浅谈城市景观人工湖污染及生物治理方法探讨

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摘 要：伴随着我国经济的高速发展，人们对生活质量的要求也日趋增高，城市中的景观性人工湖数量不断增加，但是多数人工湖现在却都面临着富营养化造成的污染现象。围绕治理城市景观人工湖污染问题，以微生物治理为主线提出具体思路与方法。

关键词：景观人工湖 富营养化 硝化细菌 反硝化细菌 聚磷菌

中图分类号：X52 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）004-135-02

近年来，我国城市建设飞速发展，城市高楼林立，加重了生活节奏日趋加快的城市人口对于水的向往、对回归自然生态的渴求。为了满足人们的亲水需求，现在的景观规划甚至是城市规划中水都成为了不可缺少的重要元素。人工湖的出现美化了人们的生活环境、为人们提供了更多的休闲场所、也在一定程度上起到了缓解城市热岛效应的作用，可是在修建了人工湖以后由于对其疏于管理，造成湖水污染现象，美丽的人工湖最终变身为可怕的臭水湖，不仅不能起到美化生活的作用，反而严重影响了人们的生活，对于人工湖的这种现状，污染治理非常必要。

1 我国城市人工湖泊污染状况分析

伴随着城市工业化进程的脚步，一些城市垃圾如大量工业废水、生活污水等有害物质被排入城市人工湖泊中，由于多数湖泊为静止或流动性差的缓流水体，水体的自净能力弱，被这些有害物质污染后，湖泊生物的多样性会遭到严重破坏，造成生物多样性的丧失及湖泊水体富营养化，最终造成水质的严重污染。

1.1 水体富营养化定义

富营养化（eutraphication）一词最早来源于拉丁语，中国大百科全书（环境科学卷）中对于富营养化的定义是这样描述的：在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。在自然条件下，湖泊也会从贫营养状态过渡到富营养状态，沉积物不断增多，先变为沼泽，再变为陆地。不过这种自然过程非常缓慢，常需几千年甚至上万年。而人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化现象，可以在短时期内出现。水体出现富营养化现象时，浮游生物大量繁殖，因占优势的浮游生物的颜色不同，水面往往呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等。这种现象在江河湖泊中称为水华，在海中则叫作赤潮。

1.2 水体富营养化的成因

1.2.1 自然因素

导致水体富营养化的自然因素包括水体自身的特点、水体的循环周期、水体所处的地理环境及其气候环境，在这些因素的共同影响，相互作用下，水体就会逐步走向富营养化。

例如，浅水湖泊会比深水湖泊更容易发生富营养化的问题，原因就在于浅水，相同面积下的水量少，相同的光照下，温度升高更快，光合作用更充分，当有营养物质进入时，相同的面积浓度也较高，这会造成藻类及其他浮游生物迅速繁殖，加快水体富营养化。

1.2.2 人为因素

造成富营养化的人为因素主要有两方面：（1）人为的改变水体的地理特征造成水体的自身特点的改变，这些改变会影响到水体的流量、流速等。（2）人类在生产和生活过程中产生的大量废弃物，这些废弃物富含促使水体富营养化的营养物质。

1.3 影响富营养化的主要因素

水体的富营养化应该说是受到多重因素的共同作用，这些因素包括物理因素，如光照和温度，有研究表明在一定范围内，藻类数量的增加与光照及温度成正相关，而藻类生长所利用的各种必须营养成分，就是富营养化的化学因素，有学者提出在适宜的光照、温度、pH和具备充分营养物质的条件下，天然水中藻类进行光合作用，合成本身的原生质，其基本反应式可写为：

106CO2+16NO3-+HPO42-+122HO2+18H++能量+微量元素C106H263O110N16P（藻类原生质）+138O2

藻类可以利用水中溶解的二氧化碳作为自身生长所需的碳源，理论上，水体中每生成1g藻，需要供给0.009g磷和0.063g氮。如果水中有氮和磷的化合物，藻类或其他水生生物就会大量繁殖，一旦当藻类的繁殖量大大超出水生动物对其的需求量，那么控制富营养化的生物因素就失效了，大量繁殖的藻类会造成水体透明度和溶解氧的下降。磷被认为是富营养化的主要限制因素，因为虽然氮也是控制富营养化的重要元素，但藻类往往可以通过生物固氮作用从大气补充缺乏的氮。所以磷常被作为富营养化的限制因素。

2 水体污染生物治理研究进展

种种资料显示目前城市人工湖泊污染的关键在于水体富营养化，因此要解决人工湖泊的污染问题就必须先修复水体的富营养化问题。近年来对于修复水体富营养化问题的研究很多，而目前采取的行之有效的方法不外乎物理的、化学的和生物的这样三大类，其中物理方法和化学方法虽然都具有明显的成效，但是也存在着一些明显的缺点，而生物法就克服了以上两种方法的缺点，操作简便，污染小，生物法可以说是目前修复水体富营养化问题的最佳选择，而运用生物法去修复水体富营养化的研究也成为热点。

2.1 水生植物修复技术

目前国内外学者对植物修复富营养化水体进行了诸多研究，并取得了一定的成就，筛选出了一些优势种。现在国际上公认的淡水水生修复植物有宽叶香蒲、芦苇、苦草、凤眼莲、软水草和狐尾草等，经验证明它们对水中的营养物质和污染物均具有很好的吸收作用。水生植物的根系通过光合作用能增加水体内的溶氧，减轻富营养化造成的水体缺氧状态，根系在生长过程中也会吸收水中的营养物质作为自己生长的养料，根系中的微生物还能帮助分解水中有机营养物，但是要控制好水生生物的数量，不能破坏水生环境的生态平衡，再者要定期打捞腐坏的根枝和凋落的叶片。

2.2 水生动物修复技术

水体的富营养化是因为水中藻类等浮游生物的大爆发造成的食物链的断裂，通过向水中投放以藻类为食的水生生物，就能恢复食物链间的正常衔接，使水生生态日趋恢复，富营养化状况得以缓解，但是投入水生生物的数量较难控制，数量少不足以解决问题，数量多就会造成水生生物食物缺乏带来新的食物链断裂问题，再者过多的水生生物会产生大量排泄物，对水体也是一种污染。

2.3 微生物修复技术

微生物是生态环境中的分解者，利用大自然中广泛存在的形形微生物自身特有的代谢活动特点，找到能够分解水体中有机营养成分和有害物质的微生物，利用这些微生物去修复受破坏的水生生态环境，甚至通过现有的生物技术手段来改造、构建新的微生物物种，达到治理污染的目的。造成水体富营养化的最主要成份是氮和磷，所以应用微生物修复技术主要就是去除水体中的氮和磷，众所周知，微生物在自然界氮素循环中起着关键作用，这些作用包括：固氮微生物将氮气还原为氨的固氮作用，有机氮被微生物分解形成氨的氨化作用，亚硝化细菌和硝化细菌在有氧条件下，将氨或铵盐氧化为亚硝酸盐和硝酸盐的硝化作用。在缺氧条件下，反硝化细菌还原硝酸盐释放分子态氮的反硝化作用，分子态氮又进入大气。通过这四个作用，就完成了自然界中氮素的循环维持了自然界中氮素的平衡。因此去除水体中的含氮化合物，可以通过微生物的氨化作用、硝化作用和反硝化作用使其最终变为氮气来实现。而水体中磷的去除就不能利用微生物的作用最终变成气体被排出，通过微生物除磷原理是利用聚磷菌在好氧条件下过量吸收水中的磷化合物，在厌氧条件下释放到水体中，从中摄取能量进行自身的生命活动。微生物在好氧条件下吸收的磷比厌氧条件下释放的磷多，因此水体中的磷得以去除。

3 结论

利用微生物治理污染，投入少，见效快，负面影响小，微生物修复法是目前最先进的修复水体富营养化的方法，也是最热点、最具开发前景的方法。

参考文献：

[1]中国大百科全书（环境科学卷）.

[2]田永杰，唐志坚，李世斌.我国湖泊富营养化的现状和治理对策[J].环境科学与管理，2006，31（5）：119-121.