第12章 污染水體的生物修復(fù)-2

1、第第12章章 污染水體的生物修復(fù)污染水體的生物修復(fù) 第第1節(jié)節(jié) 污染河流的生物修復(fù)污染河流的生物修復(fù)第第2節(jié)節(jié) 污染湖泊的生物修復(fù)污染湖泊的生物修復(fù)第第3節(jié)節(jié) 地下水污染的生物修復(fù)地下水污染的生物修復(fù)第第4節(jié)節(jié) 污染海洋的生物修復(fù)污染海洋的生物修復(fù)第第2節(jié)節(jié) 污染湖泊的生物修復(fù)污染湖泊的生物修復(fù) 我國(guó)我國(guó)80以上的湖泊受到污染，許多湖以上的湖泊受到污染，許多湖泊已達(dá)不到泊已達(dá)不到III類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，湖水和顏色、類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，湖水和顏色、氣味均有不同程度的惡化，部分湖泊甚氣味均有不同程度的惡化，部分湖泊甚至成為納污水體，導(dǎo)致城市景觀質(zhì)量下至成為納污水體，導(dǎo)致城市景觀質(zhì)量下降，嚴(yán)重影響居民身心健康。降

2、，嚴(yán)重影響居民身心健康。 從技術(shù)上，消除湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的關(guān)鍵是從技術(shù)上，消除湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的關(guān)鍵是消減湖泊水體的氮磷以及底泥有機(jī)碳、消減湖泊水體的氮磷以及底泥有機(jī)碳、氮磷的負(fù)荷，消除水體中藻類(lèi)的瘋長(zhǎng)的氮磷的負(fù)荷，消除水體中藻類(lèi)的瘋長(zhǎng)的基礎(chǔ)，達(dá)到降低水體藻類(lèi)生物量，提高基礎(chǔ)，達(dá)到降低水體藻類(lèi)生物量，提高水體透明度的目的。水體透明度的目的。修復(fù)目的：技術(shù)途徑：技術(shù)途徑： 消除消除點(diǎn)源污染點(diǎn)源污染，減少和控制，減少和控制面源污染面源污染 機(jī)械清淤法機(jī)械清淤法 引水清洗引水清洗 生物修復(fù)法：包括微生物修復(fù)法，植物生物修復(fù)法：包括微生物修復(fù)法，植物修復(fù)法，生態(tài)修復(fù)法修復(fù)法，生態(tài)修復(fù)法1 湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的微生物

3、修復(fù)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的微生物修復(fù) 與污染河流修復(fù)一樣，富營(yíng)養(yǎng)化湖泊的生與污染河流修復(fù)一樣，富營(yíng)養(yǎng)化湖泊的生物修復(fù)也分為強(qiáng)化土著微生物功能的曝氣物修復(fù)也分為強(qiáng)化土著微生物功能的曝氣修復(fù)和添加外來(lái)微生物的投菌劑修復(fù)修復(fù)和添加外來(lái)微生物的投菌劑修復(fù)1.1 深水曝氣修復(fù)深水曝氣修復(fù) 深水曝氣（深水曝氣（aeration in deep site）目的：）目的： 1)在不改變水體分層情況下提高溶解氧在不改變水體分層情況下提高溶解氧濃度濃度 2)改善魚(yú)類(lèi)的生長(zhǎng)環(huán)境和增加食物供給改善魚(yú)類(lèi)的生長(zhǎng)環(huán)境和增加食物供給 3）改底泥界面厭氧環(huán)境為好氧條件，降）改底泥界面厭氧環(huán)境為好氧條件，降低內(nèi)源性磷的負(fù)荷低內(nèi)源性磷的負(fù)

4、荷 4）降低銨氮、鐵錳離子濃度）降低銨氮、鐵錳離子濃度 深水曝氣方式：深水曝氣方式： 機(jī)械攪拌：將底層水抽上，在地面曝氣，機(jī)械攪拌：將底層水抽上，在地面曝氣，再灌回深處。不常用。再灌回深處。不常用。 注入純氧注入純氧 注入空氣注入空氣1.2 生物試劑添加曝氣生物試劑添加曝氣 投加微生物菌種。篩選各類(lèi)微生物。投加微生物菌種。篩選各類(lèi)微生物。 頗有爭(zhēng)議。頗有爭(zhēng)議。 也有成功的例子。也有成功的例子。2 湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的植物修復(fù)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的植物修復(fù) 水草茂盛則水質(zhì)清澈、水產(chǎn)豐盛、湖泊生水草茂盛則水質(zhì)清澈、水產(chǎn)豐盛、湖泊生態(tài)穩(wěn)定；態(tài)穩(wěn)定； 水草缺乏，則水質(zhì)渾濁、水產(chǎn)貧乏、湖泊水草缺乏，則水質(zhì)渾濁、水產(chǎn)貧

5、乏、湖泊生態(tài)脆弱。生態(tài)脆弱。 水生植被的恢復(fù)是湖泊環(huán)境綜合治理的一水生植被的恢復(fù)是湖泊環(huán)境綜合治理的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。個(gè)重要環(huán)節(jié)。 水生植被的恢復(fù)包括：水生植被的恢復(fù)包括： 人工強(qiáng)化自然植被修復(fù)與人工強(qiáng)化自然植被修復(fù)與 人工重建水生植被的自然恢復(fù)兩條途徑。人工重建水生植被的自然恢復(fù)兩條途徑。2.1 水生植被修復(fù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)水生植被修復(fù)的優(yōu)化設(shè)計(jì) 問(wèn)題的提出：?jiǎn)栴}的提出： 在一個(gè)湖泊中，應(yīng)該建立怎樣的水生植在一個(gè)湖泊中，應(yīng)該建立怎樣的水生植被？被？ 多大的面積比例比較適宜？多大的面積比例比較適宜？ 在湖泊內(nèi)如何分配？在湖泊內(nèi)如何分配？?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ) 1）湖盆形態(tài)、底質(zhì)條件和水文條件決定水

6、生）湖盆形態(tài)、底質(zhì)條件和水文條件決定水生植被類(lèi)型、面積和分布植被類(lèi)型、面積和分布 礫石質(zhì)湖灘可以栽種蘆葦、茭白等挺水植物；礫石質(zhì)湖灘可以栽種蘆葦、茭白等挺水植物； 砂質(zhì)沉積物和淤泥適于任何水生植物；砂質(zhì)沉積物和淤泥適于任何水生植物； 浪擊帶的淺水區(qū)、堅(jiān)硬的湖底不適合植被生存浪擊帶的淺水區(qū)、堅(jiān)硬的湖底不適合植被生存 嚴(yán)重的有機(jī)污染不適應(yīng)苦草、水車(chē)前等植物嚴(yán)重的有機(jī)污染不適應(yīng)苦草、水車(chē)前等植物 濕生植物生長(zhǎng)在季節(jié)性顯露的灘地上；濕生植物生長(zhǎng)在季節(jié)性顯露的灘地上； 挺水植物必須露水；挺水植物必須露水； 沉水植物最深沉水植物最深10m優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ) 2) 水質(zhì)和湖水透明度是決定水生植物分

7、水質(zhì)和湖水透明度是決定水生植物分布深度和面積的重要因素布深度和面積的重要因素 有機(jī)污染太重時(shí)，在沉水植物葉面形成有機(jī)污染太重時(shí)，在沉水植物葉面形成附著層，影響光合作用，同時(shí)還招致微附著層，影響光合作用，同時(shí)還招致微生物大量繁殖，引起沉水植物死亡。生物大量繁殖，引起沉水植物死亡。 湖水透明度低，還限制沉水植物和浮葉湖水透明度低，還限制沉水植物和浮葉植物的分布深度。植物的分布深度。優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ) 3）湖泊利用方式?jīng)Q定水生植被的類(lèi)型、面積）湖泊利用方式?jīng)Q定水生植被的類(lèi)型、面積和分布格局和分布格局 調(diào)蓄型湖泊：不宜大規(guī)模的發(fā)展水生植被；調(diào)蓄型湖泊：不宜大規(guī)模的發(fā)展水生植被； 水源性湖泊：

8、應(yīng)該盡可能擴(kuò)大水生植被面積，水源性湖泊：應(yīng)該盡可能擴(kuò)大水生植被面積，并且以沉水植被為主。沉水植被修復(fù)能力最高并且以沉水植被為主。沉水植被修復(fù)能力最高 娛樂(lè)型湖泊，不宜用沉水植被，而以挺水植被娛樂(lè)型湖泊，不宜用沉水植被，而以挺水植被為好為好 觀光游覽型：各類(lèi)都需要觀光游覽型：各類(lèi)都需要優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ) 4）水質(zhì)保障的營(yíng)養(yǎng)平衡原則）水質(zhì)保障的營(yíng)養(yǎng)平衡原則 包括磷平衡原則和氮平衡原則：包括磷平衡原則和氮平衡原則： 在湖水滿(mǎn)足氮磷水質(zhì)限制標(biāo)準(zhǔn)（在湖水滿(mǎn)足氮磷水質(zhì)限制標(biāo)準(zhǔn)（CN、CP）的）的前提下，湖泊生態(tài)系統(tǒng)的氮磷輸入總量與輸出前提下，湖泊生態(tài)系統(tǒng)的氮磷輸入總量與輸出總量必須達(dá)到平衡?？偭?/p>

9、必須達(dá)到平衡。 氮磷的輸出：水產(chǎn)品捕撈、水生植物收獲、自氮磷的輸出：水產(chǎn)品捕撈、水生植物收獲、自然凈化等然凈化等優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ) 5）水質(zhì)保障的生態(tài)平衡原則：）水質(zhì)保障的生態(tài)平衡原則： 恢復(fù)水生植被必須要達(dá)到一定的規(guī)模，以保障水恢復(fù)水生植被必須要達(dá)到一定的規(guī)模，以保障水質(zhì)和控制藍(lán)藻水華；同時(shí)，又要防止因水生植被質(zhì)和控制藍(lán)藻水華；同時(shí)，又要防止因水生植被過(guò)度發(fā)展引起沼澤化問(wèn)題。過(guò)度發(fā)展引起沼澤化問(wèn)題。 一般認(rèn)為，在外源磷負(fù)荷不超過(guò)一般認(rèn)為，在外源磷負(fù)荷不超過(guò)0.5 g/m2.年年 的淺的淺水湖泊中，水生植被面積不應(yīng)超過(guò)湖面積的水湖泊中，水生植被面積不應(yīng)超過(guò)湖面積的1/3. 挺水植物對(duì)

10、沼澤化貢獻(xiàn)最大；浮葉植物和漂浮植挺水植物對(duì)沼澤化貢獻(xiàn)最大；浮葉植物和漂浮植物次之，沉水植物最小。物次之，沉水植物最小。優(yōu)化設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì) 1）先鋒物種的選擇）先鋒物種的選擇 原則：原則： 適應(yīng)性原則：對(duì)污染和湖泊條件有很好的適應(yīng)適應(yīng)性原則：對(duì)污染和湖泊條件有很好的適應(yīng)性性 本土性原則：優(yōu)先考慮湖內(nèi)現(xiàn)有物種本土性原則：優(yōu)先考慮湖內(nèi)現(xiàn)有物種 強(qiáng)凈化能力原則：超強(qiáng)的強(qiáng)凈化能力原則：超強(qiáng)的NP吸收能力吸收能力 可操作原則：易于栽培、管理并具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值可操作原則：易于栽培、管理并具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值優(yōu)化設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì) 確定植物種類(lèi)確定植物種類(lèi) 水葫蘆；滿(mǎn)見(jiàn)紅；水花生；水葫蘆；滿(mǎn)見(jiàn)紅；水花生； 慈姑；蘆葦；茭白；菱角

11、；蓮慈姑；蘆葦；茭白；菱角；蓮 苴草；金魚(yú)藻；紅線(xiàn)草；微齒眼子菜；苴草；金魚(yú)藻；紅線(xiàn)草；微齒眼子菜； 黑藻；伊樂(lè)藻黑藻；伊樂(lè)藻優(yōu)化設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì) 2）群落配置）群落配置 應(yīng)以湖泊歷史上存在過(guò)的植物群落結(jié)構(gòu)為模板，應(yīng)以湖泊歷史上存在過(guò)的植物群落結(jié)構(gòu)為模板，適當(dāng)引進(jìn)經(jīng)濟(jì)價(jià)值高，有特殊用途。適應(yīng)能力適當(dāng)引進(jìn)經(jīng)濟(jì)價(jià)值高，有特殊用途。適應(yīng)能力強(qiáng)及生態(tài)效益好的物種，配置多種、多層、高強(qiáng)及生態(tài)效益好的物種，配置多種、多層、高效、穩(wěn)定的植物群落。效、穩(wěn)定的植物群落。 總之，要同時(shí)考慮生態(tài)學(xué)原則和經(jīng)濟(jì)學(xué)原則。總之，要同時(shí)考慮生態(tài)學(xué)原則和經(jīng)濟(jì)學(xué)原則。2.2 水生植被修復(fù)的技術(shù)途徑水生植被修復(fù)的技術(shù)途徑 包括修復(fù)水生

12、植物基本條件包括修復(fù)水生植物基本條件 的建立和建的建立和建立水生植被的方法立水生植被的方法修復(fù)水生植被基本條件的創(chuàng)建修復(fù)水生植被基本條件的創(chuàng)建 1）藍(lán)藻水化的控制：）藍(lán)藻水化的控制： 沿岸帶是水生植被的核心區(qū)，也是藍(lán)藻水華聚沿岸帶是水生植被的核心區(qū)，也是藍(lán)藻水華聚集的場(chǎng)所。由于藍(lán)藻水華引起植被死亡，因此，集的場(chǎng)所。由于藍(lán)藻水華引起植被死亡，因此，必須首先要控制藍(lán)藻水華。必須首先要控制藍(lán)藻水華。 控制方法：控制方法： 全湖性控制：適合于小型湖泊全湖性控制：適合于小型湖泊 局部控制：采取圍隔技術(shù)局部控制：采取圍隔技術(shù)修復(fù)水生植被基本條件的創(chuàng)建修復(fù)水生植被基本條件的創(chuàng)建 2）風(fēng)浪控制：）風(fēng)浪控制：

13、采用水花生做成的采用水花生做成的“浮毯浮毯”，組成陣列，組成陣列，具有很好的效果具有很好的效果 3）沿岸淺灘創(chuàng)建：）沿岸淺灘創(chuàng)建： 退耕還田恢復(fù)湖灘濕地退耕還田恢復(fù)湖灘濕地 利用清淤堆積形成灘地利用清淤堆積形成灘地 填土堆造淺灘填土堆造淺灘修復(fù)水生植被基本條件的創(chuàng)建修復(fù)水生植被基本條件的創(chuàng)建 4）污泥的清除）污泥的清除 對(duì)有機(jī)污染很重的湖區(qū)，特別需要。對(duì)有機(jī)污染很重的湖區(qū)，特別需要。 直接抽吸法；直接抽吸法； 排干后沖洗法；排干后沖洗法； 5）水質(zhì)改造）水質(zhì)改造 先用水葫蘆等植物凈化水體，帶湖水透明度提先用水葫蘆等植物凈化水體，帶湖水透明度提高后進(jìn)行。高后進(jìn)行?；謴?fù)水生植被的技術(shù)措施恢復(fù)水生植

14、被的技術(shù)措施 1）挺水植物的恢復(fù)：）挺水植物的恢復(fù)： 直接種植。一般選擇蘆葦、茭白、香蒲直接種植。一般選擇蘆葦、茭白、香蒲等宿根性植物。等宿根性植物。 控制最大水深控制最大水深1m。播種和種苗移栽。播種和種苗移栽?；謴?fù)水生植被的技術(shù)措施恢復(fù)水生植被的技術(shù)措施 2）浮葉植物的恢復(fù)）浮葉植物的恢復(fù) 多采用營(yíng)養(yǎng)體移栽，撒播種子活繁殖芽，多采用營(yíng)養(yǎng)體移栽，撒播種子活繁殖芽，插載根狀莖。插載根狀莖?；謴?fù)水生植被的技術(shù)措施恢復(fù)水生植被的技術(shù)措施 3）沉水植物的恢復(fù)）沉水植物的恢復(fù) 沉水植物對(duì)水深和光照要求高?；謴?fù)沉沉水植物對(duì)水深和光照要求高?；謴?fù)沉水植物是重點(diǎn)也是難點(diǎn)。水植物是重點(diǎn)也是難點(diǎn)。3 湖泊富營(yíng)養(yǎng)

15、化的生物操縱修復(fù)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的生物操縱修復(fù) 3.1 生物操縱（生物操縱（biomanipulation）的基）的基本概念本概念 用調(diào)整生物群落結(jié)構(gòu)的方法控制水質(zhì)。用調(diào)整生物群落結(jié)構(gòu)的方法控制水質(zhì)。主要是調(diào)整魚(yú)群結(jié)構(gòu)，保護(hù)和發(fā)展大型主要是調(diào)整魚(yú)群結(jié)構(gòu)，保護(hù)和發(fā)展大型牧食性浮游動(dòng)物，從而控制藻類(lèi)的過(guò)量牧食性浮游動(dòng)物，從而控制藻類(lèi)的過(guò)量生長(zhǎng)。生長(zhǎng)。Phytoplankton are tiny water plants Zooplanktonsmall fishlarger fish Problem? 魚(yú)群調(diào)整的方法：魚(yú)群調(diào)整的方法： 投放、發(fā)展某些魚(yú)種，而抑制或消除另投放、發(fā)展某些魚(yú)種，而抑制或消除

16、另一些魚(yú)種，使整個(gè)食物網(wǎng)適合于浮游動(dòng)一些魚(yú)種，使整個(gè)食物網(wǎng)適合于浮游動(dòng)物或魚(yú)類(lèi)自身對(duì)藻類(lèi)的牧食和消耗，從物或魚(yú)類(lèi)自身對(duì)藻類(lèi)的牧食和消耗，從而改善湖泊環(huán)境質(zhì)量。而改善湖泊環(huán)境質(zhì)量。3.2 生物操縱的途徑生物操縱的途徑 1）人為去除魚(yú)類(lèi)）人為去除魚(yú)類(lèi) 先將湖中的魚(yú)類(lèi)全部捕出或用魚(yú)騰酮先將湖中的魚(yú)類(lèi)全部捕出或用魚(yú)騰酮（rotenone）殺死后，重新投放以肉食性）殺死后，重新投放以肉食性為主的魚(yú)類(lèi)群落，控制浮游生物食性魚(yú)為主的魚(yú)類(lèi)群落，控制浮游生物食性魚(yú)類(lèi)，保護(hù)浮游動(dòng)物，進(jìn)而控制藻花的發(fā)類(lèi)，保護(hù)浮游動(dòng)物，進(jìn)而控制藻花的發(fā)生。生。 2）投放肉食性魚(yú)類(lèi)）投放肉食性魚(yú)類(lèi) 引入肉食性魚(yú)類(lèi)促進(jìn)大型浮游動(dòng)物發(fā)展，

17、引入肉食性魚(yú)類(lèi)促進(jìn)大型浮游動(dòng)物發(fā)展，借以抑制藻花發(fā)展，這是生物操縱的主借以抑制藻花發(fā)展，這是生物操縱的主要途徑。要途徑。 引用的肉食性魚(yú)類(lèi)有河鱸、北方狗魚(yú)、引用的肉食性魚(yú)類(lèi)有河鱸、北方狗魚(yú)、大嘴黑鱸等。大嘴黑鱸等。 3）水生植被的管理）水生植被的管理 采用草魚(yú)控制水草：成年草魚(yú)日食草量達(dá)采用草魚(yú)控制水草：成年草魚(yú)日食草量達(dá)其體重的其體重的5060。采用草魚(yú)去除水草效。采用草魚(yú)去除水草效果很好。果很好。 采用草魚(yú)控制水草要注意適度，負(fù)責(zé)會(huì)導(dǎo)采用草魚(yú)控制水草要注意適度，負(fù)責(zé)會(huì)導(dǎo)致負(fù)效應(yīng)的發(fā)生。致負(fù)效應(yīng)的發(fā)生。 采用投放植物病原體河昆蟲(chóng)控制水草采用投放植物病原體河昆蟲(chóng)控制水草“以魚(yú)養(yǎng)水以魚(yú)養(yǎng)水”生態(tài)

18、漁業(yè)生態(tài)漁業(yè) 水利部科學(xué)研究院水庫(kù)漁業(yè)研究所劉家壽研究水利部科學(xué)研究院水庫(kù)漁業(yè)研究所劉家壽研究員在面積畝的深圳茜坑水庫(kù)研究提出：?jiǎn)T在面積畝的深圳茜坑水庫(kù)研究提出：以生物操縱為主的生態(tài)漁業(yè)以生物操縱為主的生態(tài)漁業(yè)“以魚(yú)養(yǎng)水以魚(yú)養(yǎng)水”新模新模式式. 這個(gè)水庫(kù)主要為附近部分居民提供生活用水，這個(gè)水庫(kù)主要為附近部分居民提供生活用水，近年來(lái)隨著工業(yè)廢水、生活污水的增加以及經(jīng)近年來(lái)隨著工業(yè)廢水、生活污水的增加以及經(jīng)濟(jì)魚(yú)類(lèi)的過(guò)分養(yǎng)殖導(dǎo)致使水庫(kù)水質(zhì)變差。濟(jì)魚(yú)類(lèi)的過(guò)分養(yǎng)殖導(dǎo)致使水庫(kù)水質(zhì)變差?！耙贼~(yú)養(yǎng)水以魚(yú)養(yǎng)水”的過(guò)程的過(guò)程 放養(yǎng)鱖魚(yú)抑制野雜魚(yú)增加浮游動(dòng)物減少放養(yǎng)鱖魚(yú)抑制野雜魚(yú)增加浮游動(dòng)物減少浮游植物提高水體透明

19、度增加水庫(kù)自?xún)艋∮沃参锾岣咚w透明度增加水庫(kù)自?xún)艋芰ΑＤ芰Α?鱖魚(yú)（鱖魚(yú)（Siniperca spp）屬鱸形目，鮨科，鱖亞）屬鱸形目，鮨科，鱖亞科，鱖屬。俗稱(chēng)：鱖花魚(yú)、季花魚(yú)、桂花魚(yú)、科，鱖屬。俗稱(chēng)：鱖花魚(yú)、季花魚(yú)、桂花魚(yú)、桂魚(yú)、鯚魚(yú)。英文名：桂魚(yú)、鯚魚(yú)。英文名：Chinese perch 。 席上有鱖魚(yú)，熊掌也可舍主要做法主要做法 首先放養(yǎng)一定數(shù)量的食魚(yú)性魚(yú)類(lèi)如鱖魚(yú)，讓它吃掉首先放養(yǎng)一定數(shù)量的食魚(yú)性魚(yú)類(lèi)如鱖魚(yú)，讓它吃掉水庫(kù)里的野雜魚(yú)；水庫(kù)里的野雜魚(yú)； 野雜魚(yú)減少，使浮游動(dòng)物大幅增加，它們又再吃掉野雜魚(yú)減少，使浮游動(dòng)物大幅增加，它們又再吃掉水中大量的浮游植物；水中大量的浮游植物； 這樣一來(lái)，水的透明度就會(huì)變好，水中的主要污染這樣一來(lái)，