浅谈黑臭水体底泥污染生物修复技术

杨博 解子藤 汪新春 徐圣兰

摘 要：河道黑臭水体底泥污染治理是现今水环境治理的一个难题，本文通过对国内外黑臭水体生物修复技术在植物、动物、微生物以及联合作用修復多个方面上的应用来分析底泥生物修复技术的情况，分析了其所存在的不足，并指出了底泥污染生物修复技术的发展方向。

关键词：黑臭水体;底泥污染;生物修复;发展前景

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.067

1 国内外利用生物修复底泥污染现状

随着我国经济快速发展，城市规模迅速扩张，工业废水和生活污水排放量日益增大，大量污水排入城市水体，污染物浓度严重超标，出现季节性或终年黑臭水体现象[1]。2015年4月，国务院颁布的“水十条”要求2020年底前，地级以上城市黑臭水体控制在10%以内，至2030年，全国城市黑臭水体全部消除[2]。

相对于物理、化学修复，底泥的生物修复技术因其多方面的优点而引起众多学者的研究和得到较多的工程应用[3]。作为底泥污染修复技术的主体，生物技术修复底泥污染将面临巨大的市场机遇。

2 现有黑臭底泥生物修复技术

2.1 植物修复技术

2.1.1 植物修复技术原理

水生植物作为生产者，在生态恢复系统的稳定建设中发挥着重要作用，是生态系统建设的基础。由于植物生长代谢需要N、P等元素，对水体的污染具有良好的去除效果，且对于一些不需要的重金属污染物某些植物也表现出良好的耐受性和富集性，可以通过螯合作用并产生降低重金属毒性的特殊蛋白质，在一定范围内植物能有效去除某些污染物。

2.1.2 植物修复技术现状及优势

目前国内外植物净化的主流技术有：水生植被恢复技术、水培技术、生物浮床技术等。自然界大约有100多种植物可以净化环境，比较常见的水生植物有水葫芦、浮萍、芦苇、灯芯草、香蒲和凤眼莲等。[4]此外还有一些新发现的超富集植物，但此类植物通常生物量小，生长缓慢，所以还有待研究。

相比其他修复技术，植物修复具有投资少、能耗低的优点，其处理工艺也更符合自然生态系统，可以实现水营养平衡，从而提高水的自净能力，恢复水体生态功能。

2.1.3 植物修复技术存在的问题

由于生长周期和温度等环境因素的影响，单靠植物去除沉积物污染物往往是不理想的。此外，当捕捞速度跟不上过快的水生植物繁殖速度时，它们会在水面大面积堆积，形成新的污染降低水的自净能力，因此植物繁殖速度过快而导致腐败也是一个不容小觑的问题。

2.2 底栖动物修复技术

目前对底栖动物处理底泥污染物的应用较少，但有大量的研究表明底栖动物对底泥污染物有较强的富集作用和耐受性，袁维佳等人的研究表明螺蛳对水体中的Cu、Zn、Cr等五种重金属元素有极强的吸收作用;此外也有研究表明河蚬、克氏原螯虾、河蚌等多种大型底栖动物对底泥和上覆水体中的重金属、有机碎屑等都有去除作用。利用底栖动物大规模的处理底泥污染物的实例较少，主要原因在于底栖动物生长缓慢，单一投放底栖动物难以存活，无法大规模应用。

2.3 微生物修复技术

2.3.1 微生物修复技术原理

微生物修复原理是将底泥中的污染物在微生物新陈代谢作用下转化为无毒稳定物质，进而改善黑臭底泥污染状况。微生物修复作用在底泥污染生物修复作用中占主体地位。从投加物的角度来看，微生物修复技术可分为外源微生物投加技术以及微生物生长促进技术。外源性微生物投加技术是先进行大规模的微生物培养，然后在黑臭底泥的水体中加入微生物菌。而微生物促生技术则是通过向黑臭河道底泥中添加水体中相应微生物生长缺少的营养物质及活性剂等，促进底泥中微生物的生长繁殖，进而加速其降解底泥中的污染物，达到改善底泥污染物组成的效果。

2.3.2 微生物修复技术使用优势以及存在的问题

微生物修复底泥污染处理成本相对较低净化自然效应好，不会对原有的生态环境造成其他不利影响，并且采用原位处理工程量小不会破坏水下生态系统。

微生物修复在取得较大进展的同时也存在较大的局限性，生物修复的速度相对较为缓慢，一般在底泥修复工程中作辅助作用，其次在水体温度、环境pH不适应微生物生长的情况下难以使用。

2.4 联合修复技术

物理修复，化学修复可以和生物修复中的植物修复，微生物修复两两联合或多种综合，合理地进行组合使用以达到更好效果。将不同种修复技术综合起来使用的联合修复技术已被应用于工程实践中。

2.4.1 化学-生物联合修复

已有实验证明，微生物与零价铁两种方式联合修复氯代烃、多环芳烃、重金属污染底泥。此外，使用氧化剂联合水生植物修复黑臭底泥效果好于单独使用氧化剂;而综合使用氧化剂硝酸钙、生物促生剂、水生植物刺苦草可以更好地修复黑臭水体。

2.4.2 植物-微生物联合修复

植物-微生物联合修复技术可有效修复污染底泥，因为微生物可以从植物获得其生命所需的能源与碳源。依据两者共生体系的修复原理，已发展出生物通风法，生物反应器等实际应用的方法。

3 底泥生物修复技术目前使用情况及前景

生物修复因其低成本、大处理量和不破坏原生水体的特点逐渐成为底泥修复技术的主流，并且生物修复联合其它修复技术在一些方面做到了优势互补，因此市场前景可观。已经投入使用的生物修复技术满足人们对底泥处理的预期效果，但仍存在一些问题急需解决，如原生水体已存的生物或物质对修复作用的抑制效应;生物修复技术的原理研究，如水生植物根部修复原理和如何促进该修复的机制;寻找一种修复效率高但修复费用低的技术;如何量化修复技术的指标和效果。生物修复技术的发展就是对上述等问题的深入实验研究和工程验证并投入使用，以后可以根据实际情况用独立的生物修复技术或联合修复作用来实现污染底泥的修复，更快更好地达到预期修复目标。

参考文献：

[1]毕丽姣.生物质炭修复剂平铺式治理污染底泥技术研究[D].北京交通大学，2016.

[2]廖震.城市河道底泥污染生物修复技术分析[J].建材与装饰，2017（23）：283-284.

[3]胡蕊.景观水体污染底泥生物修复技术[D].西安建筑科技大学，2010.

[4]赵越，姚瑞华，徐敏等.我国城市黑臭水体治理实践及思路探讨环境保护，2015，43（13）：27-29.