污染水體的生物修復2

從技術上，消除湖泊富營養(yǎng)化的關鍵是消減湖泊水體的氮磷以及底泥有機碳、氮磷的負荷，消除水體中藻類的瘋長的基礎，達到降低水體藻類生物量，提高水體透明度的目的。修復目的：第一頁第二頁，共38頁。技術途徑：消除點源污染，減少和控制面源污染機械清淤法引水清洗生物修復法：包括微生物修復法，植物修復法，生態(tài)修復法第二頁第三頁，共38頁。1湖泊富營養(yǎng)化的微生物修復與污染河流修復一樣，富營養(yǎng)化湖泊的生物修復也分為強化土著微生物功能的曝氣修復和添加外來微生物的投菌劑修復第三頁第四頁，共38頁。1.1深水曝氣修復深水曝氣（aerationindeepsite）目的：1)在不改變水體分層情況下提高溶解氧濃度2)改善魚類的生長環(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，降低內源性磷的負荷4）降低銨氮、鐵錳離子濃度第四頁第五頁，共38頁。

深水曝氣方式：機械攪拌：將底層水抽上，在地面曝氣，再灌回深處。不常用。注入純氧注入空氣第五頁第六頁，共38頁。1.2生物試劑添加曝氣投加微生物菌種。篩選各類微生物。頗有爭議。也有成功的例子。第六頁第七頁，共38頁。2湖泊富營養(yǎng)化的植物修復水草茂盛則水質清澈、水產豐盛、湖泊生態(tài)穩(wěn)定；水草缺乏，則水質渾濁、水產貧乏、湖泊生態(tài)脆弱。水生植被的恢復是湖泊環(huán)境綜合治理的一個重要環(huán)節(jié)。第七頁第八頁，共38頁。

水生植被的恢復包括：人工強化自然植被修復與人工重建水生植被的自然恢復兩條途徑。第八頁第九頁，共38頁。2.1水生植被修復的優(yōu)化設計問題的提出：在一個湖泊中，應該建立怎樣的水生植被？多大的面積比例比較適宜？在湖泊內如何分配？第九頁第十頁，共38頁。優(yōu)化設計的基礎1）湖盆形態(tài)、底質條件和水文條件決定水生植被類型、面積和分布礫石質湖灘可以栽種蘆葦、茭白等挺水植物；砂質沉積物和淤泥適于任何水生植物；浪擊帶的淺水區(qū)、堅硬的湖底不適合植被生存嚴重的有機污染不適應苦草、水車前等植物濕生植物生長在季節(jié)性顯露的灘地上；挺水植物必須露水；沉水植物最深10m第十頁第十一頁，共38頁。優(yōu)化設計的基礎2)水質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有機污染太重時，在沉水植物葉面形成附著層，影響光合作用，同時還招致微生物大量繁殖，引起沉水植物死亡。湖水透明度低，還限制沉水植物和浮葉植物的分布深度。第十一頁第十二頁，共38頁。優(yōu)化設計的基礎3）湖泊利用方式決定水生植被的類型、面積和分布格局調蓄型湖泊：不宜大規(guī)模的發(fā)展水生植被；水源性湖泊：應該盡可能擴大水生植被面積，并且以沉水植被為主。沉水植被修復能力最高娛樂型湖泊，不宜用沉水植被，而以挺水植被為好觀光游覽型：各類都需要第十二頁第十三頁，共38頁。優(yōu)化設計的基礎4）水質保障的營養(yǎng)平衡原則包括磷平衡原則和氮平衡原則：在湖水滿足氮磷水質限制標準（CN、CP）的前提下，湖泊生態(tài)系統(tǒng)的氮磷輸入總量與輸出總量必須達到平衡。氮磷的輸出：水產品捕撈、水生植物收獲、自然凈化等第十三頁第十四頁，共38頁。優(yōu)化設計的基礎5）水質保障的生態(tài)平衡原則：恢復水生植被必須要達到一定的規(guī)模，以保障水質和控制藍藻水華；同時，又要防止因水生植被過度發(fā)展引起沼澤化問題。一般認為，在外源磷負荷不超過0.5g/m2.年的淺水湖泊中，水生植被面積不應超過湖面積的1/3.挺水植物對沼澤化貢獻最大；浮葉植物和漂浮植物次之，沉水植物最小。第十四頁第十五頁，共38頁。優(yōu)化設計1）先鋒物種的選擇原則：適應性原則：對污染和湖泊條件有很好的適應性本土性原則：優(yōu)先考慮湖內現有物種強凈化能力原則：超強的NP吸收能力可操作原則：易于栽培、管理并具有經濟價值第十五頁第十六頁，共38頁。優(yōu)化設計確定植物種類水葫蘆；滿見紅；水花生；慈姑；蘆葦；茭白；菱角；蓮苴草；金魚藻；紅線草；微齒眼子菜；黑藻；伊樂藻第十六頁第十七頁，共38頁。優(yōu)化設計2）群落配置應以湖泊歷史上存在過的植物群落結構為模板，適當引進經濟價值高，有特殊用途。適應能力強及生態(tài)效益好的物種，配置多種、多層、高效、穩(wěn)定的植物群落。總之，要同時考慮生態(tài)學原則和經濟學原則。第十七頁第十八頁，共38頁。2.2水生植被修復的技術途徑包括修復水生植物基本條件的建立和建立水生植被的方法第十八頁第十九頁，共38頁。修復水生植被基本條件的創(chuàng)建1）藍藻水化的控制：沿岸帶是水生植被的核心區(qū)，也是藍藻水華聚集的場所。由于藍藻水華引起植被死亡，因此，必須首先要控制藍藻水華?？刂品椒ǎ喝钥刂疲哼m合于小型湖泊局部控制：采取圍隔技術第十九頁第二十頁，共38頁。修復水生植被基本條件的創(chuàng)建2）風浪控制：采用水花生做成的“浮毯”，組成陣列，具有很好的效果3）沿岸淺灘創(chuàng)建：退耕還田恢復湖灘濕地利用清淤堆積形成灘地填土堆造淺灘第二十頁第二十一頁，共38頁。修復水生植被基本條件的創(chuàng)建4）污泥的清除對有機污染很重的湖區(qū)，特別需要。直接抽吸法；排干后沖洗法；5）水質改造先用水葫蘆等植物凈化水體，帶湖水透明度提高后進行。第二十一頁第二十二頁，共38頁。恢復水生植被的技術措施1）挺水植物的恢復：直接種植。一般選擇蘆葦、茭白、香蒲等宿根性植物。控制最大水深1m。播種和種苗移栽。第二十二頁第二十三頁，共38頁。恢復水生植被的技術措施2）浮葉植物的恢復多采用營養(yǎng)體移栽，撒播種子活繁殖芽，插載根狀莖。第二十三頁第二十四頁，共38頁?；謴退脖坏募夹g措施3）沉水植物的恢復沉水植物對水深和光照要求高?；謴统了参锸侵攸c也是難點。第二十四頁第二十五頁，共38頁。3湖泊富營養(yǎng)化的生物操縱修復3.1生物操縱（biomanipulation）的基本概念用調整生物群落結構的方法控制水質。主要是調整魚群結構，保護和發(fā)展大型牧食性浮游動物，從而控制藻類的過量生長。第二十五頁第二十六頁，共38頁。PhytoplanktonaretinywaterplantsZooplanktonsmallfishlargerfish

Problem?第二十六頁第二十七頁，共38頁。

魚群調整的方法：投放、發(fā)展某些魚種，而抑制或消除另一些魚種，使整個食物網適合于浮游動物或魚類自身對藻類的牧食和消耗，從而改善湖泊環(huán)境質量。第二十七頁第二十八頁，共38頁。3.2生物操縱的途徑1）人為去除魚類先將湖中的魚類全部捕出或用魚騰酮（rotenone）殺死后，重新投放以肉食性為主的魚類群落，控制浮游生物食性魚類，保護浮游動物，進而控制藻花的發(fā)生。第二十八頁第二十九頁，共38頁。

2）投放肉食性魚類引入肉食性魚類促進大型浮游動物發(fā)展，借以抑制藻花發(fā)展，這是生物操縱的主要途徑。引用的肉食性魚類有河鱸、北方狗魚、大嘴黑鱸等。第二十九頁第三十頁，共38頁。

3）水生植被的管理采用草魚控制水草：成年草魚日食草量達其體重的50－60％。采用草魚去除水草效果很好。采用草魚控制水草要注意適度，負責會導致負效應的發(fā)生。采用投放植物病原體河昆蟲控制水草第三十頁第三十一頁，共38頁。“以魚養(yǎng)水”生態(tài)漁業(yè)水利部科學研究院水庫漁業(yè)研究所劉家壽研究員在面積１７００畝的深圳茜坑水庫研究提出：以生物操縱為主的生態(tài)漁業(yè)“以魚養(yǎng)水”新模式.這個水庫主要為附近部分居民提供生活用水，近年來隨著工業(yè)廢水、生活污水的增加以及經濟魚類的過分養(yǎng)殖導致使水庫水質變差。第三十一頁第三十二頁，共38頁。“以魚養(yǎng)水”的過程放養(yǎng)鱖魚－抑制野雜魚－增加浮游動物－減少浮游植物－提高水體透明度－增加水庫自凈化能力。鱖魚（Sinipercaspp）屬鱸形目，鮨科，鱖亞科，鱖屬。俗稱：鱖花魚、季花魚、桂花魚、桂魚、鯚魚。英文名：Chineseperch。席上有鱖魚，熊掌也可舍第三十二頁第三十三頁，共38頁。主要做法首先放養(yǎng)一定數量的食魚性魚類如鱖魚，讓它吃掉水庫里的野雜魚；野雜魚減少，使浮游動物大幅增加，它們又再吃掉水中大量的浮游植物；這樣一來，水的透明度就會變好，水中的主要污染成分的氮和磷也會減少。同時，科研人員還將種植漂浮植物“水葫蘆”和濾水動物蚌等，采取綜合生物手段對水質進行“護理”，最終實現水體的生態(tài)平衡，凈化水質。第三十三頁第三十四頁，共38頁。監(jiān)測報告結果一年內，茜坑水庫的氮含量下降了２０％，磷含量下降了１５％，氧氣明顯上升，透明度不同程度增加，這表明水質已呈改良趨勢。第三十四頁第三十五頁，共38頁。4