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城市景观水体的污染形成及生物养护原理与技术初探

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-06-23  浏览次数:679
  摘要:本文对城市景观水体的质量标准,水体自净和污染的形成及表现作了阐述,探讨了根据水体自净原理提出利用生物技术制成微生物菌剂修复受污染景观水体的原理,及生物养护城市景观水体的技术初探。
  关键词:景观水质标准;水体自净;水体富营养化;微生物菌剂;水体生物养护
  1概述
  随着城市建设的快速发展,生态环境面临着巨大压力。建设资源节约型、环境友好型城市绿地已成为社会可持续发展的必然要求。
  我国人均水资源拥有量为2200M3,仅为世界平均水平的1/4,是水资源严重短缺的国家[1]。水污染导致自然水生态系统遭受破坏,不仅降低了水体的使用功能,还进一步加剧了水资源的短缺。生态优先,科学营建城市景观水体成为历史赋予我们这一代园林工作者的责任。
  目前,城市绿地在建成后形成了很多景观水体,但人们对其建成后的养护工作大多数只注重设施维护和水域的清洁。许多景观水体内藻类泛滥,或发黑发臭,只能靠换水解决问题,造成了投资大,维护费用高,效果不好的结果,严重影响了居住环境,给管理带来了沉重负担。
  修复受污染的城市景观水体是一个系统工程,需要综合采用物理、化学和生物的方法,方可起到较为理想的效果;其中生物方法是最为经济和环保的方法,符合科学发展观的要求,值得研究和推广。本文对生物方法中采用微生物菌剂修复受污染城市景观水体的原理和生物养护景观水体的技术作了初步探讨。
  2景观用水水质标准
  2.1标准的分类与标准值
  根据《中华人民共和国国家标准景观娱乐用水水质标准》GB12941-91,城市景观水体按不同功能,分为三大类:
  A类:主要适用于天然浴场或其他与人体直接接触的景观、娱乐水体。
  B类:主要适用于国家重点风景游览区及那些与人体非直接接触的景观娱乐水体。
  C类:主要适用于一般景观用水水体。
  表格1景观娱乐用水主要水质标准值[1]
  序
  分类标准值项目
  A类
  B类
  C类
  1
  色
  颜色无异常变化
  不超过25色度单位
  2
  嗅
  不得含有任何异嗅
  无明显异嗅
  3
  漂浮物
  不得含有漂浮的浮膜、油班和聚集的其他物质
  4
  透明度,m
  ≥
  1.2
  0.5
  6
  pH值
  6.5~8.5
  7
  溶解氧(DO),mg/L
  ≥
  5
  4
  3
  8
  高锰酸盐指数,mg/L
  ≤
  6
  6
  10
  9
  生化需氧量(BOD5),mg/L
  ≤
  4
  4
  8
  10
  氨氮,mg/L
  ≤
  0.5
  0.5
  0.5
  11
  非离子氨,mg/L
  ≤
  0.02
  0.02
  0.2
  12
  亚硝酸盐氮,mg/L
  ≤
  0.15
  0.15
  1.0
  13
  总磷(以P计),mg/L
  ≤
  0.02
  0.02
  0.05
  2.2地表水环境质量标准(选自GB3838-2002)
  水环境质量标准GB3838-2002,依据地表水水域环境功能和保护目标,按功能高低依次划分为五类:Ⅰ类主要适用于源头水、国家自然保护区;Ⅱ类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵汤等;Ⅲ类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区;Ⅳ类主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区;Ⅴ类主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。
  对应上述五类水域功能,不同功能类别的水质分别执行相应的标准限值.
  表格2地表水环境质量标准主要项目标准限值[1]单位:mg/L
  序
  分类标准值项目
  Ⅰ类
  Ⅱ类
  Ⅲ类
  Ⅳ类
  Ⅴ类
  1
  水温(℃)
  水温变化应限制在:周平均最大温升≤1,
  周平均最大温降≤2
  2
  PH值(无量纲)
  6—9
  3
  溶解氧
  ≥
  7.5
  6
  5
  3
  2
  4
  高锰酸盐指数
  ≤
  2
  4
  6
  10
  15
  5
  化学需氧量(COD)
  ≤
  15
  15
  20
  30
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  40
  6
  五日生化需氧量(BOD5)
  ≤
  3
  3
  4
  6
  10
  7
  氨氮(NH3-N)
  ≤
  0.15
  0.5
  1.0
  1.5
  2.0
  8
  总磷(以P计)
  ≤
  0.02,湖、库0.01
  0.1,湖、库0.025
  0.2,湖、库0.05
  0.3,湖、库0.1
  0.4湖、库0.2
  9
  总氮(湖、库、
  以N计)
  ≤
  0.2
  0.5
  1.0
  1.5
  2.0
  10
  硫化物
  ≤
  0.05
  0.1
  0.05
  0.5
  1.0
  3城市景观水体自净及污染的形成和表现
  3.1城市景观水体中污染物的种类与性质
  城市景观水体中的污染物主要来源于所接触的大气、土壤等自然环境及人为因素,按物理性质可将其分为溶解物、胶体颗粒和悬浮物,按化学性质可分为无机物、有机物、生物等几类[2]。
  图 1  景观水中的污染物
  3.2水体自净和水质恶化
  水体自净是指水体在流动中和随着时间的推移,水体中的污染物浓度自然降低的现象。通过化学和生物作用对水体中有机物进行氧化分解和生物降解,使污染物质浓度衰减,是水体自净的主要过程。
  天然水体与生物群落(植物、动物、微生物)是共生共存的,水为生物群落提供生命之源,生物群落又净化了水,形成了水体自然净化的机制。在一个封闭的水体中,当外界进入其中的污染物超过了生物消化自净的速度时,水体中的生态平衡遭到破坏,引起水质恶化。
  3.21景观水体中平衡的生态系统
  图1景观水体中平衡的生态系统
  3.22含氮有机物的生物化学净化过程
  图3含氮有机物的生物化学净化过程图示
  3.23城市景观水体自净过程中水质指标的变化。
  生化需氧量BOD5,该值越高说明有机物含量越多,水体受污染程度越严重;
  水中溶解氧DO,是维持水体生物生态平衡和有机物能够进行生化分解的条件。
  在单一污染源的情况下,BOD5与DO变化曲线如图所示
  图4水体自净过程中水质指标的变化
  3.3城市景观水体水质恶化的表现——水体的富营养化
  当水体中的污染物超过水体自净能力时,水体得不到自然净化。于是,大量富含磷酸盐和氮素的水,在光照和其他环境条件适宜的情况下,水中所含的这些营养物质使水体中的藻类过量生长,在随后的藻类死亡和随之而来的腐生微生物分解死亡藻类的代谢活动中,水体中的溶解氧很可能被耗尽,造成水体自然生态系统被破坏,逐渐引起水质恶化的现象。其表现如下:
  藻类大量繁殖,水色变的浓绿:①水味变得腥臭难闻。②水的透明度降低,水体变浑浊。③水中的溶解氧被过量消耗。④向水体中释放有毒物质。⑤原有水体生态系统的平衡遭到破坏,水中鱼类等生物难以成活。
  反映在水质指标上主要为:①透明度降低,漂浮物多。②碳积累,导致生化需氧量(BOD5)高,高锰酸钾指数(COD)高。③氮积累,导致氨氮高(NH3-N)、亚硝酸盐氮高、总氮高。④磷积累,导致总磷高。
  4微生物菌剂修复受污染城市景观水体的原理及生物养护技术
  4.1微生物菌剂修复受污染城市景观水体的原理
  微生物是指个体微小,必须借助于显微镜才能看清它们外形的一群低等的、原始的微小生物,如细菌。体型微小,有的具有细胞构造,有的甚至没有细胞构造,生长繁殖快,对物质具有非常强烈的转化作用[3]。
  在水生生态中,作为分解者的微生物,能将水中的污染物(包括有机物,某些重金属等等)加以吸收、转化或分解,达到减缓或最终消除水污染,恢复水体生态功能[4],同时还能够降低或消除某些有毒物质的毒性。
  高效复合菌处理污水的过程是通过有效微生物群共生、共存、通过发酵合成、复合发酵使污水的有毒有害物质分解成CO2和H2O等,最终使废弃污物、泥浆和污泥基本消除[4]。
  4.2直投微生物菌剂养护城市景观水体的技术初探
  养护城市景观水体包含维持洁净水体和修复受污染水体。微生物菌剂直投法是一种城市景观水体养护的新模式。
  4.21根据城市景观水体中的现有的微生物情况,利用现代生物技术进行驯化,培养出相适应微生物。
  4.22进一步对培养出来的微生物进行筛选,筛选出生理活性强的菌种。
  4.23大量繁殖,对高效的脱氮菌(复合枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌等)、降碳菌(复合芽孢杆菌、光合细菌等、)、解磷菌(解磷芽孢杆菌、聚磷节杆菌等)和净水菌(地衣芽孢杆菌、短小芽孢杆菌等)等功能菌进行科学组合配方,组成微生物群,制成微生物菌剂,每毫升/克含有益菌达20亿个。
  4.24将微生物制剂投放到景观水体及作用。
  菌剂被直接投放到富营养化水体中后,有益菌会快速繁殖成优势菌群。
  ①脱氮菌剂通过多种方式去除水体中多余的氮素,将水体中氨氮、硝基氮和亚硝基氮等调整到适宜的浓度。②降碳菌剂会降解水体中的含碳有机物,分解水体及底泥中的腐殖质,降低水体COD、BOD5。③解磷菌剂进入水体后,能迅速生存、繁殖,分解有机膦化合物成为可溶的无机磷化合物,无机磷再与水体中的钙、镁离子结合形成不容性磷酸盐沉淀,从而降低水中磷浓度。④净水菌剂则能分解水中和底泥中的有机物、降低水中小分子有机物的含量,减少氨和硫化氢等的释放,抑制藻类及腐败菌的生长。⑤底改菌剂能持久、有效地分解底泥中的有机污染物、凝聚悬浮物,降解有毒、有害物质,清除位于水、底结合处的浑浊水层。
  4.25为了保证筛选出的微生物能保持良好的活性,一直处在高效的工作状态,在日常的工作中,必须定期对微生物进行筛选、保存、复壮,将变异带来的对微生物的影响降至最低,保持微生物物种的稳定性,这也是城市景观水体处理中水质稳定的关键因素之一。
  5结语
  城市景观水体的污染问题已成为一个广泛性的问题,全国生态保护规划已将城市水体生态修复技术列为重点研究应用的内容。虽然对水体的污染治理一直在进行研究,但由于水体自然环境、污染源的复杂性,水体污染的机理仍然不甚清楚,特别是对于难降解有机物还不能有效地去除;许多方法还处于起步阶段,尚未成熟,有待今后加强研究,在实践中不断完善。
  城市景观水体的生物养护是涉及多学科门类的综合性学科,需要采用综合性的方法。由于城市景观水体具有人文性、自然性、生态性、景观性、地域性等特点,不同地区的城市景观水体具有不同的水文特点、生物特性等等,因此,在具体的城市景观水体养护时,需要从水体的实际出发,实现水体的生态系统修复和改善。
  参考文献:
  [1]中国标准出版社第二编辑室.水务管理法规、标准规范.水资源环境卷.
  [2]张文治.微生物学.北京:高等教育出版社,2005.10
  [3]吴光程.城市园林水体污染与防治.资源与人居环境.2006.7
  [4]钟萍,李丽等.河流污染底泥的生态修复.生态科学2007.4第26卷第2期
[1] 银杏树价格www.731c.com
 
 
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