李京輝 ，周 彤，梁文艷 ，施懷榮

（1.北京市水務(wù)局，100038，北京；2.江蘇省無錫市濱湖區(qū)水利局，214071，無錫；3.北京林業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，100083，北京；4.北京邦源環(huán)?？萍加邢薰荆?00124，北京）

汾河是山西省境內(nèi)第一大河，黃河的第二大支流，汾河干流分為上、中、下三段，太原市位于中游段，上游段建有汾河水庫和汾河二庫。汾河由北向南縱貫太原市城區(qū)，為改善城區(qū)曾經(jīng)雜草叢生、污水浸漫、垃圾遍布的環(huán)境條件，市政府于2000年起對(duì)太原市城區(qū)段的汾河進(jìn)行治理美化，使市中心擁有了一座大型生態(tài)景觀公園（以下簡(jiǎn)稱汾河公園），但是受來水水質(zhì)影響，景觀公園內(nèi)水體經(jīng)常暴發(fā)藍(lán)藻水華。

生物修復(fù)技術(shù)是指利用微生物、水生藻類、水生動(dòng)物及陸生植物等的代謝活性，改變水體污染物的化學(xué)物理特性，從而影響它們?cè)诃h(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化和降解速率，使水體得到凈化的技術(shù)。往水體中投加微生物促生劑或直接投加經(jīng)事先培養(yǎng)篩選的一種或者多種微生物菌種，可以進(jìn)行受污染地表水體的原位生物修復(fù)。李雪梅等研究發(fā)現(xiàn)有效微生物菌群劑對(duì)于提高富營(yíng)養(yǎng)化湖泊水體的透明度、降低葉綠素含量有明顯效果，可以有效抑制藻類生長(zhǎng)，防止水華發(fā)生，改善景觀。本文研究中所使用的Bacto-Zyme 1011生物復(fù)合酶是一種結(jié)合多種酶類、非離子型表面活化劑、蛋白質(zhì)和無機(jī)營(yíng)養(yǎng)物的生物激活劑，在北京市城市河流的水體生態(tài)修復(fù)工程中，污水凈化效果明顯，黑臭現(xiàn)象得到徹底消除，水華暴發(fā)得到有效控制。

本工程為了最大限度減輕汾河公園景區(qū)水體的污染負(fù)荷，防止水華藍(lán)藻的發(fā)生，采用Bacto-Zyme 1011生物復(fù)合酶、Bpa-1017微生物凈水劑和Eama-11生物抑藻劑對(duì)汾河公園景區(qū)水體進(jìn)行了治理與修復(fù)。本文著重研究了技術(shù)運(yùn)用過程中藻類的生長(zhǎng)和種屬變化情況，以及水體透明度的改善情況，進(jìn)而分析了水生生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)狀況。

一、材料與方法

1.工程所在地概況

位于太原市中心的汾河公園（汾河市區(qū)段）東西向?qū)挾?50～500 m，南北向總長(zhǎng)6 km。為合理解決汾河河道行洪與蓄水間的矛盾，汾河公園蓄水工程共設(shè)置了7道橡膠壩，形成了6個(gè)蓄水池，分別是勝利橋南#1池、迎澤橋#2池、南內(nèi)環(huán)橋#3池、長(zhǎng)風(fēng)橋#4池、躋汾橋#5池和南中環(huán)橋南#6池。

汾河公園景區(qū)水體的主要污染源有大氣沉降、沿岸生活生產(chǎn)污廢水的匯入以及內(nèi)源污染。2012年5—10月水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，汾河景區(qū)水體受到了無機(jī)物和有機(jī)物的污染，以氮和磷污染為主，其中氮污染負(fù)荷最高，占該水體污染權(quán)重最大，污染已達(dá)超富營(yíng)養(yǎng)化，磷污染達(dá)中度富營(yíng)養(yǎng)化。從往年夏季情況來看，汾河景區(qū)蓄水池均呈現(xiàn)重度富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，藍(lán)藻大量聚集水面，形成水華。工程實(shí)施區(qū)段為#1池、#2池、#4池和#6池。

2.工程實(shí)施

2013年5月底開始，晴天時(shí)每天投加Bpa-1017改善水質(zhì)；6月初至9月底，水溫逐漸升高，根據(jù)水體水質(zhì)數(shù)據(jù)實(shí)際檢測(cè)情況，晴天時(shí)每天投加Eama-11抑藻。利用Bpa-1017和Bcato-Zyme 1011提高水體透明度。生物制劑投加量如表1所示。

日常施工以投加Bpa-1017防治藻類繁殖為主，出現(xiàn)部分區(qū)域藻類繁殖量大時(shí)即采用Eama-11迅速抑藻，在雨后出現(xiàn)黑臭現(xiàn)象時(shí)采用Bacto-Zyme 1011應(yīng)急消除黑臭。其中，主汛期間（7—9月）的投加量較日常投加量要大，因?yàn)樵撾A段氣溫高，水體內(nèi)的藻類容易大規(guī)模繁殖。工程治理過程中平均每3～4天采一次樣，測(cè)定不同藻類的細(xì)胞密度以及觀測(cè)優(yōu)勢(shì)藻種。

3.分析測(cè)試

（1）藻細(xì)胞計(jì)數(shù)方法

采用0.1 mL浮游生物計(jì)數(shù)板進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)算藻細(xì)胞密度（N）。

式中，N為每升水樣中藻細(xì)胞的個(gè)數(shù)，A為計(jì)數(shù)框面積（mm2），B為1個(gè)視野的面積 （mm2），C為計(jì)數(shù)時(shí)的視野數(shù)（個(gè)），D為 1 升水濃縮后體積（mL），E為計(jì)數(shù)框的容積（mL），F(xiàn)為每片所測(cè)藻細(xì)胞數(shù)。

表1 工程治理期間生物制劑月投加劑量

（2）水質(zhì)指標(biāo)測(cè)定方法

COD的測(cè)定采用重鉻酸鹽法（GB 11914-89）；NH3-N 的 測(cè) 定 采 用納氏試劑比色法 （GB 7479-87）；TN的測(cè)定采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法 （GB 11894-89）；TP的測(cè)定采用鉬酸銨分光光度法（GB 11893-89）；DO的測(cè)定采用碘量法（GB 7489-87）。

（3）透明度、葉綠素測(cè)定方法

采用塞氏盤測(cè)量水體透明度。葉綠素的測(cè)定方法見陳永川等人的《滇池葉綠素時(shí)空變化及水體磷對(duì)藻類生長(zhǎng)的影響》一文。

二、結(jié)果與討論

1.水華治理效果

從往年汾河景區(qū)夏季水質(zhì)情況來看，蓄水池均呈現(xiàn)重度富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，藍(lán)藻大量聚集水面，形成較嚴(yán)重的藍(lán)藻水華。工程治理期間，藻類的總細(xì)胞密度以及藍(lán)藻、綠藻、硅藻分擔(dān)率的變化如圖1所示?？梢钥闯觯谑┘由镏苿┖?，6月的總細(xì)胞密度出現(xiàn)明顯下降，各池的數(shù)值約在（5.79×107～7.77×107個(gè)）/L 之間，葉綠素值在31.3～58.8mg/m3之間。由于氣候的影響，總細(xì)胞密度在7月和8月略有上升，各池的數(shù)值上升至（8×107～15.94×107個(gè)）/L之間，葉綠素值升至41.8～119 mg/m3。但是從工程治理期間（6—9月）的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出，藻細(xì)胞密度總體控制在（6.83×107～7.96×107個(gè)）/L 之間，明顯低于治理前，水體沒有暴發(fā)水華，也沒有在局部出現(xiàn)藻細(xì)胞團(tuán)聚、漂浮的現(xiàn)象，藻類過度生長(zhǎng)的控制效果顯著。

從圖1還可以看出，水體中的藻類以藍(lán)藻、綠藻和硅藻為主，在投加生物制劑后的6月，各池的藍(lán)藻、綠藻和硅藻分擔(dān)率分別在34.2%～46.5%、39.5%～53.9%和 10.6%～16.6%之間，藍(lán)藻數(shù)量與綠藻數(shù)量相當(dāng)。進(jìn)入7、8月后，光照加強(qiáng)，環(huán)境氣溫和水體氣溫升高，藍(lán)藻的分擔(dān)率出現(xiàn)明顯上升，升至53.1%～64.6%之間，而綠藻的分擔(dān)率下降，降至22.6%～29.0%之間，硅藻分擔(dān)率變化不大，在12.8%～20.3%之間，說明氣溫和光照對(duì)水體中藻類的生長(zhǎng)影響較大，7、8月的氣候條件更有利于藍(lán)藻的生長(zhǎng)，這也是往年在此季節(jié)暴發(fā)藍(lán)藻水華的重要原因。由于本工程所投加的生物類制劑能夠有效控制藻細(xì)胞生長(zhǎng)，因此藍(lán)藻的生長(zhǎng)受到明顯抑制，而未出現(xiàn)藍(lán)藻大面積聚集的現(xiàn)象。

2.不同藻種的生長(zhǎng)與變化

除進(jìn)行藻細(xì)胞密度的測(cè)定外，本研究還對(duì)治理期間優(yōu)勢(shì)藻種的生長(zhǎng)與變化進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明，藍(lán)藻以點(diǎn)形平裂藻、微小平裂藻、兩棲顫藻、小席藻、魚害微囊藻、假魚腥藻為主，其中的兩棲顫藻、假魚腥藻和魚害微囊藻為有害藻種，出現(xiàn)在7—8月份，但出現(xiàn)頻次較低，并未形成有害藻華。綠藻以小球藻和柵藻為優(yōu)勢(shì)藻種，6—9月都有出現(xiàn)。硅藻是以尖針桿藻、顆粒直鏈藻、鈍脆桿藻和梅尼小環(huán)藻為主，也是在6—9月都有生長(zhǎng)。除了以上3大門類藻種外，偶爾會(huì)觀測(cè)到隱藻門的嚙噬隱藻，以及裸藻門中的綠色裸藻和甲藻門中的坎寧頓擬多甲藻。在投加復(fù)合生物制劑后，水體的藻種種類豐富，共觀測(cè)到6大門類19種的優(yōu)勢(shì)藻種。

水華暴發(fā)，往往是由于某一藻種在種群競(jìng)爭(zhēng)上占優(yōu)勢(shì)，在抑制其他藻種生長(zhǎng)的同時(shí)獲得較大的生物量。不同藻種之間的相互競(jìng)爭(zhēng)與制約作用，可以在一定程度上抑制水華的發(fā)生，這也是充分利用藻類的化感作用而實(shí)現(xiàn)藻華控制的主要?jiǎng)右?。本文的研究結(jié)果充分說明，當(dāng)水體中藻類生長(zhǎng)豐富時(shí)，尤其是硅藻的出現(xiàn)，表明水體的藻類之間處于相互平衡與相互制約的狀態(tài)，使水體的藻類生長(zhǎng)數(shù)量得到有效控制。在我國(guó)，水華的暴發(fā)藻種大多以藍(lán)藻為主，常形成有害的藍(lán)藻水華，而在本工程治理期間，有害藍(lán)藻雖然出現(xiàn)，但頻率較低，無法形成水華。上述的結(jié)果表明，投加3種復(fù)合生物制劑后，蓄水池的藻種組成形成多樣化趨勢(shì)，使水體生態(tài)環(huán)境得到了明顯改善，藻種的豐富性為水體生態(tài)系統(tǒng)多樣性提供了很好的條件。

3.水體水質(zhì)和透明度的改善

工程治理期間，4個(gè)蓄水池的水質(zhì)都有所改善，監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，COD在7.11～48.6 mg/L之間，主要屬于地表水Ⅲ～Ⅳ類；NH3-N在 0.124～1.75 mg/L之間，主要屬于Ⅱ～Ⅲ類；TP在0.024～4.72 mg/L之間，主要屬于Ⅱ～Ⅲ類。但是TN的去除效果不是很明顯，在0.85～4.72 mg/L之間，主要屬于Ⅳ～劣Ⅴ類，其原因在于進(jìn)水的TN濃度較高 （在 1.40～4.85 mg/L之間），而蓄水池水深較淺，水體處于較好的好氧狀態(tài)，DO濃度一般都在3.27～8.77 mg/L之間，所以反硝化菌的生長(zhǎng)較弱，總氮去除效果也就不明顯。由于水質(zhì)的好轉(zhuǎn)，以及藻類生物量的控制，水體的透明度明顯得到改善。4個(gè)蓄水池的透明度在0.35～0.9 m之間，水體清澈，景觀效果良好。

三、結(jié) 論

工程的治理效果顯著，表明本文的復(fù)合生物修復(fù)技術(shù)能夠?qū)λw的水華進(jìn)行有效控制。

①工程治理期間，水質(zhì)得到改善，水體透明度得到很好的恢復(fù)。藻細(xì)胞密度總體控制在6.83×107～7.96×107個(gè)/L之間，明顯低于治理前，水華的暴發(fā)受到了抑制，且工程所投加的生物類制劑能夠有效抑制藍(lán)藻的生長(zhǎng)，藍(lán)藻細(xì)胞未出現(xiàn)大面積聚集的現(xiàn)象。

②投加復(fù)合生物制劑后，有害藍(lán)藻出現(xiàn)頻率較低，沒有形成水華。且蓄水池的藻種組成多樣化，使水體生態(tài)環(huán)境得到了明顯改善，藻種的豐富性，為水體生態(tài)系統(tǒng)多樣性提供了很好的條件。

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