陳重仲

（遼寧省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，遼寧 沈陽 110161）

1 引言

遼河流域水系發(fā)達，流域面積21.9 萬km2，是中國七大河流之一［1］。遼河流經(jīng)河北、內蒙古、吉林、遼寧四?。▍^(qū)）內多個城市，甚至是一些城市的內河，與流域內人民生活生產用水休戚相關，在國家社會經(jīng)濟發(fā)展中有著舉足輕重的地位。遼河流域產業(yè)眾多，包括造紙、冶金、石化、化工、制藥、印染等行業(yè)，污染物排放量大，即使經(jīng)過多年治理，水環(huán)境質量得到明顯改善，但污染隱患仍然很大，劣質水體斷面占比時高時低，尤其是冬季枯水期的水質較差，污染加重，易形成劣質水體，嚴重影響了流域內城鎮(zhèn)居民生活和工農業(yè)生產［2］。遼河的水污染治理不能單一地控源治污，還要從修復流域內生態(tài)系統(tǒng)入手，結合其他手段來實現(xiàn)遼河流域的全面治理，確?！笆奈濉币?guī)劃中“化學需氧量和氨氮排放總量分別下降8%，基本消除劣Ⅴ類國控斷面”目標的達成［3］。而水體生態(tài)系統(tǒng)的核心是微生物系統(tǒng)，是水體自凈的關鍵因素，借助微生物催化降解功能，能夠在治理劣質水體過程中達到有效的生態(tài)修復效果。本文在由平水期到枯水期河水溫度明顯變化期間，通過對遼河流域某劣質水體斷面使用微生物活化技術（Microbial Activation Technology）進行生態(tài)修復處理，觀察處理期間水中COD、氨氮的濃度變化情況，驗證微生物活化技術在治理我國北方地區(qū)劣質水體中的適用性，為治理遼河流域劣質水體提供思路。

2 微生物活化技術概述

微生物活化技術是通過激活水體中微生物，使之在大量繁殖過程中快速消耗水體中污染物質（C，N，P），產生的生物量會逐級激活生態(tài)食物鏈中的上級消費者，逐步改善水生動植物系統(tǒng)的生長環(huán)境。水體中污染物質快速有效地向水生生物轉移，促使水體生態(tài)系統(tǒng)恢復自凈能力，起到凈化水質、修復生態(tài)作用，同時底泥逐漸降解，實現(xiàn)生物清淤［4］。

微生物活化技術在治理河流劣質斷面和城市黑臭水體方面已得到廣泛應用。在合肥四里河治理工程中，使用微生物活化技術對劣質水體進行生態(tài)修復，修復后DO、氨氮等指標均達到地表水Ⅳ類水質標準，部分斷面達到地表水Ⅲ類水質指標［5］。微生物活化技術在上海、?？?、福州、沈陽等地的城市黑臭水體治理方面效果明顯［6-8］。

3 微生物活化技術試驗

遼河流域地處我國北方地區(qū)，四季分明，夏季氣候炎熱，冬季氣候嚴寒，河水溫度隨季節(jié)變換差異較大，而溫度是影響微生物生長與存活最重要的因素之一。微生物通過代謝將水中污染物降解轉化為無害物質，而環(huán)境溫度的高低，也決定著微生物的凈化效率。遼河流域夏季水體溫度較高，水中微生物種類、數(shù)量較多，且生長繁殖較快，能較快地降解水中污染物，非常適合微生物活化技術的應用。遼河流域水體溫度受季節(jié)影響不斷降低，致使微生物的生長繁殖和代謝活動大大減慢，對污染物質的降解能力也大為削弱，對水體生態(tài)修復極為不利。但是在冬季低溫下，生物處理對水體中污染物仍具有一定的效果［9］。由此分析，當水體溫度降低時，適應低溫條件下生長的微生物數(shù)量逐漸增加而成為優(yōu)勢菌群，但低溫微生物生長速率相對較慢，世代時間較長，總體數(shù)量較少，從而導致對污染物的處理能力較常溫下低［10］。微生物活化技術可以通過調整投加的活化劑成分或投加活化后的耐冷菌來增加低溫微生物的生物量，以實現(xiàn)低溫劣質水體的治理。本文在平水期到枯水期河水溫度明顯變化期間，通過對遼河流域某劣質水體斷面使用微生物活化技術進行生態(tài)修復處理，并觀察處理期間水中COD、氨氮的濃度變化情況。

選取某劣質水體河段作為試驗對象，此河段為遼河流域某河流支流河段，補水來源主要為運河水（每年冬、春兩季有近5 個月時間斷水）、污水廠排水以及工業(yè)、生活的散排水，水質較差，景觀生態(tài)功能喪失。2020 年7 月，在此河段某斷面設置一座微生物活化站，在活化站上下游200 m 處各設置1 個監(jiān)測點，7 d 監(jiān)測1 次，監(jiān)測項目為COD、氨氮。

經(jīng)過4 個月的試驗，結果表明微生物活化站下游200 m 處監(jiān)測點COD 和氨氮的濃度，對比試驗前分別下降了57%和62%。COD 濃度變化見圖1。

圖1 2020 年7 月監(jiān)測點的COD 濃度變化

氨氮濃度變化見圖2。

圖2 2020 年7 月監(jiān)測點的氨氮濃度變化

由圖1，2 可知，COD、氨氮的指標是由高到低逐漸下降的，在夏季水溫高的時候活化站處理效果很好，而隨著水溫逐漸降低，處理能力也隨之降低，特別是進入10 月份之后，微生物活化站的處理能力大大下降，經(jīng)過調整活化劑成分來增加低溫微生物的生物量后，提升了處理效果，即使進入11 月份河水溫度下降至10 ℃以下，COD 和氨氮的濃度仍能持續(xù)下降。經(jīng)過此次試驗證明，微生物活化技術在水環(huán)境溫度較高條件下處理污染物的效果較好，同時也能夠在較低溫度下進行處理，對于我國北方地區(qū)劣質水體的生態(tài)修復能夠起到積極的作用，可以作為治理遼河流域劣質水體的有效手段進行推廣。

4 結語

微生物活化技術不但能通過促進微生物大量繁殖來消耗水體中的污染物質，以達到生態(tài)修復的目的，同時還能使底泥逐漸降解，實現(xiàn)生物清淤，并且由于其具有低成本、低耗能、無二次污染等特點，可凈化水質，也可低成本長效維持水體水質，具有良好的社會效益和環(huán)境效益。通過本次試驗，驗證了微生物活化技術治理我國北方地區(qū)劣質水體的適用性，為治理遼河流域劣質水體提供了思路。

目前，使用微生物處理水中污染物的研究日趨增多，針對不同污染物、不同環(huán)境，可以通過分離、富集、活化相應的微生物來對水中污染物進行處理，使水中污染物的去除率大大提高，對于生態(tài)環(huán)境的修復有著積極的意義。另外，由于微生物活化技術具有占地少、易于移動、處理效率高、無二次污染等特點，可以作為水污染事故應急處置手段的一種補充。