還原電位大幅上升(分別提高了48. 37%和46. 77%); 水體中的TN、TP釋放受到減緩，營養(yǎng)鹽含量降低; 相比于對照水體底層溶解氧的明顯下降，覆蓋材料使水中溶氧維持在初始水平并略有升高。底質(zhì)覆蓋的箱體中，苦草種子萌發(fā)并長勢良好，而對照箱體中苦草種子萌發(fā)后幼苗腐爛死亡，可見土壤和硅藻土原位覆蓋有效緩解了不利的環(huán)境脅迫，為苦草重建提供了適宜的底質(zhì)和水質(zhì)條件。硅藻土箱體中苦草的生物量、葉綠素和根冠比都高于土壤覆蓋箱體，因而具多孔結(jié)構(gòu)的硅藻土表層底質(zhì)更利于植物的生物累積和根系定植。

本技術(shù)適用于底層厭氧嚴重的區(qū)域，如湖灣區(qū)或較為平靜的水體; 然而天然水體經(jīng)常面臨風浪、水生動物等擾動會破壞土壤覆蓋層，這也是該技術(shù)目前的局限性所在，因而有待開發(fā)更多新的覆蓋材料以實現(xiàn)更穩(wěn)固的覆蓋和更長期的效果。

3生物制劑原位修復(fù)技術(shù)

3.1 生物制劑原位修復(fù)技術(shù)的概念

生物制劑原位修復(fù)技術(shù)主要是通過向污染水體中投加生物制劑，調(diào)控水體中微生物群體組成和數(shù)量，優(yōu)化群落結(jié)構(gòu)，提高水體中有自凈能力的微生物對污染物的去除效率，使河水最大程度恢復(fù)其原有的自凈能力，使污染物就地降解或轉(zhuǎn)化成無害物質(zhì)。該技術(shù)不需要搬運或輸送污染水體(包括底泥和岸邊受污染的土壤)，而是在受污染區(qū)域直接進行原地的水體修復(fù)，具有使用安全方便、降解污染物徹底且費用低廉的優(yōu)點。

3.2 生物制劑的種類和應(yīng)用現(xiàn)狀

用于生物修復(fù)的微生物通常是經(jīng)過反復(fù)篩選的、對污染物具有較強降解功能的微生物菌株，也可以是以這些功能性微生物為核心經(jīng)過進一步開發(fā)形成的商品化微生物菌劑。根據(jù)污染環(huán)境的不同，可以按照微生物生長代謝規(guī)律向水體中投加營養(yǎng)物質(zhì)、無毒表面活性劑或電子受體等來激活水環(huán)境中土著微生物的代謝潛能，抑制產(chǎn)生黑臭的菌群生理活性。通過以上幾種手段強化微生物對污染物的降解效能，從而達到水體原位修復(fù)的目的。以下對組成生物制劑的微生物菌劑、生物促生劑以及基質(zhì)競爭抑制劑在水體底泥修復(fù)的應(yīng)用逐一進行介紹。

3.2.1 投加復(fù)合微生物菌劑

篇2

關(guān)鍵詞:原位固定修復(fù);重金屬污染;土壤修復(fù)技術(shù)

中圖分類號:X503文獻標識碼:A文章編號:1009-2374 (2010)13-0031-02

原位固定修復(fù)工藝方法從成本和時間上能較好地滿足治理土壤中重金屬污染的要求。原位固定就是通過往土壤中加入固定劑,調(diào)節(jié)和改變重金屬在土壤中的物理化學(xué)性質(zhì),使其產(chǎn)生沉淀、吸附、離子交換、腐殖化和氧化-還原等一系列反應(yīng),降低其在土壤環(huán)境中的生物有效性和可遷移性,從而減少這些重金屬元素對動植物的毒性。目前在土壤修復(fù)中常用的固定劑包括無機固定劑、有機固定劑和有機-無機復(fù)合固定劑。該方法的優(yōu)點是成本低,對重金屬的固定時間長,對于大面積的面源污染有很好的修復(fù)前景。然而,固定劑使用不當,也會帶來一系列的問題。本文對重金屬污染土壤的原位固定修復(fù)進行了研究。

一、重金屬污染土壤的原位固定治理技術(shù)

(一)原位固定治理技術(shù)的提出

重金屬原位固定修復(fù)的研究開始于20世紀50年代,所制備的吸附劑最早來固定水體中不同重金屬。后來,人們發(fā)現(xiàn)了重金屬的毒性與其在土壤中的賦存形態(tài)有密切的相關(guān)性。一些基于降低重金屬生物有效性的物質(zhì)如沸石、水泥和石灰等被應(yīng)用于固定土壤和沉積物中的重金屬。原位修復(fù)技術(shù)才逐漸被應(yīng)用到土壤重金屬的吸附固定中。20世紀80年代以后,許多固定物質(zhì),如人工合成的沸石、生物固體、污泥和磷酸鹽衍生物等應(yīng)用于重金屬污染土壤的原位固定中。隨著人們對土壤中重金屬存在形態(tài)的進一步研究,發(fā)現(xiàn)了重金屬的毒性與其在土壤中存在的各種形態(tài)密切相關(guān),植物吸收重金屬的量取決于土壤中有效態(tài)重金屬含量,而不是土壤中重金屬的全量。

原位固定技術(shù)是指通過往土壤中加入固定劑,調(diào)節(jié)和改變重金屬在土壤中的物理化學(xué)性質(zhì),使其產(chǎn)生沉淀、吸附、離子交換、腐殖化和氧化-還原等一系列反應(yīng),降低其在土壤環(huán)境中的生物有效性和可遷移性,從而減少這些重金屬元素對動植物的毒性。由于其成本低廉、操作方便、效果快速,使其在對污染土壤的治理中得到廣泛應(yīng)用,尤其對耕作土壤中的面源污染的治理。

(二)原位固定治理技術(shù)應(yīng)用的主要限制因素

目前,原位修復(fù)技術(shù)在應(yīng)用中仍然存在一些困難:其一,每個固定劑都有其適用的土壤,土壤的成土母質(zhì)、粘粒含量、pH等理化性質(zhì)直接影響固定劑的修復(fù)效果。環(huán)境條件的改變,特別是降水多少等,也會影響固定劑對重金屬的固定作用。因此,每一種固定劑應(yīng)用于實踐,都要有科學(xué)的技術(shù)參數(shù)作支撐。其二,化學(xué)合成的有機-無機復(fù)合體應(yīng)用于重金屬污染土壤修復(fù),不僅治理成本過高,且有相當?shù)沫h(huán)境風險。有些固定劑在土壤中還會引起土壤理化性質(zhì)的改變,對植被造成不良影響。為此,我們提出用天然的有機、無機材料制備出有機-無機復(fù)合體,杜絕二次污染,并發(fā)展與之相應(yīng)的有機-無機復(fù)合體原位鈍化技術(shù)。其三,雖然吸附劑能將重金屬固定住,但金屬離子依然還存留在土壤環(huán)境中,并可能隨著環(huán)境條件的改變,生物有效性也可能變化。所以,探尋將重金屬從土壤中徹底取出的方法是非常必要的。

二、固定劑對土壤中重金屬活性的影響

固定劑可分為有機、無機和有機-無機復(fù)合體三種類型。無機材料通過其對重金屬的吸附、氧化還原、拮抗或沉淀作用,以降低重金屬的生物有效性。由于土壤化學(xué)性質(zhì)和作物吸收關(guān)系復(fù)雜,這種效果具有地帶性。有機物料對土壤中重金屬的影響極其復(fù)雜,也有文章報道低分子有機物通過螯合作用活化土壤中重金屬。有機-無機復(fù)合體對重金屬的吸附、沉淀、凝聚、絡(luò)合等能力大于單一的有機物或無機物。

(一)無機固定劑對土壤中重金屬活性的影響

無機固定劑主要包括三種:(1)石灰、鋼渣、高爐渣、粉煤灰等堿性物質(zhì),通過對重金屬的吸附、氧化還原、拮抗或沉淀作用降低土壤中重金屬的生物有效性;(2)羥基磷灰石、磷礦粉、磷酸氫鈣等磷酸鹽,可增加離子吸附和沉降,減少水溶態(tài)含量及生物毒性;(3)天然、天然改性或人工合成的沸石、膨潤土等礦物亦可提高固定效果。

但采用無機固定劑進行土壤改良往往需要較大的施入量,在某些情況下,可能誘發(fā)新的環(huán)境問題。如磷灰石的大量施用會使土壤累積較多的磷,對周圍水體造成潛在的威脅。在一些修復(fù)過程中由于土壤過度石灰化,會使土壤中重金屬離子濃度長期升高并導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)。在土壤中添加沸石或沸石類似的硅酸鹽物質(zhì),可導(dǎo)致土壤溶液中可溶性有機碳(DOC)升高,最后是土壤中鎘和鋅的淋溶性加大。

(二)有機固定劑對土壤中重金屬活性的影響

有機固體廢物按其來源不同可分為第一性生產(chǎn)廢棄物(作物秸稈、枯枝落葉等)、第二性生產(chǎn)廢棄物(畜禽糞便等)、工副業(yè)有機廢料(農(nóng)畜產(chǎn)品加工廢棄物)和人類生活廢棄物(城鄉(xiāng)生活垃圾、人糞尿等)4類。它們具有的活性基團(如:COO-、-NH、=NH、=PO4、-S-、-O-等),很容易作為配位體與重金屬元素Zn、Mn、Cu、Fe等絡(luò)合或螯合,鈍化土壤中的重金屬。

有機材料因其對提高土壤肥力具有十分重要的意義,且取材方便、經(jīng)濟,因此在土壤重金屬污染修復(fù)中得到了廣泛應(yīng)用。有機材料可能通過幾種途徑降低土壤重金屬的有效性:提高土壤pH,增加土壤固相有機質(zhì)對重金屬的吸附;有機分解產(chǎn)物與重金屬形成難溶性沉淀(如硫化物);水溶性有機物與重金屬結(jié)合形成不易被植物吸收的形態(tài)等。

但有機物料對土壤中重金屬的影響極其復(fù)雜,也有文章報道低分子有機物通過螯合作用活化土壤中重金屬。有研究表明,有機物料在后茬作物中促進了重金屬的生物積累和毒性。王新等認為有機肥料選擇不當不但起不到應(yīng)有的效果,甚至還會有副作用。

(三)有機-無機復(fù)合固定劑對土壤中重金屬活性的影響

有機-無機復(fù)合體包括城市固體廢棄物、黃酸鹽吸附劑、污水污泥、石灰化生物固體等,人工合成的大都是以天然粘土礦物和有機化學(xué)試劑合成有機-無機復(fù)合體。有機-無機復(fù)合體對重金屬的吸附、沉淀、凝聚、絡(luò)合等能力大于單一的有機物或無機物已被大量的研究所證實。

三、固定劑在治理重金屬污染中的應(yīng)用

(一)固定劑在水處理中的應(yīng)用

固定劑在污水處理中的應(yīng)用已經(jīng)相當廣泛。已有大量的研究表明,膨潤土和沸石等固定劑及它們的改性產(chǎn)品能有效地治理含氮、磷、重金屬離子廢水及有機廢水,為廢水處理行業(yè)低成本、高效率的運轉(zhuǎn)提供了一條行之有效的新途徑。杭瑚等利用膨潤土處理污水中的重金屬離子,發(fā)現(xiàn)加入0.04%膨潤土和0.006%的PAC可使低濃度污水中Pb2+脫除93.1%。還有研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)過改性的有機膨潤土對含50mg/L的Cr6+廢水的去除率達到95%。

(二)固定劑在修復(fù)重金屬污染土壤中的應(yīng)用

固定劑原位修復(fù)重金屬污染土壤因其易于實施性和成本低廉性,已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。當然在使用過程中,也存在著一定的局限性和潛在風險。其改良效果也有很大程度的差異。無機和有機改良劑的修復(fù)效果不僅與重金屬離子的種類有關(guān),而且還受作物、土壤類型及環(huán)境因子的制約。

有機物質(zhì)因其取材方便價格低廉,又對提高土壤肥力具有十分重要的意義,因此在土壤重金屬污染改良中得到了廣泛應(yīng)用。李劍超等指出,在盆栽試驗中,豬糞和泥炭均降低了潮土中水溶性Cu的含量,卻沒有降低紅壤中水溶性Cu的含量。

武玫玲等研究表明,土壤中重金屬離子濃度較低時,Fe 、Mn氧化物對重金屬離子的專性吸附隨pH增大而升高,但是不同重金屬離子開始吸附的pH值和達到最高吸附量的pH明顯不同。氧化物和有機質(zhì)對于控制土壤溶液中Cu的濃度所起的作用,遠較粘土礦物重要,當土壤中Cu濃度低時,主要與游離氧化鐵和有機質(zhì)結(jié)合,呈現(xiàn)緊結(jié)合態(tài),而當Cu濃度高時,則又出現(xiàn)大量的松結(jié)合態(tài),這部分Cu主要是與水云母、高嶺石等粘土礦物結(jié)合。因此含游離氧化鐵和有機質(zhì)高的土壤對外來銅的緩沖能力相對較強。因此從理論上來說,在修復(fù)Cu污染的土壤方面,固定劑施用在含游離氧化鐵和有機質(zhì)低的土壤中會表現(xiàn)出更顯著的修復(fù)效果。

四、結(jié)語

縱觀國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn):(1)重金屬污染土壤鈍化修復(fù)技術(shù)的研究已取得了一系列重要進展,無論是分別施用無機鈍化劑、有機鈍化劑,還是有機、無機鈍化劑混合使用,都有成功的實例,但在不同的土壤類型、不同污染程度、不同重金屬種類的研究結(jié)果各異;(2)鈍化劑的需用量較大,尤其是無機鈍化劑一般用量在5%左右時,鈍化效果才較明顯;(3)利用有機試劑和天然粘土礦物預(yù)制備的有機-無機復(fù)合體,能顯著提高對重金屬的吸附量,但多在水處理中的應(yīng)用研究,應(yīng)用于土壤污染修復(fù),不僅成本過高,且可能誘發(fā)新的環(huán)境問題;(4)無論施用哪種鈍化劑,最終被吸附鈍化的重金屬都留在土壤中,存在著潛在的環(huán)境風險。

參考文獻

[1]高翔云,湯志云,李建和,王力.國內(nèi)土壤環(huán)境污染現(xiàn)狀與防治措施[J].環(huán)境保護,2006,(4).

[2]楊蘇才,南忠仁,等.土壤重金屬污染現(xiàn)狀與治理途徑研究進展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2006,34(3).

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關(guān)鍵詞：黑臭水體；生物修復(fù)；生物促生劑

中圖分類號：X172 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）13-3027-04

城市內(nèi)湖泊、河道等景觀水體是城市居民生活環(huán)境中的重要組成部分。由于過量生活污水排入、未雨污分流等原因?qū)е滤w污染，造成了水體嚴重缺氧而呈黑臭狀態(tài)[1，2]，嚴重影響居民生活、城市形象和生態(tài)環(huán)境，已成為我國許多大、中城市共同存在的污染問題。如何解決城市內(nèi)河水體的黑臭問題也是當前城市環(huán)境改善的熱點問題。

目前，黑臭水體的修復(fù)技術(shù)主要有物理修復(fù)技術(shù)、化學(xué)修復(fù)技術(shù)和生物修復(fù)技術(shù)等，而生物修復(fù)技術(shù)具有環(huán)境友好、生態(tài)節(jié)能的優(yōu)點，是最具發(fā)展前景的主體修復(fù)技術(shù)[3，4]。生物修復(fù)技術(shù)主要有兩類[5，6]：一類是接種微生物技術(shù)[7]，直接向黑臭河道投加外來微生物菌劑，降解水體中的污染物，從而修復(fù)水體；另一類是培養(yǎng)土著微生物技術(shù)[8]，向黑臭河道投加微生物促生劑和營養(yǎng)劑等，促進土著微生物的生長，充分發(fā)揮土著微生物對污染物的降解，從而達到水體修復(fù)的目的。

投加微生物菌種進行的黑臭水體原位修復(fù)，外來菌種可能會與水體中的土著微生物之間存在生存競爭，會導(dǎo)致菌種生物量和降解活性的降低，影響水體的修復(fù)效果[9]，因此采用微生物激活劑，依靠環(huán)境中土著微生物的激活技術(shù)對黑臭水體進行修復(fù)則更具現(xiàn)實意義。土著微生物激活技術(shù)則具有安全、高效、經(jīng)濟的優(yōu)勢，使用此技術(shù)能有效避免引進外源微生物所引起的生物競爭等生態(tài)問題，不破壞原有生態(tài)系統(tǒng)。唐玉斌等[10]研究了投加葡萄糖和生物激活劑對生物膜修復(fù)污染河水效果的影響。張麗等[11]研究了在底泥中投加生物促生劑對改善河道水質(zhì)效果的影響。本研究在曝氣條件下，利用投加生物促生劑、葡萄糖、氨基酸等物質(zhì)修復(fù)黑臭水體，從而研究水體修復(fù)過程中水質(zhì)的變化情況，旨在為黑臭河流的原位生物修復(fù)提供參考和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗水體概況

選取南京南湖片區(qū)北河黑臭水體為研究對象，由于此片區(qū)長期未實現(xiàn)雨污分流，生活污水直接入河，導(dǎo)致水體黑臭現(xiàn)象嚴重，水體呈黑綠色且散發(fā)惡臭氣味，水質(zhì)條件極差，惡臭氣味對此片區(qū)兩岸居民的生活也造成了嚴重的影響。

通過監(jiān)測南湖北河水體水質(zhì)可知，溶解氧低于0.7 mg/L，化學(xué)需氧量（COD）、總氮（TN）、總磷（TP）達到100.0、30.0、2.8 mg/L。引用黑臭多因子加權(quán)指數(shù)[12]（WI）方法評價，當黑臭指數(shù)WI≥15時水體黑臭，根據(jù)模型計算污染水體的WI值為100.3，黑臭現(xiàn)象嚴重。

1.2 試驗設(shè)計

試驗裝置為50 cm×35 cm×30 cm有機玻璃盒，底層鋪滿5 cm厚北河河道底泥，上層加入北河河道水體，試驗?zāi)M靜態(tài)河道，溫度為實驗室室內(nèi)溫度。

試驗分4組進行，第一組為空白試驗，保持靜置不曝氣狀態(tài)，第二組投加生物促生劑BE（上海普羅生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)），第三組投加葡萄糖，第四組投加氨基酸。藥品投加及曝氣方案如表1所示。

1.3 分析方法

試驗檢測選取的水質(zhì)指標為臭閾值、硫酸鹽、ORP、CODCr、氨氮（NH3-N）、TN和TP，其中ORP采用數(shù)字式ORP計測定，硫酸鹽采用鉻酸鋇分光光度法，臭閾值采用臭閾值法，COD采用重鉻酸鉀氧化法，NH3-N采用納氏試劑比色法，TN采用過硫酸鉀氧化法，TP采用鉬銻抗分光光度法，分析步驟參照文獻[13]進行。

2 結(jié)果與分析

2.1 水體臭閾值變化情況

臭是檢驗污染原水的必測項目之一，檢驗臭對評價水處理效果也有意義。試驗期內(nèi)水體的臭閾值變化情況（表2）。由表2可知，BE、葡萄糖、氨基酸組水體臭閾值變化明顯，試驗第2天臭閾值下降至2以下，第3天臭味消失；而空白組的臭閾值則變化緩慢，第9天臭味才基本消失。

2.2 水體COD變化情況

化學(xué)耗氧量是表示水質(zhì)污染度的重要指標，水體中的還原性物質(zhì)有各種有機物、亞硝酸鹽、硫化物、亞鐵鹽等，COD又往往作為衡量水中有機物質(zhì)含量多少的指標，間接反映水體中有機物污染程度，COD值越大，說明水體中有機污染物污染越嚴重[14]。水體COD變化情況如圖1所示。

由圖1可知，BE、葡萄糖、氨基酸組COD含量在1～25 d內(nèi)一直下降，降至50 mg/L 左右，25～40 d處于平緩期，40 d以后繼續(xù)下降，BE、葡萄糖、氨基酸組最終COD含量為32.6、34.6、38.1 mg/L，去除率為69.7%、64.4%、61.7% ，由此可見，45 d后3種物質(zhì)均能有效地促進水體COD的降解，水體COD指標由劣Ⅴ類提升為Ⅴ類水標準。

2.3 水體氮的變化情況

過量的氮進人水體會給水體帶來污染與危害，氮超標也是目前許多城市黑臭河道治理過程中急需解決的突出問題[15]。水體氨氮、總氮的變化情況如圖2所示。由圖2可知，BE、葡萄糖、氨基酸組的水體總氮含量一直呈平緩下降趨勢，最終去除率為77.9%、72.5%、50.7%；BE、葡萄糖、氨基酸組的水體氨氮含量在1～38 d一直呈下降趨勢，到38 d后趨于平緩， BE、葡萄糖、氨基酸組的水體氨氮含量最終值為2.1、2.3、6.9 mg/L，去除率為92.76%、92.05%、76.64%，前兩者水體氨氮最終含量由劣Ⅴ類提升到Ⅴ類水標準。

2.4 水體ORP以及硫酸鹽情況的變化情況

ORP是用來表征水體氧化還原特性的基本參數(shù)，能一定程度上從宏觀上顯示水體污染程度，ORP值越大，水體氧化能力越強；ORP值越小，水體還原能力越強[16]，ORP值能一定程度上從宏觀上顯示水體污染程度。水體中元素硫的存在狀態(tài)與氧化還原電位有關(guān)，如果氧化還原電位升高，硫化物就會轉(zhuǎn)化成硫酸根[17]。水體ORP及硫酸鹽變化情況如圖3所示。

由圖3可知，BE、葡萄糖、氨基酸組水體中氧化還原電位一直處于持續(xù)升高階段，明顯高于空白組；BE、葡萄糖、氨基酸組硫酸鹽濃度在1～35 d處于平緩上升階段，35 d以后處于急劇上升階段，由此可見，3種物質(zhì)能夠提升水體的氧化還原電位，并能提高硫酸鹽含量。

2.5 不同室溫下水體的修復(fù)情況

由于水體修復(fù)過程中微生物活性易受到溫度的影響[18]，為考察溫度對水體修復(fù)的影響程度，所以在6～7月、10～11月不同時間段，采用投加BE試驗組，在不同室溫條件下進行，觀察不同室溫對水體修復(fù)效果的影響，也為黑臭河道原位微生物修復(fù)提供參考。不同室溫下水體修復(fù)情況如圖4所示。

由圖4可知，高、低溫條件下COD最終含量為26.4、32.6 mg/L；總磷最終含量為0.07、0.20 mg/L；總氮最終含量為2.9、10.0 mg/L；氨氮最終含量為0.3、2.1 mg/L。高溫條件下COD、總磷、總氮和氨氮的變化曲線都低于低溫條件下，并且高溫條件下COD、總磷含量在修復(fù)過程中先于低溫條件下到達Ⅴ類水標準。由此可見，在高溫下投加BE對水體的修復(fù)效果好于低溫情況下，對總氮、總磷的去除效果影響較大，但對COD、氨氮的去除效果影響不大。

3 結(jié)論

通過投加生物促生劑BE、葡萄糖、氨基酸修復(fù)黑臭水體的研究，得出以下結(jié)論：

1）曝氣條件下，通過對黑臭水體投加BE、葡萄糖和氨基酸可以看出，3種物質(zhì)能夠改善水質(zhì)，有效去除水體中的COD、氨氮、總氮，效果明顯，COD去除率分別為69.7%、64.4%、61.7%，氨氮去除率分別為92.7%、92.1%、76.6%，總氮的去除率分別為77.9%、72.5%、50.7%，水質(zhì)由劣Ⅴ類提升到Ⅴ類水標準，水體中ORP以及硫酸鹽含量明顯提高；對于投加3種物質(zhì)修復(fù)黑臭水體的效果對比，可以看出，投加BE去除效果最為顯著。

2）在不同溫度條件下投加BE進行水體修復(fù)，通過此試驗發(fā)現(xiàn)，在高溫條件下，投加BE能夠更有效地去除水體中的COD、總磷、氨氮、總氮，水質(zhì)更早由劣Ⅴ類提升到Ⅴ類水標準，水體修復(fù)效果明顯優(yōu)于低溫條件下，也為黑臭河道原位修復(fù)提供了一定的參考依據(jù)。

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篇4

關(guān)鍵詞：水環(huán)境修復(fù)；河流；湖泊水庫；地下水

水環(huán)境是流域內(nèi)儲存、傳輸和提供水資源的水體，是水生生物生存與繁衍的空間，也是各種污染物的最終歸宿。根據(jù)水的地理位置，將流域中的水環(huán)境分為地表水環(huán)境和地下水環(huán)境。地表水環(huán)境指河流、湖泊、水庫、海洋、沼澤、冰川等以暴露在地面的水為主的水域；地下水環(huán)境指泉水、淺層地下水、深層地下水等存在于包氣帶以下底層空隙的水域[1]。

人類不合理的生產(chǎn)和生活方式對水環(huán)境造成了不同程度的損害，世界水資源委員會指出，全世界有50%以上的水域已被污染，水域生態(tài)系統(tǒng)遭到嚴重破壞。我國水環(huán)境受損也比較嚴重，超過60% 的河流、湖泊和濕地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能遭到不同程度的破壞[2]。

水環(huán)境修復(fù)，就是利用生態(tài)系統(tǒng)原理，采取各種技術(shù)手段，提高水體質(zhì)量，修復(fù)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使流域生態(tài)系統(tǒng)實現(xiàn)整體協(xié)調(diào)、自我維持和自我演替的良性循環(huán)[3-5]。

隨著水環(huán)境恢復(fù)理論地不斷完善和深入，近年來水環(huán)境恢復(fù)研究發(fā)展較快。美國有關(guān)受損水環(huán)境的修復(fù)研究，自1970 年起由clean lake program（clp）組織實施，投入經(jīng)費逐年增加[6]。歐洲一些國家也從20 世紀70 年代開始水環(huán)境治理和修復(fù)工作。如荷蘭在1990 年對aldefeane 地區(qū)水環(huán)境進行修復(fù)，成效顯著[7]。20 世紀80 年代，我國開始了對水環(huán)境恢復(fù)的研究工作，并在巢湖、太湖等不同地區(qū)開展了水環(huán)境恢復(fù)的研究與實踐[8-10]，取得了許多成功的經(jīng)驗。

為了保證人類的可持續(xù)發(fā)展，開發(fā)切實可行的技術(shù)對受損水環(huán)境進行修復(fù)，成為了環(huán)境科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點之一。水環(huán)境修復(fù)的對象不僅包括水體，還有水體相關(guān)的生物地理環(huán)境。而不同的水域形式，因其物理環(huán)境、化學(xué)環(huán)境以及生物環(huán)境的不同，需要不同的修復(fù)技術(shù)體系。河流、湖泊水庫和地下水是與人類生產(chǎn)生活密切相關(guān)的水環(huán)境，本文將從這3個方面，綜述其最新的水環(huán)境修復(fù)技術(shù)，為水環(huán)境修復(fù)技術(shù)的研究提供基礎(chǔ)。

1 河流修復(fù)技術(shù)

河流修復(fù)是指使河流生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到未被破壞前的近似狀態(tài)，且能夠自我維持動態(tài)均衡的復(fù)雜過程[11]。河流修復(fù)技術(shù)多種多樣，①物理技術(shù)：河道引水技術(shù)、生態(tài)防滲技術(shù)、底泥疏浚與物理覆蓋技術(shù)、人工增氧技術(shù)等[12-15]；②化學(xué)技術(shù)：投加絮凝劑促進污染物沉淀、加石灰脫氮、投加化學(xué)藥劑除藻、調(diào)節(jié)ph值對重金屬進行化學(xué)固定、原位化學(xué)反應(yīng)技術(shù)等[16]；③生物-生態(tài)技術(shù)：微生物修復(fù)技術(shù)、水生動植物修復(fù)技術(shù)[17-19]、人工濕地技術(shù)以及多自然型河流構(gòu)建技術(shù)等。

本文將重點介紹以下方法：河道引水技術(shù)、原位化學(xué)反應(yīng)技術(shù)和水生植物修復(fù)技術(shù)。

1.1 河道引水技術(shù)

河道引水技術(shù)是指引進外部清潔水源來改善河道水質(zhì)[20]，在水源允許的情況下，引進外部清潔的水源，增加河水水量，不僅可以人為地縮短水在河道中的停留時間，增加浮游植物的生物量[21]，使污染河水不易黑臭，同時水體復(fù)氧量也會增加，提高河道自凈能力。利用調(diào)水改善河道水質(zhì)是一種投資少、成本低、見效快的處理工程。

1.2 水生植物修復(fù)技術(shù)

水生植物在水環(huán)境修復(fù)中的作用方式主要包括物理過程、吸收作用、協(xié)同作用和化感作用[22]。水生植物修復(fù)技術(shù)利用水生植物及其共生的微環(huán)境去除水體中的污染物質(zhì)并恢復(fù)永生生態(tài)系統(tǒng)[16]。水生物修復(fù)技術(shù)的核心是將植物漂浮種植到水面上，利用植物生長從水體中吸收利用大量污染物[23]。生物浮床是其典型的技術(shù)應(yīng)用之一。

1.3 原位化學(xué)反應(yīng)技術(shù)

原位化學(xué)反應(yīng)技術(shù)是指通過化學(xué)反應(yīng)和生物反應(yīng)（氧化、還原、吸附、沉淀、有機金屬絡(luò)合等），在受污染的地點，原地使重金屬離子固定下來的方法。常用的物質(zhì)包括石灰[ca（oh）2]、灰燼（koh）硫化鈉na2s）等。此外，化學(xué)氧化可以將有機物轉(zhuǎn)化為無毒或者毒性比較小的化合物，常用的氧化劑為二氧化氯、次氯酸鈉或者次氯酸鈣和臭氧等[3]。

2 湖泊水庫修復(fù)技術(shù)

湖泊水庫水質(zhì)惡化主要有2 個原因：一是外界輸人的大量營養(yǎng)物質(zhì)在水體中富集，二是內(nèi)

源性負荷。因此湖泊水庫修復(fù)可從外源性污染物質(zhì)的控制和內(nèi)源性污染物質(zhì)的控制2方面展開。外源性污染物的控制技術(shù)主要有：清潔生產(chǎn)、退耕還林、改變消費模式[4]、廢水集中處理技術(shù)[3]等；內(nèi)源性污染物的控制技術(shù)主要有稀釋和沖刷、底泥疏浚和覆蓋、水力調(diào)度技術(shù)、氣體抽提技術(shù)、空氣吹脫技術(shù)、投加石灰法、水生植物修復(fù)技術(shù)、生物調(diào)控技術(shù)、生物膜技術(shù)、微生物修復(fù)技術(shù)、仿生植物凈化技術(shù)、土地處理技術(shù)、深水曝氣技術(shù)等[3]。外源性污染物控制技術(shù)中清潔生產(chǎn)是一項有效技術(shù)，內(nèi)源性污染物控制技術(shù)中底泥疏浚是修復(fù)湖泊水庫的一項有效技術(shù)，這不同于河流的修復(fù)。

2.1 清潔生產(chǎn)

清潔生產(chǎn)是指通過原材料和能源的調(diào)整替代、工藝技術(shù)的改進、設(shè)備裝備的改進、過程控制的改進、廢棄物的回收利用、產(chǎn)品的調(diào)整變更等措施，達到污染物的源頭削減、過程控制、提高資源利用效率的目的，減少或者避免生產(chǎn)和產(chǎn)品使用過程中污染物的產(chǎn)生和排放，以減輕或者消除對人類健康和環(huán)境危害的技術(shù)[24]。清潔生產(chǎn)技術(shù)主要包括源頭控制、過程減排和末端循環(huán)3類技術(shù)。源頭削減應(yīng)盡量采用無污染、少污染的能源和原材料；過程減量應(yīng)盡量采用消耗少、效率高、無污染、少污染的工藝和設(shè)備；末端循環(huán)時對必須排放的污染物，采用回收、循環(huán)利用技術(shù)，回收其中有利用價值的資源。清潔生產(chǎn)可以產(chǎn)生環(huán)境和經(jīng)濟雙重效益，使得匯入湖泊水庫中的外源性污染物濃度大大減少，達到修復(fù)的目的。 　2.2 底泥疏浚

底泥是湖泊水庫中的內(nèi)污染源，有大量的污染物質(zhì)積累在底泥中，包括營養(yǎng)鹽、難降解的有毒有害有機物、重金屬離子等[3]。底泥中的有害物質(zhì)釋放到水體中會使水質(zhì)急劇惡化。底泥疏?？梢詮氐兹コ渲械挠泻ξ镔|(zhì)。一般有2 種形式的疏挖，一種是把水抽干，然后用推土機和刮泥機進行疏挖，另一種是采用帶水作業(yè)。第1 種方法存在一定的技術(shù)限制，第2 種方法應(yīng)用性更強。帶水疏挖可以采用機械式疏挖，也可以采用水力式疏挖。疏浚技術(shù)主要包括確定疏挖底泥體積、選擇挖泥機、計算壓頭和功率、設(shè)計底泥堆放場以及底泥利用幾個部分。疏浚時應(yīng)注意防止底泥泛起以及底泥的合理處置，避免二次污染。歐洲多國均采用過該技術(shù)對湖泊水庫進行修復(fù)，并且效果顯著。例如瑞典的trummen 湖，清除表層1 m 厚的底泥后，水深增加1.1～1.7 m，tp 濃度迅速下降，這種狀態(tài)維持了18 年[25]。

3 地下水修復(fù)技術(shù)

地下水具有多種功能，與人類生活密切相關(guān)。隨著工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，地下水受到了嚴重污染。因此，對受污染的地下水環(huán)境修復(fù)變得越來越重要，其修復(fù)技術(shù)的研究已引起國外學(xué)者的廣泛關(guān)注[26]。

根據(jù)其主要工作原理地下水修復(fù)技術(shù)可大致歸并為4 類，即物理技術(shù)、化學(xué)技術(shù)、生物技術(shù)和復(fù)合技術(shù)[27]。物理技術(shù)包括水動力控制法、流線控制法、屏蔽法、被動收集法、水力破裂處理法等[27]；化學(xué)技術(shù)包括有機粘土法[28]和電化學(xué)動力修復(fù)技術(shù)[29]；生物技術(shù)包括原位生物修復(fù)技術(shù)例如bs 技術(shù)，和異位生物修復(fù)技術(shù)例如堆肥式處理法、預(yù)制床法、厭氧處理法、生物反應(yīng)器法等；復(fù)合技術(shù)包括滲透性反應(yīng)屏法、抽出處理法、注氣～土壤氣相抽提（sev）法[27]。復(fù)合法修復(fù)技術(shù)兼有以上2 種或多種技術(shù)屬性，例如抽出處理法同時使用了物理修復(fù)技術(shù)、化學(xué)修復(fù)技術(shù)和生物修復(fù)技術(shù)，綜合各種技術(shù)有點，在修復(fù)地下水時更加有效。抽出處理技術(shù)，簡稱b&t 技術(shù)，是最常規(guī)的污染地下水治理方法。該方法采用水泵將含水層中地下水面附近的地下水抽取出來，把水中的有機污染物質(zhì)帶回地表，然后在地面用地面污水處理技術(shù)對其進行凈化處理，最后將處理好的水重新注入地下或排入地表水體，以防止地面沉降，或海水人侵，并且可以加速地下水的循環(huán)流動。地面污水處理技術(shù)方法很多，最常用的包括以下7 種：沉淀、膜分離、交換樹脂、活性炭吸附、空氣吹脫、化學(xué)氧化和生物降解[30]。由于液體的物理化學(xué)性質(zhì)各異，p&t 技術(shù)只對有機污染物中的輕非水相液體去除效果很明顯，而對于重非水相液體來說，治理耗時長而且效果不明顯[27]。

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篇5

關(guān)鍵詞：淡水池塘 養(yǎng)殖 環(huán)境問題 解決途徑

目前，淡水養(yǎng)殖業(yè)是我國漁業(yè)發(fā)展中的重點，其產(chǎn)量在水產(chǎn)養(yǎng)殖中逐年呈上升比率，淡水養(yǎng)殖作為水產(chǎn)養(yǎng)殖中的重點，過去傳統(tǒng)的密集型養(yǎng)殖方式暴露了諸多弊端，限制了淡水養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的升級，因此，分析和解決目前淡水池塘養(yǎng)殖中所面臨的環(huán)境問題，尋求更好的解決措施嗎，推進淡水池塘養(yǎng)殖業(yè)的健康、快速發(fā)展是我們需要密切關(guān)注的問題。下面我們針對傳統(tǒng)淡水養(yǎng)殖中的環(huán)境問題略作分析，并結(jié)合最近產(chǎn)業(yè)研究成果原位修復(fù)技術(shù)和異位修復(fù)技術(shù)來分析下其解決之道。

1.淡水吃糖養(yǎng)殖環(huán)境問題分析

從目前淡水養(yǎng)殖的局面來看，傳統(tǒng)養(yǎng)殖的高密集型所造成的弊端與水體富營養(yǎng)化、氮失衡是造成環(huán)境問題的三大主兇之一。

傳統(tǒng)淡水養(yǎng)殖采用高密度、高投餌率、高換水率進行養(yǎng)殖，對于環(huán)境的危害是巨大的，同時近年因飼料投放問題造成的水體富營養(yǎng)化也是限制淡水池塘養(yǎng)殖行業(yè)發(fā)展的瓶頸。雖然養(yǎng)殖水平隨著技術(shù)研究的突破不斷提升，單位水體的魚載力也在提升，但是魚類代謝與飼料投放的力度也在增加，養(yǎng)殖的高換水率必然會導(dǎo)致污染加重，最終限制行業(yè)本身的深入發(fā)展。我國以圍網(wǎng)養(yǎng)殖和圍欄養(yǎng)殖為主要方式對于水體環(huán)境的污染是很嚴重的，近些年來國家一直在不斷加強對水體環(huán)境污染的治理，實施“退魚還湖”等政策，這些必然會繼續(xù)加重淡水池塘養(yǎng)殖的比率，按照池塘養(yǎng)殖在我國淡水養(yǎng)殖業(yè)中的比重來看，這種潛在的對環(huán)境的污染風險是巨大的，因此，做好淡水池塘養(yǎng)殖問題的環(huán)境污染治理，保護好水體資源與魚類資源，也是淡水池塘養(yǎng)殖業(yè)必須解決的關(guān)鍵問題。

作為池塘養(yǎng)殖面臨的嚴峻環(huán)境問題之一，氮失衡已經(jīng)成為了限制池塘養(yǎng)殖發(fā)展的瓶頸。目前，淡水池塘水體中的含氮量與含磷量都已經(jīng)超出了警戒線指標，但是能夠支持初級生物循環(huán)的有效磷含量卻極低，以上兩種富營養(yǎng)化的物質(zhì)無法溶解于水體，只能吸附在淤泥或被重金屬絡(luò)合，這將加重水體負擔，加重污染，尤其是現(xiàn)在池塘飼養(yǎng)餌料多使用含氮量較高的有機肥，因此，氮失衡已經(jīng)成為了必須面對的重要池塘環(huán)境問題。氮失衡所帶來的危害是內(nèi)外兩個層面的。在內(nèi)部污染方面，會造成魚類體內(nèi)排泄系統(tǒng)和代謝系統(tǒng)失衡，造成過量活動或失去平衡，極易發(fā)生昏迷或死亡現(xiàn)象，這對于依靠產(chǎn)量取勝的淡水池塘養(yǎng)殖來說可謂是致命打擊。在外部污染上，由于高換水率所排放出來的富營養(yǎng)化水體和氮失衡水體，排放到江河湖海中將會加劇大范圍內(nèi)的水體污染，成為大環(huán)境內(nèi)環(huán)境污染的主因，同時對于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和群眾生活造成長期的惡劣影響。因此面對以上這些淡水池塘養(yǎng)殖環(huán)境問題，養(yǎng)殖環(huán)境生態(tài)修復(fù)技術(shù)成為了近些年來的研究熱點與重點。

2.淡水池塘養(yǎng)殖問題解決之道

目前，關(guān)于淡水池塘生態(tài)環(huán)境的修復(fù)研究主要集中在兩個方面，分別是原位修復(fù)技術(shù)和異位修復(fù)技術(shù)。原位修復(fù)技術(shù)也成成為立體修復(fù)，主要是通過在水體環(huán)境中營造立體養(yǎng)殖空間實現(xiàn)對超積累物質(zhì)的吸收和凈化，加強淡水池塘環(huán)境內(nèi)的硝化作用，通過水生植物、蔬菜與細菌的立體分布和作用優(yōu)化水體內(nèi)的生物循環(huán)，同時還能有實現(xiàn)對多種資源的優(yōu)化利用，達到產(chǎn)業(yè)升級，降低排污系數(shù)的目的。異位修復(fù)技術(shù)的重點主要是對養(yǎng)殖水體的凈化處理，提升水體利用和循環(huán)率，降低污染。

篇6

生態(tài)修復(fù)是自從20世紀80年代以來，隨著城市化進程的加快和城市生態(tài)環(huán)境的一步步惡化，慢慢的成為生態(tài)學(xué)一個重要的研究分支。目前，生態(tài)修復(fù)依然是國內(nèi)外各國一個重要的研究熱點，許多國家都近年來由于水體富營養(yǎng)化問題的日益嚴重，大水面圍網(wǎng)養(yǎng)殖、圍欄養(yǎng)殖等的取締及“退魚還湖”等政策的執(zhí)行，使得池塘養(yǎng)殖在中國淡水養(yǎng)殖業(yè)中占有極其重要的地位(Caoetal．，2007)。據(jù)《2010年中國漁業(yè)統(tǒng)計年鑒》數(shù)據(jù)，池塘養(yǎng)殖面積占淡水養(yǎng)殖面積(還包括湖泊、水庫、河溝、稻田及其他養(yǎng)殖面積)的43%(農(nóng)業(yè)部漁業(yè)局，2010)，這一數(shù)據(jù)隨著中國環(huán)境保護政策執(zhí)行力度的加強將會得到大幅度的提高。然而，傳統(tǒng)的池塘養(yǎng)殖本身也不可避免地對周圍環(huán)境產(chǎn)生污染(Peteretal．，1997)。中國的池塘養(yǎng)殖模式發(fā)展于20世紀70年代，至今仍以“進水渠+養(yǎng)殖池塘+排水渠”為主要形式。隨著養(yǎng)殖水平的不斷提高，單位水體的漁獲量也隨之增加，但是大量的飼料投入和魚類代謝產(chǎn)物的積累導(dǎo)致池塘內(nèi)源性污染加重，養(yǎng)殖廢水的排放也大大加劇了周圍水體的富營養(yǎng)化程度。因此，池塘養(yǎng)殖的環(huán)境問題已成為制約中國淡水養(yǎng)殖發(fā)展的重要因素之一(胡庚東等，2011)，池塘養(yǎng)殖環(huán)境生態(tài)修復(fù)技術(shù)的研究日益受到重視。

目前，池塘養(yǎng)殖環(huán)境生態(tài)修復(fù)技術(shù)主要分為兩類，一個是原位修復(fù)技術(shù)(邴旭文等，2001;Lietal．，2007;陳家長等，2010;宋超等，2011)，也可稱為立體修復(fù)。其原理主要是在養(yǎng)殖池塘水體上層通過生物浮床栽種水生蔬菜或其他超積累植物，在水體中層投放生物刷為能夠進行硝化作用的有益微生物提供固著場所，促其大量繁殖，從而進一步增強養(yǎng)殖水體的氮循環(huán)，在水體下層投放螺絲、貝類等水生動物，促進池塘營養(yǎng)物質(zhì)的多級利用等，這些方法的主要目的是為池塘水體中多余的營養(yǎng)物質(zhì)提供新的歸趨，使池塘水質(zhì)得以穩(wěn)定，并進一步降低養(yǎng)殖的產(chǎn)排污系數(shù)。另一個是異位修復(fù)技術(shù)(陳家長等，2007;武俊梅等，2010)，亦可稱為平面修復(fù)。其原理主要是把養(yǎng)殖廢水排出養(yǎng)殖池塘，引入凈化單元對其進行凈化處理，處理后的水也可被循環(huán)用來養(yǎng)魚。就中國目前的池塘養(yǎng)殖生態(tài)修復(fù)技術(shù)的研究進展來看，原位修復(fù)技術(shù)主要以魚-菜共生養(yǎng)殖模式為代表(吳偉等，2008;陳家長等，2010;李文祥等，2011;宋超等，2011)，異位修復(fù)技術(shù)主要以循環(huán)水養(yǎng)殖模式為代表(劉興國等，2010;胡庚東等，2011;Zhangetal．，2011)。本文從池塘水體富營養(yǎng)化的角度，以池塘水體的氮循環(huán)為切入點，評述了這兩種養(yǎng)殖池塘環(huán)境生態(tài)修復(fù)模式。

1池塘養(yǎng)殖的內(nèi)部污染與外部污染氮失衡是池塘環(huán)境問題之一。池塘養(yǎng)殖產(chǎn)生污染主要來源于殘餌和魚體排泄物，根據(jù)池塘養(yǎng)殖水體的氮循環(huán)過程(圖1)可以看出，由于硝化細菌硝化速度很低，而使亞硝酸鹽、銨氮濃度過高;另一方面，浮游生物生長所需要的硝酸鹽含量較少。因此養(yǎng)殖中后期池塘水質(zhì)狀況相對于前期較差。氮失衡對池塘養(yǎng)殖造成內(nèi)部污染和外部污染的影響也是不同的。池塘水體內(nèi)部污染問題主要集中在銨氮和亞硝酸鹽氮，一般在9、10月時濃度達到一個養(yǎng)殖周期的最高值(宋超等，2011)。水體中濃度過高的氨對魚蝦體內(nèi)酶的催化作用和細胞膜的穩(wěn)定性產(chǎn)生嚴重影響，并破壞排泄系統(tǒng)和滲透平衡，導(dǎo)致魚類極度活躍或抽搐，失去平衡，無生氣或昏迷等(Spenceetal．，2001;Randalletal．，2002)。而過高濃度的亞硝酸鹽會導(dǎo)致魚蝦血液中的亞鐵血紅蛋白被氧化成高鐵血紅蛋白，而后者不能運載氧氣，從而抑制血液的載氧能力，造成組織缺氧，魚類攝食能力低甚至死亡(Jensenetal．，2003;Kroupovaetal．，2005)。因此通過加快水體中氮的硝化作用，促進硝酸鹽氮的生成是解決此問題的方法之一。國外的工廠化循環(huán)水系統(tǒng)(recirculatingaquaculturesystem，RAS)中生物過濾器的設(shè)置正是基于此原理，即將氮循環(huán)中硝化作用的模塊引入生物過濾器中進行。雖然總氮無法清除，但硝酸鹽氮對魚類的毒性遠小于前兩者(Martinsetal．，2010)。在可控制的生態(tài)風險范圍內(nèi)(Constableetal．，2003)，池塘養(yǎng)殖對外界環(huán)境造成的污染主要是總氮、總磷等富營養(yǎng)化物質(zhì)的排放。據(jù)第一次全國污染源普查公報的數(shù)據(jù)顯示，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)總氮和總磷的排放量分別為8.21萬t和1.56萬t，分別占總污染源的1.74%和3.69%，占農(nóng)業(yè)污染源的3.04%和5.48%，而漁業(yè)產(chǎn)值占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的9.32%。因此，漁業(yè)單位產(chǎn)值造成的污染相對來講是較低的。

2原位修復(fù)技術(shù)“魚-菜共生模式”與生物絮團技術(shù)的比較魚-菜共生模式是近幾年來池塘原位修復(fù)技術(shù)發(fā)展較為成功的例子之一。其原理正是為池塘水體的氮循環(huán)找到了一個新的歸趨(圖2)，即水生蔬菜。與此原理相似的，還有生物絮團技術(shù)(圖3)(Crabetal．，2007)，該技術(shù)將附加的碳源和過剩的氮轉(zhuǎn)化為生物絮團，并選擇性地為養(yǎng)殖生物提供了新的蛋白來源，提高了飼料的轉(zhuǎn)化效率。比較這兩種原位修復(fù)技術(shù)，前者比后者的操作更加簡單，且經(jīng)濟效益更好。更重要的是，由于土地資源匱乏，中國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨生態(tài)與資源的雙重危機，“魚-菜共生”這項綜合效益較高的有機耕作模式，使種植業(yè)和水產(chǎn)業(yè)在減排和節(jié)約資源的目標下得到了有機的配合與統(tǒng)一(陳家長等，2010)。

3異位修復(fù)技術(shù)———循環(huán)水養(yǎng)殖模式與綜合養(yǎng)魚模式的比較以循環(huán)水養(yǎng)殖模式為代表的異位修復(fù)技術(shù)的結(jié)構(gòu)應(yīng)包括兩部分，一是養(yǎng)殖池塘，另一個是凈化單元(圖4)。養(yǎng)殖池塘基本類似，只是具有養(yǎng)殖品種的差異。而凈化單元各有不同，可以是構(gòu)建的人工濕地(吳振斌等，2006;陳家長等，2007a，2007b;于濤等，2008;武俊梅等，2010a，2010b;胡庚東等，2011)，可以是現(xiàn)有的稻田(陳柏湘，2009)、藕塘(李谷，2010)，也可以是工程化的生物過濾器及其他凈化部件(Crabetal．，2007;Martinsetal．，2010)。該模式基于物質(zhì)循環(huán)理論實現(xiàn)了水資源的循環(huán)利用和養(yǎng)殖廢水的零排放，但也區(qū)別于綜合養(yǎng)魚模式(圖5)(蔣高中，2008)。綜合養(yǎng)魚是以養(yǎng)魚為主，漁農(nóng)牧綜合經(jīng)營及綜合利用的生產(chǎn)形式，具體形式是以牧草作飼料(對于草食性魚類)，以畜禽糞肥水，增加池塘初級生產(chǎn)力，以塘泥作牧草及其他經(jīng)濟作物的基肥，在物質(zhì)循環(huán)中得到綜合養(yǎng)殖經(jīng)濟效益的最大化。而生態(tài)修復(fù)模式更加側(cè)重于氮磷的富營養(yǎng)化物質(zhì)的最終去向。以魚的生長和減排為最終目的。兩者均基于營養(yǎng)物質(zhì)的多級利用和循環(huán)利用。但后者以經(jīng)濟效益為導(dǎo)向，而前者以環(huán)境修復(fù)為導(dǎo)向。#p#分頁標題#e#

4“魚-菜共生”模式和循環(huán)水養(yǎng)殖模式的比較作為一項實用技術(shù)的研究，還需要考慮其可應(yīng)用性。對于循環(huán)水養(yǎng)殖模式，在土地面積、水域面積匱乏的現(xiàn)狀下，很難有大面積的凈化配置。需要對效益進行分析，最終經(jīng)濟效益能否達到對生態(tài)效益的補償，是否有現(xiàn)實意義和經(jīng)濟可操作性，否則不具有現(xiàn)實操作性。而對于“魚-菜共生”模式，養(yǎng)殖與種植的結(jié)合雖然增加了額外的經(jīng)濟效益，也在蔬菜生物量增加的過程中實現(xiàn)了生態(tài)收入，但該模式也很難實現(xiàn)養(yǎng)殖池塘產(chǎn)排污系數(shù)的絕對為零，也就無法實現(xiàn)單個養(yǎng)殖池塘廢水的零污染排放，生態(tài)支出是不可避免要產(chǎn)生的，所以如何實現(xiàn)總體上的生態(tài)收入與生態(tài)支出的平衡是關(guān)鍵，以期在“魚-菜共生”模式下達到池塘養(yǎng)殖生態(tài)補償?shù)钠胶恻c。因此，兩種模式均存在一個面積配置問題，即在循環(huán)水養(yǎng)殖模式下的養(yǎng)殖面積與凈化面積的配置關(guān)系，以及在“魚-菜共生”模式下的水上栽種面積。前者面積配置關(guān)系的研究是為了實現(xiàn)經(jīng)濟支出的最小化，使得經(jīng)濟效益能夠與生態(tài)效益達到平衡，而后者面積配置關(guān)系的研究是為了找到生態(tài)補償?shù)钠胶恻c。

5循環(huán)水養(yǎng)殖模式中養(yǎng)殖面積與凈化面積的合適比例以構(gòu)建人工濕地為例。凈化單元或池塘的設(shè)計要求應(yīng)滿足養(yǎng)殖模塊中在若干池塘同時換水的情況下水體存放的要求，而水體污染物的凈化程度應(yīng)滿足養(yǎng)殖池塘用水的需要，即達到《漁業(yè)水質(zhì)標準》(GB11607-89)的要求。結(jié)合淡水池塘養(yǎng)殖過程中的水質(zhì)管理的一般規(guī)律，如果每次換水0.3m，有1/3的養(yǎng)殖池塘需要換水，凈化池塘的水深設(shè)計為1.5m，則666.7m2凈化池塘可以凈化10000m2養(yǎng)殖池塘，也就是養(yǎng)殖池塘和凈化池塘的面積比為15:1。這應(yīng)當是最基本的物理比例。按養(yǎng)殖池塘所排放的污染物濃度計算。以總氮為例，一般需將其從5mg•L－1降到2.5mg•L－1，則水草對總氮的吸收量應(yīng)為2.5mg•L－1;如果人工濕地中水草的覆蓋率為50%，而水生植物對污染物的吸收值大約為30g•m－2(陳家長等，2010);養(yǎng)殖期間，以基本養(yǎng)殖管理經(jīng)驗，15d換水一次，換水0.3m，有1/3的養(yǎng)殖池塘換水;水生植物的生長周期為4個月，以水生植物的吸收量等于養(yǎng)殖池塘排放的污染物的量為計算標準，則1m2凈化池塘可以凈化7.5m2養(yǎng)殖池塘。該計算結(jié)果只考慮了水生植物對污染物的凈化作用，而沒有考慮凈化池塘中的微生物、藻類，以及凈化池塘的沉降和過濾等作用。按養(yǎng)殖魚類的產(chǎn)排污系數(shù)計算。以養(yǎng)殖草魚為例，還是以水生植物對總氮的去除為目的。以基本養(yǎng)殖管理經(jīng)驗，草魚的養(yǎng)殖周期為200d，養(yǎng)殖池塘水深2m，凈化池塘水草覆蓋率為50%，一般情況下，養(yǎng)殖池塘畝產(chǎn)1500kg;按水產(chǎn)養(yǎng)殖污染源普查結(jié)果，草魚的產(chǎn)排污系數(shù)為10g•kg－1，以水生植物的吸收量等于養(yǎng)殖魚類所產(chǎn)生的污染物的量為計算標準，則1m2凈化池塘可以凈化27.5m2養(yǎng)殖池塘。上述給出的3個池塘循環(huán)水生態(tài)養(yǎng)殖模式凈化池塘和養(yǎng)殖池塘面積之間的關(guān)系式在實際應(yīng)用中可以相互參照使用。首先從物理上考慮，凈化池塘所能承接的水首先必須滿足養(yǎng)殖池塘的一次集中換水量;其次是較為客觀地反映了凈化池塘和養(yǎng)殖池塘面積之間的關(guān)系;而最后一個結(jié)果全面地反映凈化池塘和養(yǎng)殖池塘二者之間的制約關(guān)系，不同的養(yǎng)殖產(chǎn)量、不同的養(yǎng)殖品種都會影響到凈化池塘和養(yǎng)殖池塘面積比例，而提高凈化池塘的凈化能力則可以減少凈化池塘的使用面積，從而提高養(yǎng)殖效益。

篇7

作者簡介：張文（1985―），女，河北正定人，博士研究生，工程師，主要從事污染場地修復(fù)技術(shù)研究。中圖分類號：S15文獻標識碼：A文章編號：16749944（2014）01001803

1引言

目前，出于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和城市環(huán)境改善的需要，國內(nèi)許多城市實施了功能布局優(yōu)化戰(zhàn)略，大量處在城區(qū)的工業(yè)企業(yè)紛紛關(guān)?；虬徇w，其中一些化工、冶金等污染企業(yè)的退役場地并未納入相應(yīng)管理程序，不經(jīng)適當處置便進行土地用途變更，存在極大的環(huán)境安全隱患[1]。正如中國土壤學(xué)專家潘根興所說：“目前我國土壤污染出現(xiàn)了有毒化工和重金屬污染由工業(yè)向農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)移、由城區(qū)向農(nóng)村轉(zhuǎn)移、由地表向地下轉(zhuǎn)移、由上游向下游轉(zhuǎn)移、由水土污染向食品鏈轉(zhuǎn)移的趨勢，逐步積累的污染正在演變成污染事故的頻繁爆發(fā)”。

2013年1月28日，國務(wù)院辦公廳公開[2013]7號文《近期土壤環(huán)境保護和綜合治理工作安排》，文件指出，已被污染地塊改變用途或變更使用權(quán)人的，應(yīng)按照有關(guān)規(guī)定開展土壤環(huán)境風險評估，并對土壤環(huán)境進行治理修復(fù)，未開展風險評估或土壤環(huán)境質(zhì)量不能滿足建設(shè)用地要求的，有關(guān)部門不得核發(fā)土地使用證和施工許可證。經(jīng)評估認定對人體健康有嚴重影響的污染地塊，要采取措施防止污染擴散，治理達標前不得用于住宅開發(fā)。該文件的頒發(fā)，為我國土壤修復(fù)工作指明了方向。

我國土壤修復(fù)行業(yè)還處于起步階段，本論文基于[2013]7號文件，主要從修復(fù)技術(shù)、修復(fù)資金、修復(fù)標準等方向闡明了目前我國在土壤修復(fù)行業(yè)剛剛起步階段所面臨的主要問題。另外，根據(jù)我國土壤修復(fù)行業(yè)現(xiàn)狀，本論文還提出了土壤修復(fù)企業(yè)的發(fā)展方向，以推動該行業(yè)的良性發(fā)展。

2土壤修復(fù)行業(yè)現(xiàn)狀淺析

2.1修復(fù)技術(shù)的局限性及發(fā)展方向

根據(jù)是否移動污染土壤，土壤修復(fù)技術(shù)的技術(shù)路線分為異位修復(fù)和原位修復(fù)。異位修復(fù)是國外早期常用的方法之一，它是將受污染的土壤挖掘之后使用化學(xué)、物理方法清洗、水泥窯焚燒處理及生物反應(yīng)器或預(yù)制床等多種方法治理。原位修復(fù)技術(shù)指在保持現(xiàn)場條件下采用原位氣相抽取技術(shù)、原位生物修復(fù)技術(shù)等直接修復(fù)污染的土壤，針對原位修復(fù)方法，最近幾年還發(fā)展起來原位土壤沖洗技術(shù)、原位電磁波頻率加熱技術(shù)等。與原位修復(fù)技術(shù)相比，異位修復(fù)技術(shù)面臨土壤修復(fù)技術(shù)的場地選址、污染土壤運輸和場地管理以及二次污染的問題，而原位修復(fù)則可避免這些問題，并且修復(fù)成本和維護成本較低，但其缺點是修復(fù)周期較長，適用于不急于開發(fā)的污染地塊修復(fù)[2～4]。

雖然我國處于實驗室中的土壤修復(fù)技術(shù)儲備已超過10年，技術(shù)種類近百種，其中植物修復(fù)、生物修復(fù)、焚燒、氣提修復(fù)技術(shù)研發(fā)比較活躍，但這些技術(shù)大部分還停留在技術(shù)研發(fā)階段，很少有技術(shù)能夠滿足工程應(yīng)用的要求。目前，由于房地產(chǎn)開放商拿地后不堪開發(fā)周期壓力，留給場地修復(fù)企業(yè)的時間一般只有數(shù)月或1～2年，相比國外類似污染地塊的修復(fù)周期短了數(shù)年，因此，在這種現(xiàn)狀下，為了縮短修復(fù)周期，國內(nèi)的場地污染通常都是采用異位處理技術(shù)，這種處理方式成本較高，且挖掘填埋只是考慮到了土壤的挖掘、運輸和填埋費用，并沒有考慮到污染情況跟蹤和環(huán)境風險監(jiān)測等這些昂貴的后續(xù)監(jiān)測成本問題。

因此在上述技術(shù)背景下，為了加強我國土壤修復(fù)行業(yè)技術(shù)實力，豐富技術(shù)儲備，探索適合我國國情技術(shù)發(fā)展道路，[2013]7號文件指出，以大中城市周邊、重污染工礦企業(yè)、集中污染治理設(shè)施周邊、重金屬污染防治重點區(qū)域、集中式飲用水水源地周邊、廢棄物堆存場地等為重點，開展土壤污染治理與修復(fù)試點示范。在長江三角洲、珠江三角洲、西南、中南、遼中南等地區(qū)，選擇被污染地塊集中分布的典型區(qū)域，實施土壤污染綜合治理；有關(guān)地方要在2013年年底前完成綜合治理方案的編制工作并開始實施。今后的污染土壤修復(fù)工程并不局限于單一的某種修復(fù)技術(shù)，可針對污染場地的土壤和污染物的特殊性采用多種方法聯(lián)合的工程技術(shù)示范，從而為污染物成分、污染土壤特性、環(huán)境背景條件相近的場地修復(fù)提供技術(shù)儲備，積累工程經(jīng)驗，從而在保證修復(fù)效果的前提下縮短修復(fù)時間，降低修復(fù)成本。選擇被污染地塊集中分布的典型區(qū)域編制綜合治理方案，實施土壤污染綜合治理，可集中有效、充足的市場資源，完善土壤綜合治理技術(shù)。

2.2修復(fù)資金短缺及籌措可行性

在我國，毒地治理的資金問題也同樣也決定著土壤修復(fù)行業(yè)命運。在國外，如美國、荷蘭等發(fā)達國家，長期實行的是“污染者付費”政策，企業(yè)和土地所有者分別承擔著不同數(shù)額、比例的修復(fù)資金。而在我國，“退二進三”退出城市的大都是老國企，首先，這些企業(yè)在開辦與運營過程中沒有相應(yīng)的環(huán)保付費政策，后期治理資金未得到積累，無法承擔高額的治理費用；另外，這些企業(yè)在搬遷時絕大多數(shù)處于經(jīng)營困難或瀕臨破產(chǎn)狀態(tài)，難以實現(xiàn)利用其運營利潤來支付治理費用，且向土地管理部門出讓地塊所獲得的收益也基本用于支付職工安置費用與企業(yè)搬遷工程費用。因此，“誰污染、誰治理”原則在我國具有一定的局限性，只能針對經(jīng)營狀況良好的國有企業(yè)采用這樣的模式。

在這樣的背景下，“誰投資、誰受益”策略籌集資金便成為最可行的途徑了[2， 5]。對于城市內(nèi)部的污染地塊再利用大致有兩種可能，一種是用于綠地等無利潤公益性地塊建設(shè)，一種是用于有利潤的經(jīng)營性地塊建設(shè)，如商業(yè)及住宅用地建設(shè)。對于公益性地塊建設(shè)，其受益者是公眾，費用來源只能是公共財政，從另一層面來說，造成毒地污染的國企在歷史上其利稅都上繳給國家或地方政府財政且并沒有積累治理資金，因此公共財政也有責任來承擔當前的治理費用。用于經(jīng)營性用途的污染場地再利用，由于有了直接的利潤獲得者，如地方土地儲備部門、房地產(chǎn)開發(fā)商等，其費用由污染場地開發(fā)后受益方支付是較合理可行的。具體的支付方式有兩種：一種是體現(xiàn)在土地出讓金中，由政府的土地儲備部門承擔治理職能，未來即將出讓的地塊不僅要場地凈、權(quán)利凈、還要污染凈；一種是開發(fā)企業(yè)的開發(fā)成本，政府將未治理的毒地出讓，企業(yè)競爭獲得土地后由其開展治理，達到環(huán)保標準經(jīng)過驗收后再進行開發(fā)建設(shè)。對于土地歸屬于國土部門或者經(jīng)營狀況良好的國有企業(yè)，一般采取第一種支付方式，如重慶、蘇州等城市利用國有融資平臺，爭取國家、地方財政專項資金支持或企業(yè)自籌部分資金對其儲備的土地采用先行治理再進行出讓，這種方式要求政府或經(jīng)營狀況良好的國有企業(yè)承擔更多的資金壓力，但是可以縮短開發(fā)周期，提高市場效率。北京、山東等城市一些國有、私營房地產(chǎn)開發(fā)商拿到污染地塊后，自籌資金進行場地修復(fù)待相關(guān)部門驗收后進行環(huán)評及開發(fā)建設(shè)，這樣的出讓后治理方式增加了開發(fā)程序，延長了開發(fā)時間，造成了開發(fā)企業(yè)的經(jīng)濟損失，同時也給某些企業(yè)的囤地行為提供了新的借口[1]。

[2013]7號文件指出：“為了健全投入機制，按照'誰污染、誰治理'的原則，督促企業(yè)落實土壤污染治理資金；按照“誰投資、誰受益”的原則，充分利用市場機制，引導(dǎo)和鼓勵社會資金投入土壤環(huán)境保護和綜合治理。中央財政對土壤環(huán)境保護工程中符合條件的重點項目予以適當支持”。筆者認為政府治理后出讓土地更符合我國的國情，基于我國現(xiàn)行的行政管理職能設(shè)置。國土資源部門應(yīng)聯(lián)合環(huán)境保護部門、工業(yè)和信息化部門、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部門，盡快完善毒地排查及登記并結(jié)合具體污染類型與嚴重程度進行合理的利用規(guī)劃，否則開發(fā)利用之后再進行修復(fù)的成本會大大提高，更重要的是環(huán)境風險不容忽視。另外，在當前我國的土地儲備與出讓制度下，國土資源部門應(yīng)發(fā)揮重要作用，積極籌措資金，組織實施污染場地修復(fù)工作。

2.3標準體系與法律法規(guī)亟需健全

污染場地修復(fù)產(chǎn)業(yè)剛剛興起，城市化進程的加快和對環(huán)境友好型城市的要求對開展專門的污染場地管理提出了迫切的需求。除了技術(shù)局限和資金短缺問題，政策與責任的不明晰也是制約場地修復(fù)行業(yè)發(fā)展的另一大瓶頸。盡管相繼提出的國發(fā)[2011]35號文件、環(huán)發(fā)[2012]140號文件及[2013]7號文件均規(guī)定“被污染場地再次進行開發(fā)利用的，應(yīng)進行環(huán)境評估和無害化治理”，但由于石化、鋼鐵等易造成環(huán)境污染的行業(yè)背景及污染場地本底情況復(fù)雜，環(huán)境評估標準值、土壤修復(fù)標準值等尚未完善。環(huán)保部于2004年和2008年先后了《關(guān)于切實做好企業(yè)搬遷過程中環(huán)境污染防治工作的意見》和《關(guān)于加強土壤污染防治工作的意見》，明確了土壤污染防治的指導(dǎo)原則、基本原則、主要目標和重點領(lǐng)域，提出要把建立健全土壤污染防治法律法規(guī)和標準體系作為重點領(lǐng)域之一，但這一法律法規(guī)和標準體系至今未能建立起來。除目前已和正在征求意見的場地調(diào)查、風險評估、場地修復(fù)、監(jiān)測等技術(shù)規(guī)范外，還有諸如修復(fù)過程控制、施工管理等一系列的規(guī)范和政策也需要編制。目前我國已經(jīng)開展修復(fù)的省市如北京、武漢、沈陽、重慶、和江浙一帶遵循的都是地方環(huán)保部門出臺的標準，國家層面也需要出臺統(tǒng)一標準以便加強行業(yè)管理。

3國內(nèi)修復(fù)企業(yè)面臨的風險及挑戰(zhàn)

3.1市場機遇及挑戰(zhàn)

近年來土壤修復(fù)行業(yè)受到國家和地方政府越來越多的重視，相關(guān)政策的提出和中央資金支持的力度使其具有良好的發(fā)展前景，國外有著豐富經(jīng)驗的外資公司紛紛進入到中國市場，但出于污染場地修復(fù)行業(yè)特殊的數(shù)據(jù)敏感性，主流市場活躍的仍是國內(nèi)科研院所或修復(fù)企業(yè)[6]。此外，從國外引進的技術(shù)和設(shè)備存在本土化適應(yīng)性不高且成本較高的問題，目前也缺少較為成功的案例。作為國內(nèi)修復(fù)企業(yè)，應(yīng)自主研發(fā)適用于本土市場的技術(shù)和設(shè)備，基于擁有的完善的營銷網(wǎng)絡(luò)和豐富的工程管理經(jīng)驗，對其技術(shù)和設(shè)備產(chǎn)品面向市場推廣。遵循優(yōu)勢互補、核心能力增強的原則，有選擇地進行戰(zhàn)略并購或合資合作，從而提高市場影響力與占有率。同時還應(yīng)積極開展國際交流與合作，引進國外先進的技術(shù)與設(shè)備，學(xué)習(xí)并借鑒國外先進的污染場地修復(fù)企業(yè)豐富的市場運營及施工建設(shè)經(jīng)驗。

3.2技術(shù)風險及挑戰(zhàn)

自主技術(shù)易被同行業(yè)仿制，同時隨著污染場地治理技術(shù)領(lǐng)域的不斷更新，會產(chǎn)生多種新的技術(shù)手段，將給企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新提出更高的要求，對此，需要修復(fù)企業(yè)在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上不斷進行探索與創(chuàng)新。針對同類技術(shù)和產(chǎn)品的挑戰(zhàn)，根據(jù)污染場地的不同土壤和污染物特性，以及治理要求細化修復(fù)技術(shù)方案，研發(fā)和儲備各種處理工藝，提高污染土壤治理設(shè)備的加工能力，通過成套技術(shù)的研發(fā)改進，實現(xiàn)污染土壤的全程無害化處理。在有效實現(xiàn)多種復(fù)雜場地一站式修復(fù)的同時，降低治理成本。針對有可能會出現(xiàn)的新的技術(shù)挑戰(zhàn)，提出并完善以市場為導(dǎo)向的技術(shù)創(chuàng)新體系，加強技術(shù)中心與戰(zhàn)略市場部門的互動，充分發(fā)揮技術(shù)集成業(yè)務(wù)對市場開拓的拉動作用，進一步加大各類技術(shù)型、管理型人才的引進和培育，打造一支專業(yè)化和高層次的科技人才隊伍。另外，進一步加強與國內(nèi)外科研院所及國際知名環(huán)保企業(yè)的密切技術(shù)合作，通過不斷引入先進的技術(shù)手段完善企業(yè)的技術(shù)體系，不斷提高企業(yè)創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用能力，保持企業(yè)在污染場地治理行業(yè)的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢。

3.3經(jīng)營風險及挑戰(zhàn)

污染場地修復(fù)行業(yè)屬于朝陽產(chǎn)業(yè)，未來市場經(jīng)營格局的改變，也將給國內(nèi)修復(fù)企業(yè)帶來管理模式、經(jīng)營思路的挑戰(zhàn)。努力創(chuàng)造吸引和留住優(yōu)秀人才的良好環(huán)境，進一步提高核心技術(shù)人才的薪酬和福利待遇，用股票期權(quán)等長期激勵形式，保持和培養(yǎng)一支國際一流的研發(fā)與技術(shù)人才隊伍。通過簽署技術(shù)保密協(xié)議、建立知識管理系統(tǒng)等方式持續(xù)提高技術(shù)創(chuàng)新能力的同時，有效地減少人才流失所導(dǎo)致的技術(shù)風險。

4結(jié)語

篇8

【關(guān)鍵詞】人工浮島，主動式人工浮島，治理，污染水體，水體修復(fù)

1 人工浮島概述

人工浮島又稱人工浮床、生態(tài)浮床、生態(tài)浮島，是一種由人工設(shè)計建造的漂浮在水面上供植物、動物和微生物生長、棲息、繁衍的生物生態(tài)設(shè)施[l]。通過植物根系的過濾、吸收、吸附作用和根系生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)轉(zhuǎn)化途徑，削減水體中的氮、磷、有機物等營養(yǎng)物質(zhì)，并以收獲植物體的形式將其搬離水體，從而達到凈化水質(zhì)的效果，同時又為生物（鳥類、魚類）創(chuàng)造了生息空間從而增加物種多樣性，又可以營造水上景觀。

人工浮島是一種具有凈化污染、修復(fù)生境、恢復(fù)生態(tài)、改善景觀等多種功能的原位生態(tài)修復(fù)技術(shù)，而且還具有施工簡單、工期短、造價低、不耗能、運行管理容易等優(yōu)勢，在污染水體的綜合治理中具有良好的推廣應(yīng)用前景。

2 人工浮島技術(shù)原理

人工浮島對水體的生態(tài)修復(fù)技術(shù)原理有以下幾點：

（1） 對有機污染物的去除。主要有以下3個途徑：Ⅰ.較大的不溶性有機顆粒團經(jīng)植物根系截留，可部分被微生物降解；Ⅱ.污水中的可溶性有機物可被植物根系表面的生物膜吸附、吸收和代謝作用降解；Ⅲ.通過對植物收割將新的有機體從水體中去除。系統(tǒng)中有機物的去除主要是微生物的好氧降解作用，即浮島系統(tǒng)的水生植物通過莖和根向其根區(qū)輸送氧氣，從而使根區(qū)附近變?yōu)楹醚醐h(huán)境，有利于微生物對水體中有機物的好氧分解，以達到降低水體化學(xué)需氧量（COD），生化需氧量（BOD）的目的。

（2） 對氮、磷的去除。氮的去除主要是經(jīng)過系統(tǒng)中微生物的硝化與反硝化作用后成為氣態(tài)化合物進入大氣；也有一部分無機氮作為植物生長過程中不可缺少的物質(zhì)被植物吸收攝取，并同化為自身的結(jié)構(gòu)組成物質(zhì)（蛋白質(zhì)和核酸等）。磷也是植物必需的營養(yǎng)元素，磷的去除主要是植物的吸收和微生物的同化以及聚磷菌的過量攝磷作用。

（3） 對重金屬的去除。環(huán)境中的重金屬和一些有機物并非是植物生長所需要的，達到一定程度后具有毒害作用，對于此類化合物，一些植物也演化出了特定的生理機制使其脫毒，并能對重金屬進行吸收、富集，從而具有一定的去除水體重金屬污染功能。通常是通過鰲合和區(qū)室化等作用[2]來耐受并吸收富集環(huán)境中的重金屬，這種機制也存在于許多水生植物中，使許多水生植物可大量富集水中的重金屬[3]。

（4） 抑制藻類的生長。高等水生植物和藻類在營養(yǎng)物質(zhì)和光能的利用上是競爭者，前者個體大，生命周期長，吸收貯存營養(yǎng)物質(zhì)的能力強，因此與藻類競爭吸收水體中的氮磷物質(zhì)時處于優(yōu)勢地位，從而使藻類缺少營養(yǎng)而死亡。有些植物通過根部向水體中釋放化感物質(zhì)，通過化感作用或克藻效應(yīng)抑制有害水藻的生長，從而凈化水環(huán)境，可有效防止水華或者赤潮的發(fā)生。

3 主動式人工浮島技術(shù)

微生物對有機物的降解主要是好氧降解，可見系統(tǒng)中溶解氧含量與有機物的去除密切相關(guān)。另外，系統(tǒng)中氧含量也是影響氮和磷凈化效果的關(guān)鍵因素。由于系統(tǒng)中植物根系周圍形成了許多好氧、缺氧、厭氧小區(qū)，使得硝化和反硝化作用同時進行。硝化作用是在好氧條件下進行的，反硝化作用則在厭氧條件下進行，而且硝化作用是反硝化作用進行的前提和基礎(chǔ)，增加溶解氧有利于系統(tǒng)對氮的去除。增加植物根系附近介質(zhì)中的溶解氧，可以有效地增強根系微生物的代謝作用，使嗜磷菌的呼吸代謝活動加強，對磷的降解吸收起到一定的促進作用。所以提高系統(tǒng)中溶解氧含量，能提高系統(tǒng)的凈化效能。

水生植物的根系雖然很多，但在修復(fù)較深水體時卻有些不足。水生植物根系僅能達到較淺區(qū)域，并對較淺區(qū)域進行較好的修復(fù)作用，而對深層水體中污染物的凈化效果較慢，所以生態(tài)浮床在修復(fù)較深水體時可能會出現(xiàn)污染物分區(qū)現(xiàn)象。運用水體循環(huán)技術(shù)，使淺層水體和深層水體形成環(huán)流，有利于提高水體深層污染物的凈化效果。

針對人工浮島以上的問題，提出了一個解決方案--主動式人工浮島技術(shù)，將人工浮島與水體充氧和水體循環(huán)技術(shù)相結(jié)合，人工營造一個水生植物、水生動物、微生物良好的生長環(huán)境，大大提高人工浮島的水質(zhì)凈化能力，將水質(zhì)凈化與水面的人工浮島有機結(jié)合。

3.1主動式人工浮島技術(shù)特點

采用人工曝氣的方式向水體充氧，加速水體復(fù)氧過程，以提高水體中溶解氧含量，增強水體中好氧微生物的活力，使水體中的污染物質(zhì)得到凈化，以改善水質(zhì)。另一方面直接利用曝氣制造循環(huán)流，攪動水流，加快水體傳質(zhì)，提高水體液面更新速率，提供充氧效率，從而改善微生物生長環(huán)境，實現(xiàn)高效的原位生物降解；曝氣形成環(huán)流，有利于凈化后水體與污染水體的交換，有利于淺層水體與深層水體的交換，擴大系統(tǒng)有效的凈化面積。

傳統(tǒng)的機械曝氣方法如固定的充氧站、水下設(shè)置曝氣充氧機[4]等，能有效控制和延緩水體富營養(yǎng)化。但曝氣設(shè)施存在能耗高、充氧效率低、運行費用高等問題。同時，近年太陽能等綠色能源的應(yīng)用快速發(fā)展，大部分自然水體表面水域開闊，陽光照射條件良好，非常適合于利用太陽能光伏發(fā)電進行能源供給。通過懸浮載體將太陽能發(fā)電系統(tǒng)利用于人工浮島中，直接將太陽能轉(zhuǎn)化為電能為曝氣系統(tǒng)供電，無需外界能源輸入，無二次污染，節(jié)能降耗，提高能源利用效率，在能源自給的同時實現(xiàn)水體修復(fù)的目標。

3.2主動式人工浮島的組成

主動式人工浮島由人工浮島降解系統(tǒng)，曝氣充氧循環(huán)系統(tǒng)和太陽能發(fā)電系統(tǒng)三大部分組成。

3.2.1 人工浮島降解系統(tǒng)

人工浮島降解系統(tǒng)由浮島單元拼接組合而成，浮島單元內(nèi)部種植水生植物，浮島單元水下部分增加填料，整體環(huán)繞于曝氣充氧循環(huán)系統(tǒng)，通過植物和微生物的共同作用，實現(xiàn)水體修復(fù)目的。

3.2.2 曝氣充氧循環(huán)系統(tǒng)

曝氣充氧循環(huán)系統(tǒng)由空氣泵、曝氣盤、導(dǎo)流裝置等部分造成。浮島系統(tǒng)為曝氣充氧循環(huán)系統(tǒng)提供浮力。空氣泵壓縮的空氣通過導(dǎo)氣管進入曝氣盤，然后以微小氣泡的形式釋放到深層水體中，與其混合，增加水體溶氧量，水氣混合后的液體因密度減少而在導(dǎo)流筒內(nèi)垂直上升到達淺層水體，同時深層水體因?qū)Я魍矁?nèi)的壓力減少而被不斷吸入到導(dǎo)流筒內(nèi)，形成一個以壓力差為動力的循環(huán)流，提高供氧效率和水體凈化效果。

3.2.3 太陽能發(fā)電系統(tǒng)

太陽能發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池板、控制器、蓄電池、支架等部分組成，為曝氣充氧循環(huán)系統(tǒng)提供電力支持。浮島系統(tǒng)承載太陽能發(fā)電系統(tǒng)，電池板安裝在浮島面上。陽光充足的白天，太陽能電池板通過控制器向蓄電池供電并帶動空氣泵工作，夜間或陰雨天則蓄電池放電帶動空氣泵工作。另外還可以利用時間控制器控制曝氣充氧循環(huán)系統(tǒng)的運行狀態(tài)。有效維持水體溶解氧水平，促進微生物代謝，強化水體凈化能力效果。

4 結(jié)語

主動式人工浮島基于水體原位修復(fù)的概念，通過集約化組合的方式構(gòu)建立體式的生物體系，使污染水體在植物、動物、微生物的協(xié)同作用下，實現(xiàn)水體快速修復(fù)，利用太陽能供能強化曝氣和水體循環(huán)，大大提高人工浮島的水質(zhì)凈化效率。該設(shè)備能直接安置于需要治理的水體上、結(jié)構(gòu)簡潔、安裝簡便、自動運行、造價低、無需外界能源供給，運行成本低、無二次污染，與水體景觀和諧共處，技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)勢明顯。

參考文獻：

[1] 谷勇峰，李梅，陳淑芬，劉連江，王翠彥.城市河道生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究進展[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2013，38（4）：25-29.

[2] 王劍虹，麻密.植物修復(fù)的生物學(xué)機制[J].植物學(xué)通報，2000，17（6）：504-512.

篇9

1背景

目前，許多疾病都會導(dǎo)致患者的臟器衰竭，但可移植的器官源卻異常稀缺，世界上等待器官捐獻的患者數(shù)以百萬計。僅僅在中國，腎臟移植的需求量就達到了十萬的數(shù)量級，肝臟移植的市場需求量更是達到了百萬級，其它器官的需求也較大，但是真正獲得所需器官移植的患者少之又少。當前，器官移植的主要對策是從一個生命體轉(zhuǎn)向另一個生命體，很多情況下往往因免疫排異反應(yīng)造成不可用；另一種方法是使用動物臟器，但是往往涉及到倫理問題。生物技術(shù)行業(yè)敏銳地意識到生物3D打印技術(shù)的潛力，快速增長的3D打印機有望在未來全面解決器官移植供求嚴重失衡的問題。在不久的將來，也許在患者床邊就能打印出仿生耳或者是人體的簡單器官，無需等待，即刻修復(fù)自我。那些在漫長地等候著器官移植的患者名單將徹底消除。

2概念

生物3D打印機是一種基于電腦編程技術(shù)的，精確控制生物材料、細胞以及其他生物因子在3D骨架上的分布、相互作用以及分化等生理過程的生物組織打印技術(shù)，最終創(chuàng)造出在功能上可以替代生物器官與組織的具備生物活性的有機體。目前，生物3D打印的應(yīng)用平臺主要有鐳射(Laser-based)，噴繪(Inkjet-based)和擠制(Extrusion-based)這三種平臺。通過整合醫(yī)學(xué)、工程學(xué)、電子信息學(xué)、生物學(xué)等多個學(xué)科的相關(guān)知識，生物3D打印技術(shù)已能打印出可完全代替人體器官或組織的可移植的生物制品。

3行業(yè)最新進展

4技術(shù)條件

利用3D打印技術(shù)人工創(chuàng)造可正常工作的器官需要三個必要的條件：細胞(cell)、支架(scaffold)以及誘導(dǎo)條件(induction)。

(1)細胞

這是生物3D打印的前提條件，必需在保證細胞生物活性的同時，精準地從打印機噴頭中滴出包裹細胞的液滴。細胞的分布密度和位置對于生物3D打印機成功打印生物組織至關(guān)重要，另外還要保證無菌環(huán)境。

(2)支架

支架模擬了目標器官的骨架，細胞通過依附支架而準確分布并最終構(gòu)成三維立體的生物器官或組織。該支架必須是無毒的、可生物降解的、不引起并發(fā)癥的且適宜細胞增殖的生物制品。支架的密度、細胞排布機理等問題都亟待解決。

(3)精準誘導(dǎo)條件

該條件的確定是打印器官的最大難點。眾所周知，組織器官都由多種功能細胞構(gòu)成且一直處于動態(tài)變化中。將一些細胞固定到支架上構(gòu)成器官沒有生物意義，成熟細胞不能重新編程獲得新功能。因而目前的生物3D打印機多構(gòu)建干細胞支架。隨之而來的問題是干細胞分化的誘導(dǎo)問題。該問題復(fù)雜、涉及面廣，細胞受臨近干擾、細胞環(huán)境、化學(xué)信號、物理信號等多種因素的影響。

5技術(shù)難題

成功將生物3D打印技術(shù)應(yīng)用到醫(yī)療行業(yè)必須克服以下幾個技術(shù)難題：

(1)細胞技術(shù)

不同的組織器官由多種不同的且功能特異的細胞構(gòu)成。該細胞的體外分離培養(yǎng)至關(guān)重要，必需保證所有組成細胞都能在生物3D打印機中維持自身良好的生物活性。細胞分離、培養(yǎng)以及增殖等基礎(chǔ)技術(shù)的提高有助于生物3D打印技術(shù)的發(fā)展。

(2)生物材料

人體不同的組織器官有其獨特的物理學(xué)特性。例如皮膚柔軟，而骨組織堅硬。因此，對于不同組織的3D打印需要選擇與組織特性相對應(yīng)的生物材料，并且這些材料不能干擾所選擇細胞的生物活性和功能。同時所選材料必須能通過生物3D打印系統(tǒng)進行操控。

(3)血管系統(tǒng)

大部分組織器官都通過血管系統(tǒng)提供營養(yǎng)物質(zhì)并排除廢棄物，只有足夠的新鮮血液才能使器官保持良好的生命活力。然而當前的生物3D打印技術(shù)還不能打印出與哺乳動物血管系統(tǒng)功能相當?shù)奶娲?，也沒有實現(xiàn)血管系統(tǒng)融入3D打印的機體中。

(4)誘導(dǎo)技術(shù)

人體器官是一個動態(tài)平衡的有機生物體，它不斷地發(fā)生新老細胞的替換，機體卻始終維持相同的外形與功能。那么用于3D打印器官的干細胞，在細胞噴灑和分化上需要特定的誘導(dǎo)條件，如何設(shè)定該條件是急需解決的問題。

(5)原位生物

3D打印技術(shù)該技術(shù)是一種基于三維掃描技術(shù)研發(fā)的在患者傷口原位處直接打印細胞的3D打印技術(shù)。該技術(shù)的核心是精確地三維掃描技術(shù)、編程技術(shù)以及防污染技術(shù)。如何能快速精確地掃描患者傷口同時不造成傷口污染是目前難以解決的問題。

6 3D生物打印行業(yè)的產(chǎn)品

(1)打印生物有機物

標準噴墨打印機的液滴大小基本與人類細胞大小相當，利用打印機，使用生物元素分子作為打印使用的油墨，人們可以快速打印出一系列的生物有機物。

(2)打印血管系統(tǒng)

隨著醫(yī)療影像云平臺、生物油墨技術(shù)以及水性生物紙技術(shù)的進一步的革新以及“生物磚”技術(shù)的發(fā)明，人們利用生物3D打印技術(shù)實現(xiàn)了血管系統(tǒng)的打印。該系統(tǒng)主要含三種成分，膠原蛋白構(gòu)成的支架、心肌細胞和內(nèi)皮細胞。無論是器官還是組織都離不開血管系統(tǒng)，該成果極大地促進了器官打印時代的到來。

(3)打印可再生骨架與骨骼

打印人類骨骼的生物3D打印機為骨質(zhì)壞損患者帶來了希望。骨骼打印機主要含有包裹組織細胞的生物墨水以及由纖維蛋白和膠原蛋白水凝膠組成的支持支架。該打印機還可以打印出新的生物材料，例如可生物降解的聚合物、人體骨骼、牙齒，并應(yīng)用于牙齒和骨的修復(fù)中。

(4)打印人類軟骨

3D打印機成功打印人類軟骨。據(jù)統(tǒng)計，8000-10000個孩子中會出現(xiàn)一名耳朵畸形的兒童。小耳畸形是一種先天性畸形病，其耳朵沒有完全發(fā)育。生物3D打印技術(shù)可以為患該疾病的兒童量身定做耳朵。

(5)打印人工腎臟

迷你腎臟研發(fā)成功。本質(zhì)上，它是一種透析設(shè)備，可以模擬腎臟的功能，可排出人體中的代謝廢物、水和無機鹽。該臟器僅易拉罐大小，由外殼、微芯片控制的過濾器，以及活體腎臟細胞組成。該迷你腎臟含有15個芯片，控制物質(zhì)過濾進程，腎臟細胞可直接利用患者體內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)。

(6)打印皮膚組織

3D打印機未來實現(xiàn)皮膚修復(fù)。該療法利用原位生物3D打印技術(shù)在病人傷口處直接打印皮膚組織以達到完美修復(fù)的目的。利用三維成像技術(shù)掃描患者傷口，并形成3D空間圖像，利用設(shè)計程序，控制噴灑到傷口上的皮膚細胞、凝固劑以及膠原蛋白這三者的比例、密度以及位置等條件。

7市場價值

據(jù)industryarc的研究報告提示(2014)，在全球醫(yī)療保健行業(yè)中，3D打印技術(shù)的市場價值為4.87億美元。該市場預(yù)計年增長率將達到18.3%。

3D打印技術(shù)越來越受到全球醫(yī)療市場的傾慕。自2014年開始，歐美醫(yī)療行業(yè)越來越多地應(yīng)用3D打印技術(shù)。歐美地區(qū)對該技術(shù)的投資也逐年增加，歐美生物3D打印市場處于高速增長期。歐美政府部門也看好該技術(shù)的發(fā)展。近年來，亞太地區(qū)對于該技術(shù)的投資也有顯著的增長。

8發(fā)展前景

(1)縮短手術(shù)時間

生物3D打印技術(shù)可以打印出模擬人類真實組織和器官的替代品，醫(yī)生手術(shù)前可以利用該替代品反復(fù)練習(xí)手術(shù)，選擇更為準確的工具并不斷排除各種突況，從而促進手術(shù)的成功，并縮短手術(shù)時間。

(2)再生醫(yī)學(xué)的光明

生物3D打印技術(shù)將開啟新的醫(yī)療時代。器官移植無需等待，生物3D打印技術(shù)為病人提供新的專有的臟器以替換舊的病變的器官，從而使整個身體返老還童、治療重大疾病。這一技術(shù)極大的助益于慢性器官衰竭患者的治療，減少了排斥反應(yīng)，并解決了供體器官短缺問題。協(xié)同納米技術(shù)、基因工程技術(shù)，生物3D打印技術(shù)將無限延長生命壽命。

(3)整容行業(yè)的應(yīng)用

生物3D打印技術(shù)在整容產(chǎn)業(yè)有巨大的應(yīng)用潛力。例如，對于皮膚燒傷損壞的病人可通過原位打印技術(shù)進行傷口修復(fù)；人們可以從網(wǎng)絡(luò)上下載一個面部掃描圖并把它打印到自己臉部以實現(xiàn)整容的目的；人們還可以將自己不同年輕時的照片存儲下來，任何時候都可以將自己年輕的面孔打印下來，永葆青春不再是一個不可實現(xiàn)的美夢。

(4)生物3D打印技術(shù)將成為未來醫(yī)療行業(yè)的主流技術(shù)

3D在人體器官方面的治療和修復(fù)方面，如再生醫(yī)學(xué)，移植手術(shù)，手術(shù)規(guī)劃，將會占據(jù)重要的位置?？梢源蛴а艿慕M織，低成本的義肢，藥物，量身定做的傳感器，骨骼，心臟膜瓣，耳朵軟骨，醫(yī)療器械，頭蓋骨，腫瘤模型，眼睛，合成皮膚，器官等。

(5)生物3D打印技術(shù)將改革藥物開發(fā)臨床途徑

有了生物3D打印技術(shù)，研發(fā)藥物的藥效檢測以及毒性檢測不再需要實驗動物，可以使用打印的器官或組織代替。該方法更為精確的檢測藥物的效力與影響，完全可以模擬藥物在人體內(nèi)部的情況，且減少了實驗動物的使用，有利于動物保護。

篇10

【關(guān)鍵詞】微生物；污水處理；污泥減量

前言

水環(huán)境問題是全球的熱點問題之一，　污水污泥處理則是改善水環(huán)境的核心任務(wù)?！‰S著人們對生態(tài)環(huán)境重視程度的提高，　使用微生物修復(fù)的方法治理污水污泥越來越受到人們的關(guān)注。

一、關(guān)于微生物種群研究

1、除磷細菌。污水污泥中磷含量的多少是衡量其污染程度的主要指標，　除磷細菌則可實現(xiàn)生物除磷，　從而凈化污水污泥。

2、硝化細菌。借助異養(yǎng)微生物，污水污泥通過氨化作用產(chǎn)生氨，之后由硝化細菌、亞硝化細菌氧化成亞硝酸、硝酸形成硝酸鹽，從而起到了“解毒作用”。硝化細菌在污水處理、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域具有極其重要的作用，成為近年來世界研究的熱點，其中變形桿菌的　亞綱幾乎已經(jīng)成為微生物生態(tài)學(xué)的模式系統(tǒng)。

3、絲狀細菌

絲狀細菌作為污泥絮體的骨架，表面附著菌膠團細菌，形成結(jié)構(gòu)緊密、沉降性能良好的污泥絮體，具較高的凈化效率；另一方面，絮體尺寸增大到某一臨界值后，絲狀菌伸展出來，顯著影響絮狀活性污泥的沉降性（污泥膨脹）或引起生物量變化和泡沫形成（污泥發(fā)泡），從而嚴重影響活性污泥的處理效率。

4、白腐真菌。白腐真菌為生物界中一類奇特的絲狀真菌，腐生在樹木或木材上，能夠降解木質(zhì)素而導(dǎo)致木質(zhì)腐爛，一定程度上排除了地球生物圈中碳素循環(huán)的障礙。白腐真菌能夠通過產(chǎn)生胞外氧化酶------木質(zhì)素過氧化物酶、錳過氧化物酶和漆酶等，直接參與各種難降解有機污染物和毒性物質(zhì)的降解。這種獨特的降解能力和降解機制，多年來一直受到世界各國科學(xué)界以及工業(yè)界的高度重視。

二、有關(guān)機理研究

1、一般機理。微生物對各種污染物的降解在污水處理系統(tǒng)中起著非常重要的作用，微生物對有機污染物的降解歸根結(jié)底是通過其分泌的酶來完成的，直接采用酶進行有機污染物的降解比微生物修復(fù)更具優(yōu)勢。從自然界篩選馴化獲得的土著菌，其降解污染物的酶活性往往有限，酶作用的專一性使得微生物對有機污染的降解局限于一種或結(jié)構(gòu)相似的幾種化合物。依照目前的科學(xué)水平，僅能分離出極少部分的環(huán)境微生物；同時，污染物在自然環(huán)境中的生物降解，多數(shù)不是由單一微生物所能完成的，需要微生物生態(tài)系統(tǒng)的協(xié)同合作。因此，研究微生物基因表達的差異與特征，有助于進一步完善對生物修復(fù)機理的研究。

2、微生物除磷機理。在污水微生物除磷過程中，幾乎不產(chǎn)生磷酸鈣沉淀。污水除磷的本質(zhì)是通過除磷菌過量攝取廢水中的磷，以聚磷酸鹽的形式積累于胞內(nèi)，然后，作為剩余污泥排出。微生物除磷工藝分為連續(xù)式和間歇式（序批式）二類，所采用的方法大多為活性污泥法。

3、微生物脫氮機理。在氮的去除過程中，硝化和反硝化是微生物的主要去除機制，通過氨氮的揮發(fā)作用去除氮素是一個次要機理。微生物脫氮是指污水中的含氮有機物，在微生物處理過程中被異養(yǎng)型微生物氧化分解，轉(zhuǎn)為氨氮，然后由自養(yǎng)型硝化細菌將其轉(zhuǎn)化為NO3-并進一步還原轉(zhuǎn)化為N2，從而達到脫氮的目的。

三、有關(guān)措施研究

1、投加微生物進行水體修復(fù)。投加微生物修復(fù)可分為原位生物修復(fù)和異位生物修復(fù)。原位生物修復(fù)是指污染水體不經(jīng)輸送，在其原位進行處理。其主要處理方法有：一是投加菌種強化生物修復(fù)。該技術(shù)直接向遭受污染的水體接入外源的污染物降解菌，同時提供這些細菌生長所需的營養(yǎng)。在水體中加入微生物其實是對自然界恢復(fù)能力和自凈能力的一種強化，當水體中缺乏有效降解吸收污染物的物質(zhì)時，加入的菌種恰好能加強水體污染物的去除效果。二是添加營養(yǎng)物激活劑或無毒表面活性劑強化水體修復(fù)。水體中的營養(yǎng)物缺乏時會嚴重限制水體環(huán)境中微生物污染物的降解，而向水體投加營養(yǎng)鹽可以提高微生物的代謝能力，使微生物更好地發(fā)揮作用。異位生物修復(fù)則需將被污染物質(zhì)通過某種途徑從污染現(xiàn)場運走，便于對修復(fù)過程進行控制。因此，異位生物修復(fù)有調(diào)控和優(yōu)化處理的特點，但這種運輸可能會增加費用，導(dǎo)致修復(fù)成本提高。目前異位生物修復(fù)治理多用在黑臭河水的凈化處理上，即將黑臭河水用泵輸入置于河邊的生物反應(yīng)器中進行凈化處理，然后再將處理后的水送回河道。

2、生物膜修復(fù)。生物膜修復(fù)是依靠附著在固體表面濾料介質(zhì)上生長繁殖的微生物來凈化有機物的好氧處理方法。微生物能附著在固體介質(zhì)表面上，對水質(zhì)變化適應(yīng)性強，并且處理效率高（因為附在上面的微生物種類較多），降解產(chǎn)物污泥量少。與傳統(tǒng)的活性污泥法相比，生物膜法具有操作方便、剩余污泥少、抗沖擊負荷和適用于小型污水處理等特點，但也存在不足，如需要較多的填料和支撐結(jié)構(gòu)，容易產(chǎn)生厭氧等。

3、生物捕食的污泥減量化。微生物在城市污泥處理中的利用主要是污泥前置減量微生物處理。其方法是通過增加微生物在反應(yīng)池中的濃度，利用原生動物和后生動物的捕食作用減少污泥量；在復(fù)雜的污水處理系統(tǒng)中有種群豐富的微生物，通過發(fā)展高級生物形成較長的食物鏈，使能量從低級生物（細菌）傳遞到高級生物（原生動物和后生動物），通過生物間的不完全轉(zhuǎn)化，微生物數(shù)量、能量得以減少，使得產(chǎn)生的污泥量減少。

4、微生物減量工藝改革技術(shù)。一是OSA（好氧沉淀缺氧）工藝。OSA工藝是將二沉池的污泥經(jīng)過一個污泥厭氧池后，全部回流進入污水處理前端的好氧池，這樣不僅增加了好氧池中的微生物濃度，提高出水質(zhì)量，同時極大地減少了剩余污泥的產(chǎn)生量。在OSA工藝中，一般是將膜生物反應(yīng)器（MBR）和OSA工藝結(jié)合使用。通過對膜進行曝氣，增加膜附近的擾動度和物質(zhì)的傳遞，利用膜的阻截代替?zhèn)鹘y(tǒng)重力沉降，使微生物群滯留和分離，并且有效控制污泥的穩(wěn)定性。因此，水力停留時間（HRT）和固體停留時間（SRT）完全分離，延長了污泥齡，得到低剩余污泥產(chǎn)量和高可溶性污染物去除效率，污泥產(chǎn)量可以減少28%～68%。OSA還可以硝化-反硝化脫氮，若在沉淀池中加入絮凝劑還能同時除磷。污泥衰解可以認為是在OSA系統(tǒng)中，保持厭氧區(qū)較低的低氧化還原電位（ORP）有助于污泥的自腐解，不但能夠使污泥衰解達到減量化，而且也可以使COD的去除率和污泥的沉淀性能大大改善。二是Cannibal工藝。這項工藝技術(shù)利用側(cè)向交換生物反應(yīng)器，使在好氧反應(yīng)器和厭氧反應(yīng)器的液體混合。在側(cè)溝，受到低DO的限制，液體中兼氧菌占主導(dǎo)，它們降解和代謝好氧菌的殘留物和副產(chǎn)物。當液體返回到好氧區(qū)，好氧菌分解兼氧菌，好氧和兼氧微生物交替作用，將活性污泥破壞，減少活性污泥污水處理系統(tǒng)所產(chǎn)生的污泥量，部分回流污泥直接進入側(cè)向交換生物反應(yīng)器，同時系統(tǒng)不斷選擇低繁殖細菌來分解生物固體，直到固體被完全分解。

四、結(jié)語

不同的氣候帶，由于溫度、濕度、水中溶解氧等差異造成微生物分解差異大。一是溫度、降水變化影響微生物的生長速率，二是氣候變化影響微生物酶活性從而改變污水污泥中有機物的降解速率。當前國內(nèi)外對這方面的研究報道尚少，因此，為了更為廣泛有效地應(yīng)用微生物處理污水污泥，有必要進一步對微生物在不同時空尺度的作用機制進行研究。

參考文獻：