［内容提要］：随着经济的快速发展和人口的不断增加，环境污染和水质恶化日趋严重。其中，水体的富营养化导致藻类异常增殖，形成水华或赤潮，使水体腥臭难闻，透明度降低，溶解氧减少，大量鱼类死亡。本文着重综述了生物技术在水体富营养化治理上的应用。
论文关键词：生物技术,富营养化,水华,藻类
所谓水体富营养化，是指工业废水、生活污水和含氮、磷等营养元索的农业退水大量进人湖泊、水库、海湾等封闭性或半封闭性水体以及某些河流水体内，导致氮、磷等营养元素富集，某些特征性藻类尤其是微囊镶(Microcptis )鱼腥藻(Anabaem )、束丝藻(Aphonimmenon)、额藻(Oarillatorin )等异常增殖，使水质恶化的过程。一般认为总磷(TP)和无机氮分别超过20 mg/m3和200一300 mg/m3时，水体就处于富营养化状态.水体严重富营养化时，水面藻类增殖，成片或成团地覆盖在水体表面，形成“水华”或“赤潮”。我国的水华主要是由蓝藻的泛滥所引起。水华的结果是破坏了水资源环境，限制了人类对饮用、工业、农业和景观、娱乐等用水需要。
2. 生物技术与富营养化水体治理
2.1 利用藻类植物治理富营养化水体
藻类植物是植物界中原始低等的类群，它的每个细胞都能繁殖，且非常迅速，并能消耗大量的营养物质;含叶绿素a等光合色素，能进行光合作用，释放氧气;它的分布又很广，绝大多数在水中，浮游、底栖或固着在水中各种物体上，又具有分解、氧化，过滤、吸附等作用。所以可以利用藻类植物的这些特性治理富营养化水体。
2.1.1 控制外源过多营养物质进人自然水体
一方面可以利用藻菌共生系统用生物膜和活性污泥处理污水，其中藻类植物进行光合作用，放出氧气并分解一部分污染物，细菌主要起分解,氧化作用。另一方面也可以利用藻类、细菌、高等水生植物等组成的共生系统。另外常有浮游动物甚至大型水生动物(如河蛙、鱼类等)的参与，共同维持一个适合于生长且达到生态平衡的环境。
2.1.2 用藻类植物在水体自净中的作用
水体自净包括稀释、挥发、沉淀、吸附、氧化和分解等作用，而藻类植物是自然水体水质自净作用的一个重要组成部分。藻类的作用主要是排除由于细菌作用产生的CO2，并且重新供给水中O2，使需氧细菌的分解成为可能.特别是一些底栖藻类，与细菌及其它小生物共同生活在土壤上、石头上和水中物体上，呈薄胶质层，如活性污泥沉淀池一样，表现极大吸附能力，保留胶状的溶解有机质和柔软分散的有机质，并将其转送到水中，有机质会很快被降解。所以我们可以利用这种自净作用，对富营养化水体采用换流的方式，用足够的水使水体冲淡，带动氧化带的开始，进人自净过程.例如杭州西湖引钱塘江水冲刷，取得了较好效果。
2.1.3 抑制藻类植物过量繁殖，建立生态平衡系统
利用藻类植物可以消除水体中过量的营养物质，但是藻类植物特别是引起水华的有害藻类的数量过剩也是水体污染的重要指标。所以，抑制藻类植物的过量繁殖，维持水体生态平衡是防治水体污染的又一个重要因素。
2.1.4 利用基因工程控制藻类
近十年来，蓝藻的分子遗传学进展很大，在基因运载构建、基因定位、墓因转移、表达、功能分析等方面都取得了显著进展.利用基因工程，我们可以培植一批经济价值高、有自净化功能的藻类植物用于污水处理，也可以培植威性藻类的竟争生物，抑制那些特征性藻类的生长，或者直接利用生物生产除藻剂。相信在不久的将来，基因工程在防治水体富营养化方面应用会很广泛。
2.2 利用微生物治理富营养化水体
有些水体中污染物高效降解菌很少（如景观水体）。景观水体多为静止或流动性差的封闭缓流水体，一般具有水域面积小、易污染、水环境容量小、水体自净能力低等特点，加上居民生活和水系中鱼类的影响，极易造成水中悬浮物增多、浊度增大，有机物、细菌和大肠杆菌的含量都增高。在温度较高时，富含N,P等营养元素的水体中还会滋长藻类，藻类的异常繁殖会破坏环境的生态平衡，湖水呈现明显的绿色，水体色度较高，一般可达几十度甚至上百度，并伴有明显的鱼腥味，有时甚至造成水体发黑发臭，丧失了景观水体的功能。这时通过补充有益微生物和促进其生长的营养剂可加速水体中污染物的降解，也有助于加快底泥中污染物的分解转化。采用投加菌种方法进行景观水体的生物修复近年来成为国内外研究的热点，如日本、韩国、澳大利亚等国采用定期向水中投放光合细菌，由于光合细菌能利用光能和氧将微污染水或废水中的无机和有机碳源及其它营养物质转化为菌体，从而能起到净化水质的作用。曹式芳等应用高效微生物光合细菌、硝化细菌及复合细菌，采用投菌法降解水中污染物。实验结果表明:有利于有机物与叶绿素的去除，其去除率分别达到60%和90%，含氮化合物的去除率达到50%以上，而且投人微生物可使水体DO值由1mg/L增加到7mg/L，向富营养化的城市湖泊水体投加微生物以净化水质的方法是可行的。用这种方法净化水体具有工艺简单、无需建构筑物、基建省等特点。
2.3 水生生物治理富营养化水体
水生生物法是以生态学原理为指导，人工养殖抗污染和强净化功能的水生动、植物，利用生物间的相克作用修饰水质，利用食物链关系有效地回收和利用资源，取得水质的净化、资源化和景观效果等综合效益。
2.3.1 水生植物处理法
水体中的有机污染物被微生物分解后，除了有机碳转化为CO2从水体中逸出外，有机氮、磷等都转变为无机营养盐类，仍滞留在水体中。这些营养盐如长期累积，就会造成水体的富营养化，导致藻类泛滥。通过种植水生植物，利用植物对无机营养盐类的吸收、转化和积累，并经人工定期打捞回收，可以有效去除水体中的氮、磷营养盐，达到净化水质、抑制藻类生长的目的。南京莫愁湖通过种植莲藕，年产莲藕25万kg，带出的氮有60多t，磷达1t多，浮萍在1个月内能将污水中的磷去除90%。
2.3.2 水生动物处理法
水生动物包括浮游动物、游泳动物和底栖动物，它们以水体中的游离细菌、浮游藻类、有机碎屑等为食，可以有效减少水体中的悬浮物，提高水体的透明度。投放数量合适，物种配比合理的水生动物，对于延长生态系统食物链、提高生物净化效果有明显作用。通过定期对游泳动物和底栖动物进行打捞，可以防止其过量繁殖造成的内源污染，同时也将已转化成生物有机体的有机质和氮磷等营养盐从水体中彻底输出。武汉东湖富营养化水体中引人50g/m3的鲢或鳙，使微囊藻水华得到有效抑制。
3.结语
利用生物技术来治理富营养化水体，控制水华具有工艺简单、无需建构筑物、基建省，投资少等特点，同时生物技术旨在修复生态平衡已遭破坏的水体，从生态本身入手对水体进行治理修复，已逐渐成为国内外治理富营养化水体的热点技术。但是由于生态系统的复杂性，这种技术还很不成熟，随着基因工程与生态工程逐渐结合运用，有望通过生物技术的运用使富营养化的水体得到较好的修复，并且可以通过该技术使水生生态环境得到良好的控制，防止修复后的水体出现富营养化和水华。
参考文献：
[1] 刘霞、杜桂森，藻类植物与水体富营养化控制，首都师范人学学报(自然科学版)，第23卷 第4期 2002年12月
[2] 周明、董金荣、赵开弘，蓝藻水华生物防治与蓝藻生物技术，国外建材科技，2002年第23卷第4期
[3] 郭迎庆，城市景观水体的污染控制和修复技术，环境科学与技术，第28卷 增刊 2005年6月
|
