陈 亮

中电建水环境治理技术有限公司，广东深圳 518000

社会经济的发展带来一系列环境问题，尤其是城市水环境问题。近年来，城市工业发展迅速，人口分布越来越密集，人们生产生活对城市水环境造成很大破坏，严重降低了城市水域的自净能力。水环境概念有广义和狭义之分，前者指的是水圈，包括自然水域和人工水域，后者仅指水质。城市水环境是一项综合性概念，涉及到生物生存所需要的水环境、水资源、水质等多方面内容，因此修复工作也并非简单污染治理，而要在可持续发展理念指导下，充分运用生物修复技术，有效恢复城市水环境原有功能，实现经济效益、生态效益与社会效益的共同提升。文章主要探讨城市水环境治理中生物修复技术。

1 生物修复技术的作用机理

1.1 微生物修复

废污水中包含各种重金属、有机汞、氰化物、有机磷、有机酸、蛋白质、醛醇以及酚类物质等，成分比较复杂。运用生物修复技术除去废污水中有机物，主要是通过微生物新陈代谢实现。废污水中有机物被微生物群体细胞壁吸收、消化，在此过程中会有代谢物质产生，为其他微生物提供养料，如此循环往复，直到完全分解废污水中的有机物。

1.2 植物修复

对于污染水体，植物能够起到一定净化功能，尤其是水生植物。因此，将耐性强、污染物吸收能力强的植物种植在污染水体中，能够对污染物进行吸收、吸附、降解和富集等，从而固定或者除去水中污染物，达到修复水体的目的。植物对水中污染物能起到直接吸收作用，再经过转化、输送等环节，水体中污染物会以非植物性毒素方式积累下来。不仅如此，植物能够将营养物质、酶等分泌到水体中，包括氨基酸、单糖与脂肪族化合物等，同时植物吸收并向根部传递氧气，对根系周围微生物的生长起到刺激作用，实现水体生化活性改变，提高城市水环境生物修复能力。研究显示，植物根系分泌物质既能为微生物生长提供营养物质，又能通过诱导作用，提高微生物对有毒物质的降解能力。水生植物能够将氧气、营养物质等释放到根系周围、茎叶周围以及水中沉积物中，在这种情况下，沉积物内部的微生物活性、矿化能力均有明显提升[2]。

1.3 动物修复

在治理和修复城市污染水体时，对水上养殖进行科学合理的规划，对于氮磷污染比较严重的水域，可根据实际情况适当多投放食草鱼种，对过度繁殖的藻类进行有效控制，改善区域水质。在动物修复中，鱼类是关键参与者之一，以浮游动植物为食的鱼种包括鳙鱼、鲢鱼等。同时，水蚤主要食物包括有机腐屑、藻类等，能够对水中藻类进行消耗，同时水蚤又可作为其他水生动物的食物。底栖动物如蚌、螺等能够消耗藻类，鱼虾则以浮游动植物为食，对浮游植物的生物量进行限制，同时能够实现水体PH值、含氮量的有效降低。

2 生物修复技术在城市水环境治理中的应用现状

2.1 脱氮除磷

要想对富营养化污水进行根本性治理，首先要将水中大量氮、磷除去，而植物生长离不开氮、磷元素，因此植物修改是水体富营养化的最佳治理方式。目前在河流水质改善方面，相关专家研究了荆三棱、香根草及美人蕉等植物，发现这些植物能够降解水中污染物，尤其是荆三棱。数据显示，在水中种植荆三棱，整个实验期间分别除去44.1%的COD、78.7%的氨氮NH4+-N以及71.4%的总磷TP。

在城市水环境治理工作中，人工湿地污水净化系统是生物修复技术之一。该系统通过对天然湿地系统的功能、结构进行模仿，在此基础上处理受污染水体。主要构成包括人工基质、微生物、高等维管植物与微型动物等。一旦污染水体进入到人工湿地系统，其中的微生物、植物等会通过一系列物理、化学、生物反应，实现对污染物的净化处理。现阶段，人工湿地污水净化系统主要应用于以下方面：城市污水处理、与城市污水性质类似的污水处理、经过一二级处理后的污水深度处理。值得注意的是，在应用这一技术时，植物种类选择及合理配置、底部防渗措施等是需要重点关注的。在构建人工湿地系统时，应当认真研究该水域水力负荷、污染物负荷比，对植物在不同季节的处理效率、防堵塞措施等加以考虑。人工湿地污水净化系统主要针对重金属、有机物、氮磷等物质进行净化处理[3]。

去除污水中氮磷物质是人工湿地系统重要功能之一。在处理水体污染物时，主要是通过植物吸附、吸收与富集等功能实现的。在某次实验中，相关专家对几种春季湿地植物的污水处理效果进行比较分析，得出污水处理效果最好的植物有香蒲、菖蒲等，芦苇次之。

2.2 降解有机污染物

在城市水环境治理中，生物强化技术是一种新型高效技术，作用机理是将优势高效菌种加入到污水中，提升系统污水处理能力，在污水治理工作中得到了越来越广泛的应用。专家利用生物强化技术进行了相关实验，将高效菌剂加入到活性污泥处理系统中，研究了该系统对焦化废水的最佳控制参数及处理效果，实验结果显示：在连续进水情况下，当水力停留为15h、高效菌剂投入量比例为0.3%，并且控制活性污泥的SV30为30%时，活性污泥处理系统可除去99.94%挥发酚，处理后水中挥发酚含量低于0.5mg/L，能够满足《钢铁工业水污染物排放标准》对一级处理水的要求；不仅如此，相较于未投入高效菌剂的活性污泥处理系统，投入后的系统对COD去除率也有着明显提升。

将X4菌投入至活性污泥处理系统中，能够有效处理含油脂废水，实现油脂去除率的提升。相关试验表明，投入X4菌活性污泥处理系统，24h内可降解78%油脂。在投菌量为43%条件下，24h内可降解97%油脂。现阶段，相关专家对生物强化技术研究有了新进展，通过对废水进行筛选、分离，获取其中降解丙烯腈与总氰，利用特效菌种对这两种物质降解率分别高达98.7%和84%。

2.3 去除重金属污染

第一，对重金属污染水体进行微生物修复。通过微生物对水体中金属离子、金属原子形态进行改变，使其沉淀至底部，从而去除有毒重金属。此外，还可以利用微生物对金属离子的价态进行改变，从而能够溶入某种液体中，方便从土壤中滤除这些有害物质。相关专家对活性污泥进行分离、纯化和筛选，获取的霉菌能够对水中Cr（Ⅵ）、Cd（Ⅱ）离子进行吸附；通过研究藤黄微球菌、产碱假单胞菌吸附特性得知，这两种菌落能够迅速吸附水体中的Cu2+、Pb2+，对这些金属离子的吸附量在3min内达到总量的75%，之后吸附速度慢慢减小。

第二，对重金属污染水体进行植物修复。该方法是利用植物根系对水体内部重金属污染物进行去除、挥发或者固定，将水中重金属污染物毒性降低，实现治理水环境、修复水体的目标。调查研究显示，水中植物对污染物具有吸收、过滤、挥发、稳定及降解等多种作用，能够有效净化水体环境。植物修复技术属于一项绿色技术，既不会引发二次污染、对生态环境造成破坏，而且成本低廉，经济合理。相关专家研究分析了8种水生植物对水中重金属的富集能力，实验结果表明，Cu、Pb、Cd、Zn含量最高的植物为水鳖科。对于重金属污染水体中铅、镉物质，龙须眼子菜具有良好的去除效果；对于水中锌、铅、镉、铜等物质，利用豌豆、向日葵及蓖麻幼苗能够进行处理[4]。

第三，对重金属污染水体进行动物修复。对水体中重金属起到富集作用的水生动物包括甲壳类动物、贝类以及环节动物。通过半静态双箱模型进行试验，对牡蛎重金属富集作用进行模拟得知，对于水中Hg、Cd、Pb等重金属污染物，牡蛎是一种较为理想的指示性生物。

3 结语

综上所述，随着城市化进程的步伐越来越快，城市经济得到了迅速发展，与此同时，城市环境问题也愈加严重，尤其是水环境问题。要想实现城市经济可持续发展，必须认真研究城市水环境治理工作，加快生物修复技术在水体治理中的应用和推广。通过研究国际水环境治理趋势得知，目前应当重点研究高效生物物种的筛选、分离及培育，对生物修复技术作用机理进行深入研究，从生理学、生物学、化学以及生态学等多个领域研究这一技术，使其更好地应用于城市水环境治理与修复工作中。不仅如此，专家学者还要加强综合技术的研发，与生物修复技术有机结合起来，不断提高城市水污染治理水平，推动社会经济可持续发展。