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微生物制劑常見(jiàn)于富營(yíng)養(yǎng)水體的治理工作中，它到底起到了多大作用呢？應(yīng)對(duì)不同的N、P營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，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(fù)中，到底誰(shuí)的角色更重要？一起來(lái)了解下吧~

富營(yíng)養(yǎng)水體特征

水體富營(yíng)養(yǎng)化是指水體接納過(guò)量的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，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(zhì)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(duì)人體健康構(gòu)成危害的現(xiàn)象。

在無(wú)人為因素影響下，水體自身經(jīng)過(guò)幾千年或幾萬(wàn)年會(huì)逐步退化，趨向富營(yíng)養(yǎng)。人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的干預(yù)則將這一進(jìn)程直接壓縮到幾十年甚至幾年之內(nèi)。

水體富營(yíng)養(yǎng)的一項(xiàng)重要表征是藻類大量繁殖。水體中藻類生長(zhǎng)離不開(kāi)碳、氮、磷3 種關(guān)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(huì)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(huì)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(fù)的基本思想是在人為促進(jìn)條件下，通過(guò)提供氧氣，添加氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽，接種經(jīng)過(guò)馴化培養(yǎng)的高效微生物等來(lái)去除污染物質(zhì)。與傳統(tǒng)的物理、化學(xué)修復(fù)技術(shù)相比，微生物修復(fù)技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：費(fèi)用省，僅為傳統(tǒng)環(huán)境工程技術(shù)的30%~50%；環(huán)境影響小，遺留問(wèn)題少，基本無(wú)二次污染；修復(fù)時(shí)間較短，操作者與污染物直接接觸機(jī)會(huì)減少，不致對(duì)人產(chǎn)生危害，對(duì)周圍環(huán)境干擾也較少。

脫N微生物：脫氮過(guò)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(gè)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(jìn)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]。

微生物硝化反硝化作用機(jī)制

除P微生物：目前富營(yíng)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(dòng)桿菌、專性厭氧的脫硫弧菌、假單孢菌、產(chǎn)堿桿菌、黃桿菌、無(wú)色桿菌、微球菌、動(dòng)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(jīng)凝絮作用轉(zhuǎn)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]。

顯微鏡下的芽孢桿菌

微生物 VS 水生植物，誰(shuí)主導(dǎo)著水體凈化？

參考金樹(shù)權(quán)等[2]發(fā)表的文章，在沉水植物-微生物構(gòu)建的體系中，微生物在水體N、P的削減中起著中堅(jiān)力量。

不同沉水植物對(duì)N、P的直接吸收貢獻(xiàn)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(xiàn)率為22.5%~29.9%和10.1%~20.6%。

注：沉水植物直接吸收貢獻(xiàn)率通過(guò)計(jì)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(xiàn)率通過(guò)計(jì)算CK處理的氮、磷去除率獲得；

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

由表可見(jiàn)，雖然沉水植物通過(guò)直接吸收氮、磷占水質(zhì)TN、 TP去除率的比例不高，但通過(guò)促進(jìn)植物體吸附、 改善生境提高水體微生物轉(zhuǎn)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(yīng)用

微生物與水體污染物去除率密切相關(guān)，對(duì)污染物的去除有良好的促進(jìn)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(qiáng)化處理系統(tǒng)穩(wěn)定、高效為目標(biāo)，在水體修復(fù)領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。

早在1992 年，美國(guó)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(fù)及潮汛去除。近幾年，美國(guó)生態(tài)實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的液可清(ACF32) (Aqua Clean ACF32)是一種由32 種專性活菌構(gòu)成的混合微生物制劑，已獲得美國(guó)環(huán)保局、衛(wèi)生部和農(nóng)業(yè)部的認(rèn)證，在美國(guó)等國(guó)家已有許多成功應(yīng)用。

國(guó)內(nèi)，王麗風(fēng)、鄧柳等[3]通過(guò)應(yīng)用液可清制劑對(duì)受污染的昆明城市西南部西壩河進(jìn)行修復(fù)，試驗(yàn)結(jié)果表明：投加液可清制劑 3 周后，修復(fù)河段內(nèi)的BOD5、總氮、總磷和濁度分別下降 43.9%、46.3 %、25.5%和 43.6%。國(guó)內(nèi)一些企業(yè)也推出了技術(shù)相對(duì)成熟的微生物菌劑并在市場(chǎng)上得到推廣。

微生物制劑雖在水生態(tài)修復(fù)中起到了較大作用，但在黑臭水體或者富營(yíng)養(yǎng)水體治理中，因?yàn)槿鄙傥⑸镞m宜的生存環(huán)境和穩(wěn)定的附著條件，修復(fù)效果很難持久，常作為應(yīng)急或輔助措施，結(jié)合其他工程措施共同開(kāi)展治理。

微生物脫氮除磷

微生物修復(fù)的基本思想是在人為促進(jìn)條件下，通過(guò)提供氧氣，添加氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽，接種經(jīng)過(guò)馴化培養(yǎng)的高效微生物等來(lái)去除污染物質(zhì)。與傳統(tǒng)的物理、化學(xué)修復(fù)技術(shù)相比，微生物修復(fù)技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：費(fèi)用省，僅為傳統(tǒng)環(huán)境工程技術(shù)的30%~50%；環(huán)境影響小，遺留問(wèn)題少，基本無(wú)二次污染；修復(fù)時(shí)間較短，操作者與污染物直接接觸機(jī)會(huì)減少，不致對(duì)人產(chǎn)生危害，對(duì)周圍環(huán)境干擾也較少。

脫N微生物：脫氮過(guò)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(gè)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(jìn)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]。

微生物硝化反硝化作用機(jī)制

除P微生物：目前富營(yíng)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(dòng)桿菌、專性厭氧的脫硫弧菌、假單孢菌、產(chǎn)堿桿菌、黃桿菌、無(wú)色桿菌、微球菌、動(dòng)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(jīng)凝絮作用轉(zhuǎn)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。

顯微鏡下的芽孢桿菌

微生物 VS 水生植物，誰(shuí)主導(dǎo)著水體凈化？

參考金樹(shù)權(quán)等發(fā)表的文章，在沉水植物-微生物構(gòu)建的體系中，微生物在水體N、P的削減中起著中堅(jiān)力量。

不同沉水植物對(duì)N、P的直接吸收貢獻(xiàn)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(xiàn)率為22.5%~29.9%和10.1%~20.6%。

注：沉水植物直接吸收貢獻(xiàn)率通過(guò)計(jì)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(xiàn)率通過(guò)計(jì)算CK處理的氮、磷去除率獲得；

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

由表可見(jiàn)，雖然沉水植物通過(guò)直接吸收氮、磷占水質(zhì)TN、 TP去除率的比例不高，但通過(guò)促進(jìn)植物體吸附、 改善生境提高水體微生物轉(zhuǎn)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(yīng)用

微生物與水體污染物去除率密切相關(guān)，對(duì)污染物的去除有良好的促進(jìn)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(qiáng)化處理系統(tǒng)穩(wěn)定、高效為目標(biāo)，在水體修復(fù)領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。

早在1992 年，美國(guó)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(fù)及潮汛去除。近幾年，美國(guó)生態(tài)實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的液可清(ACF32) (Aqua Clean ACF32)是一種由32 種專性活菌構(gòu)成的混合微生物制劑，已獲得美國(guó)環(huán)保局、衛(wèi)生部和農(nóng)業(yè)部的認(rèn)證，在美國(guó)等國(guó)家已有許多成功應(yīng)用。

國(guó)內(nèi)，王麗風(fēng)、鄧柳等通過(guò)應(yīng)用液可清制劑對(duì)受污染的昆明城市西南部西壩河進(jìn)行修復(fù)，試驗(yàn)結(jié)果表明：投加液可清制劑 3 周后，修復(fù)河段內(nèi)的BOD5、總氮、總磷和濁度分別下降 43.9%、46.3 %、25.5%和 43.6%。國(guó)內(nèi)一些企業(yè)也推出了技術(shù)相對(duì)成熟的微生物菌劑并在市場(chǎng)上得到推廣。

微生物制劑雖在水生態(tài)修復(fù)中起到了較大作用，但在黑臭水體或者富營(yíng)養(yǎng)水體治理中，因?yàn)槿鄙傥⑸镞m宜的生存環(huán)境和穩(wěn)定的附著條件，修復(fù)效果很難持久，常作為應(yīng)急或輔助措施，結(jié)合其他工程措施共同開(kāi)展治理。

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