① 哪些水生植物可以凈化水體污染
《水生植物對污染物的清除及其應用》 人類的活動會使大量的工業、農業和生活廢棄物排入水中,使水受到污染。水污染可根據污染雜質的不同而主要分為化學性污染、物理性污染和生物性污染三大類,基本上以化學性污染為主。具體污染雜質有無機污染物質、無機有毒物質、有機有毒物質、植物營養物質等。而對於這些污染物的清除中,水生植物起著非常重要的作用。 水生植物指生理上依附於水環境、至少部分生殖周期發生在水中或水表面的植物類群。水生植物大致可區分為四類:挺水植物、沉水植物、浮葉植物與漂浮植物。而大型水生植物是除小型藻類以外所有水生植物類群。水生植物是水生態系統的重要組成部分和主要的初級生產者,對生態系統物質和能量的循環和傳遞起調控作用。它還可固定水中的懸浮物,並可起到潛在的去毒作用。水生植物在環境化學物質的積累、代謝、歸趨中的作用也是不可忽視的。用水生植物來監測水生污染、對污染物進行生態毒理學評價及其進入生物鏈以後的生物積累、修飾和轉運,對植物生態的保護和人畜健康方面有非常重要的意義[1]。 1 水生植物對污染物的清除 1.1 水生植物對氮磷的清除 湖泊富營養化已成為一個世界性的環境問題。利用水生大型植物富集氮磷是治理、調節和抑制湖泊富營養化的有效途徑之一。湖泊水環境包括水體和底質兩部分,水體中的氮磷可由生物殘體沉降、底泥吸附、沉積等遷移到底質中。對過去的營養狀況的追蹤表明,水生植物可調節溫度適中的淺水湖中水體的營養濃度[2]。而大型沉水植物則通過根部吸收底質中的氮磷,從而具有比浮水植物更強的富集氮磷的能力。沉水植物有著巨大的生物量,與環境進行著大量的物質和能量的交換,形成了十分龐大的環境容量和強有力的自凈能力。在沉水植物分布區內, COD、BOD,總磷、銨氮的含量都普遍遠低於其外無沉水植物的分布區 [3]。而漂浮植物的緻密生長使湖水復氧受阻,水中溶解氧大大降低,水體的自凈能力並未提高,且造成二次污染,影響航運。挺水植物則必須在濕地、淺灘,湖岸等處生長,即合適深度的繁衍場所,具有很大的局限性。 不同的沉水植物對水體中的總氮總磷均有顯著的去除作用。在關於常見沉水植物對滇池草海水體(含底泥)總氮去除速率的研究中發現:物種去除能力的大小順序依次為伊樂藻>苦草>狐尾藻>篦齒眼子菜>金魚藻>菹草>輪藻。隨著時間的延長,水體中總氮濃度呈負指數形式衰退,且在實驗的總氮濃度范圍內(2.628~16.667 mg/L)每種沉水植物的去除速率隨總氮濃度的增加而增加[4]。此外,黑藻(Hydrilla verticillata (L.f.) Royle)對磷的需求較低,並可利用重碳酸鹽作為光合作用的碳源[5]。 磷吸收是主動過程[6]。在亞熱帶濕地中,磷主要是在植物內流動,而氮主要是通過沉積作用和反硝化作用進行流動。對於夏季浮游植物(主要是外來藍藻),磷是限制因子。據推測:磷循環強烈依賴於大型植物的調節;底泥中磷的衰竭影響植物香蒲(Typha domingensis)的減少,而隨後磷的有效性的增加又使其重現[7]。在對東湖的圍隔實驗中,結果顯示了沉水植物在磷營養滯留物中的關鍵地位[8]。沉水植物均能從葉、根狀莖(主要是葉)來去除水中的標記碳,從而促進了流水生境中碳的吸收、遷移和釋放[9]。淡水沉水植物系統對營養物的去除有很好的作用:對氮主要是通過反硝化作用,對磷則是生物吸收和隨後的植株收獲[10]。 1.2 水生植物對重金屬的清除 水生植物對重金屬Zn、Cr、Pb、Cd、Co、Ni、Cu等有很強的吸收積累能力。眾多的研究表明,環境中的重金屬含量與植物組織中的重金屬含量成正相關,因此可以通過分析植物體內的重金屬來指示環境中的重金屬水平。戴全裕在20世紀80年代初從水生植物的角度對太湖進行了監測和評價,認為水生植物對湖泊重金屬具有監測能力。水生大型植物以其生長快速、吸收大量營養物的特點為降低水中重金屬含量提供了一個經濟可行的方法,例如可以通過控制浮萍(Lemna minor)的濃度使有機和金屬工業廢物的含量降低到最小 [11]。在室內實驗中,浮萍(Lemna gibba)可大幅度降低廢水中的鐵和鋅,對錳的去除效率達100%[12]。浮萍對重金屬的富集程度超過了藻類和被子植物Azolla filliculoides,尤其是鋅的富集系數很高,植株內的濃度比外面培養基內高2700倍[13]。 重金屬在植物體內的含量很低,且極不均勻。在同一湖泊中,不同種類的水生植物含量差別很大;同一種類在不同湖泊中,水生植物體內的重金屬含量相差也很大。水生植物的富集能力順序一般是:沉水植物>浮水植物>挺水植物。植物對重金屬的吸收是有選擇性的。當必需元素Zn和Cd與硫蛋白中巰基結合時,Cd可以置換Zn。所以Zn/Cd值是一個反映植物積累能力的很好指標,同時也間接地指示了對植物的破壞程度。實驗證明,沉水植物和浮水植物盡管能夠吸收很多重金屬,特別是Cd的吸收,但是這種吸收不斷增加會導致營養元素的喪失,如果程度嚴重,會導致植物死亡。所以沉水植物和浮水植物適合在低污染區域作為吸收重金屬的載體,同時可以監測水體重金屬含量[14]。 此外,水生植物會控制重金屬在植物體內的分布,使得更多的重金屬積累在根部。水生植物根部的重金屬含量一般都比莖葉部分高得多。但也有例外的情況,這可能與它們不同的吸收途徑有關。對藻類吸收可溶性金屬的動力學機制已經研究得比較清楚。藻類對金屬的吸收是分兩步進行的:第一步是被動的吸附過程(即在細胞表面的物理吸附或離子交換),發生時間極短,不需要任何代謝過程和能量提供;第二步可能是主動的吸收過程,與代謝活動有關,這一吸收過程是緩慢的,是藻細胞吸收重金屬離子的主要途徑。藻類大量富集重金屬,同時沿食物鏈向更高營養級轉移,造成潛在的危險,但另一方面,又可以利用這一特點來消除廢水中的污染。重金屬以各種途徑進入自然水體,其對水體危害是十分嚴重的,因此利用藻類凈化含重金屬廢水具有重要的意義[15]。 金屬不同於有機物,它不能被微生物所降解,只有通過生物的吸收得以從環境中除去。植物具有生物量大且易於後處理的優勢,因此利用植物對金屬污染位點進行修復是解決環境中重金屬污染問題的一個很重要的選擇。植物對重金屬污染位點的修復有三種方式:植物固定,植物揮發和植物吸收。植物通過這三種方式去除環境中的金屬離子。有關水生植物對放射性核素的積累也有報道,如Whicker等發現水生大型植物石蓮花(Hydrocotyle spp.)比其他15種水生植物積累137Cs和90Sr的能力強[16]。用拂尾藻(Najas graminea Del.)吸收銅、鉛、鎘、鎳等金屬發現,吸收過程在約0.01 min-1 恆定速率下與 Lagergren動力模型相關,同時平衡結果和朗繆爾(Langmuir)吸收等溫線相關[17] 。 1.3 水生植物對有毒有機污染物的清除 植物的存在有利於有機污染物質的降解。水生植物可能吸收和富集某些小分子有機污染物,更多的是通過促進物質的沉澱和促進微生物的分解作用來凈化水體。農業污染是一種「非點狀源」的污染,大多數農業污染物包括來自作物施肥或動物飼養地的氮磷以及農葯等。對除草劑莠去津來說,它在環境中大量存在,小溪中一般為1~5 μg/L,含量較高時為20 μg/L,而靠近農田的區域達500 μg/L,甚至1 mg/L[18]。水生大型植物常生長在施用點附近,農葯濃度很高,暴露時間很長,所以水生大型植物和浮游植物對於莠去津比無脊椎動物、浮游動物和魚類更敏感。高等植物雖不能礦化莠去津,但可以用不同的途徑來修飾。Zablotowics等[19]在研究藻類對伏草隆的降解中發現,纖維藻和月芽藻能使阿特拉津去烴基。衣、綠藻屬也能降解阿特拉津[20]。一種高忍耐性地衣(Parmelia sulcata Taylor)的藻層比率的變化可顯示出當地空氣污染的變化[21]。毒死蜱(chlorpyrifos)在伊樂藻(Elodea densa)和水體中的分布表明,水生植物可吸收有機成分並有將其從水生環境中去除的能力[22]。金魚藻(Ceratophyllum demersum)對滅害威的吸著能力的研究中,生長活躍的小枝是老枝吸收的5倍。膜構造及其完整性好象是重要的決定因子[23]。水生植物對RHC,DDT,PCBs殘留的吸收和積累中,果實比植株,葉比根貯存更多[24]。 某些植物也可降解TNT。據Best等報道,對受美國依阿華陸軍彈葯廠爆炸物所污染的地表水進行水生植物和濕地植物修復的篩選與應用研究中發現,狐尾藻屬植物(Myriophyllum aquaticum Vell verdc)的效果甚佳。Roxanne等研究了受TNT污染地表水的植物修復技術,在所用濃度為1、5、10 mg/kg的土壤條件下,與對照相比,利用植物的降解,移除量可達100%。William等研究了植物對三氯乙烯(TCE)污染淺層地下水系的氣化、代謝效應,結果發現,污染場所中所有採集的植物樣品都可檢測出TCE的氣化揮發以及3種中間產物。Aitchison等發現,水培條件下雜交楊的莖、葉可快速去除污染物1,4-二氧六環化合物,8 d內平均清除量達54%[25]。 多環芳香烴化合物(PAHs)是一大類有機毒性物質。在浮萍,紫萍,水葫蘆,水花生,細葉滿江紅等5種水生植物中,均受到萘的傷害,隨萘濃度的增加而傷害程度加深,其中水葫蘆受害最輕,所以對萘污染的凈化可作為首選對象。而浮萍的敏感性最大,可用作萘對水生植物的毒性檢測 [26]。此外水生植物也可有效消除雙酚、酞酸酯等環境激素和火箭發動機的燃料庚基的毒性。浮萍(Lemna gibba)在8 d內把90%的酚代謝為毒性更小的產物[27]。COD的去除效率由對照組的52%~60%上升為74%~78%[28]。鉻,銅,鋁等金屬的存在也可不同程度地影響浮萍對COD的去除效率[29]。 1.4 水生植物與其他生物的協同作用對污染物的清除 根系微生物與鳳眼蓮等植物有明顯的協同凈化作用。一些水生植物還可以通過通氣組織把氧氣自葉輸送到根部,然後擴散到周圍水中,供水中微生物,尤其是根際微生物呼吸和分解污染物之用。在鳳眼蓮、水浮蓮等植物根部,吸附有大量的微生物和浮游生物,大大增加了生物的多樣性,使不同種類污染物逐次得以凈化。利用固定化氮循環細菌技術(Immobilized Nitrogen CyclingBacteria,INCB),可使氮循環細菌從載體中不斷向水體釋放,並在水域中擴散,影響了水生高等植物根部的菌數,從而通過硝化-反硝化作用,進一步加強自然水體除氮能力和強化整個水生生態系統自凈能力。這對進一步研究健康水生生態系統退化的機理及其修復均具有重要意義[30]。 水生大型植物能抑制浮游植物的生長,從而降低藻類的現存量。在水生態環境中,水生高等植物對藻類的抑製作用較為明顯。主要表現在兩個方面:一是藻類數量急劇下降;二是藻類群落結構改變。水生植物與藻類在營養、光照、生存空間等方面存在競爭。除人工控制和低溫等條件下,一般是水生植物生長占優勢。 水生植物與藻類之間的相生相剋(異株克生現象)作用在污水凈化和水體生態優化方面有重要應用潛力。顧林娣等[31]發現苦草能分泌生化抑制物質,且抑製作用的大小和種植水濃度呈正相關。在淺水湖泊中種植苦草等高等植物,放養適量的魚類,這樣就既可以保護水質,又可以發展漁業生產,增加經濟效益。不僅如此,野外實驗和實驗室研究還表明,鳳眼蓮等水生植物還通過根系向水中分泌一系列有機化學物質。這些物質在水中含量極微的情況下即可影響藻類的形態、生理生化過程和生長繁殖,使藻類數量明顯減少。有害植物(Typha spp.)常覆蓋濕地和其他淡水環境,造成物種單一。這種香蒲侵入的一個重要機制就是向周圍環境中釋放相生相剋物質——植物毒素[32]。利用植物分泌物和植物周圍的微生物與藻類間的相生相剋關系,來去除藻類。這對於富營養化水體污染的防治和治理,水生態系的恢復和重建很有意義[33]。 1.5 水生植物的其他凈水(改善水質)功能 水生植物在不同的營養級水平上存在維持水體清潔和自身優勢穩定狀態的機制:水生植物有過量吸收營養物質的特性,可降低水體營養水平;減少因為攝食底棲生物的魚類所引起沉積物重懸浮,降低濁度。水生植物的改善水質的功能,如穩定底泥、抑藻抑菌等,也具有重要的實踐意義。氧氣是一種非常重要的物質。水體富營養化引起的藻類水華造成水體透明度降低,飲用水質量下降。組織缺氧使大型植物退化,減少了水生植物多樣性。海洋底層大陸架的缺氧,使海底生物大量死亡,給當地經濟和人類生存帶來了嚴重的威脅。沉水植物與沉積物、水體流動間有緊密聯系。在生態系統中,它能起到提高水質,穩定底泥,減小渾濁的作用[34]。 2 水生植物在污染治理中的應用 2.1 人工濕地 介質、水生植物和微生物是人工濕地的主要組成部分。其中的水生植物除直接吸收利用污水中的營養物質及吸附、富集一些有毒有害物質外,還有輸送氧氣至根區和維持水力傳輸的作用。而且水生植物的存在有利於微生物在人工濕地縱深的擴展。污水中的氮一部分被植物吸收作用去除,同時可利用態磷也能被植物直接吸收和利用。通過對水生經濟作物的不斷收獲,從而移出氮、磷等污染物。同時發達的水生植物根系為微生物和微型動植物提供了良好的微生態環境,它們的大量繁殖為污染有機物的高效降解、遷移和轉化提供了保證。介質、水生植物和微生物的有機組合,相互聯系和互為因果的關系形成了人工濕地的統一體,強化了濕地凈化污水的功能[35]。 利用人工濕地和水生大型植物來凈化水體,作為一種凈化技術,日益受到關注。它可以創立豐富的生態系統和最小的環境輸出。可以保護環境,具有運行費用低和令人滿意的凈化效率等特點。一個水生植物系統需要大量區域、設計規格和維護方法,從而達到單位面積上的最適宜的優化效應。這在日本的琵琶湖(Lake Kasumigaura)已經進行了三年的實驗[36]。在匈牙利,人工濕地主要有三種類型:空白水面系統、潛流系統和人工漂移草地系統。在Nyirbogdány的污水處理系統中,COD的去除速率平均約為60%,水質達自然水體標准[37]。 2.2 生物修復 生物修復(Bioremediation)是新近發展起來的一項清潔環境的低投資、高效益、應用方便、發展潛力較大的新興技術。它利用特定的生物(植物,微生物或原生動物)吸收,轉化,清除或降解環境污染物,實現環境凈化,生態效應恢復的生物措施。對無機(主要是重金屬)污染的生物修復主要是通過植物途徑,又稱植物修復(Phytoremediation),而對有機污染的生物修復則主要靠微生物的降解,吸收與轉化等途徑。雖然強調限制性排放,加強廢物管理,然而隨著人口的持續增長,工農業的迅速發展以及都市化的不斷擴大,對水體的有機污染仍呈大幅度增長趨勢。特別是近年來大量使用生物異源物質(Xenobiotics),因抗性強,難以被微生物分解,使污染環境的恢復更加困難[38]。 2.3 穩定塘 穩定塘法也叫生物塘、氧化塘,是通過人工控制生物氧化過程來進行污水處理的工藝,具有基建投資少、處理過程簡單、易管理等特點,在中小型常規污水處理領域具有廣泛的應用前景。它主要利用菌藻的共同作用處理廢水中的有機污染物。穩定塘可用於生活污水、農葯廢水、食品工業廢水和造紙廢水等的處理,效果顯著穩定。吳振斌等[39,40]用綜合生物塘系統處理城鎮污水,結果發現COD、BOD、TSS、N、P等污染組分去除效率較高,細菌、病毒及誘變活性明顯下降。在污水凈化的同時,收獲大量的水生植物及魚,蚌等水產品。 小型綜合強化氧化塘通過採用物理化學與生物相結合的方法,將爐渣吸附和水生植物水葫蘆運用於氧化塘處理印染廢水,取得了良好的效果,COD 去除率達76.5%,色度脫色率高達96.9%。經處理後的廢水達到國家綜合排放一級標准。而單位處理量投資和運行費用只有活性污泥法的1/10,因此採用這種方式投資省、運轉費用低、處理效果好、管理方便、環境與經濟效益顯著[41]。另外,從小規模生產實驗可以得出,應用好氧接觸氧化,顫藻附著生物床和水生植物聯合的生物處理新工藝對去除雞糞厭氧發酵液中的COD,氨氮和其他如磷、鉀、錳、鋅、鎂元素及色素等有很好的效果,能使處理後的廢水達GB 8978—88污水綜合排放標准。其中顫藻附著生物床脫氮效果最好,且可回收作為良好的牲畜飼料。而水生植物塘由於漂浮植物體的龐大的須根系,極高的生長速率和巨大的生物量都有利於吸附、吸收水中的污染物,從而對COD的去除作用較強,平均達71.7%[42]。 2.4 水質凈化 水質凈化技術已成為養魚工業可持續發展的瓶頸與籌碼。20世紀80年代以來,已有利用浮游植物凈化養殖污水的研究報道。但因藻水分離困難,使這種微藻凈水模式在循環水養魚系統中的應用受到限制。而大型植物則具有凈化水質、節省能源和收獲餌料的綜合效果[43]。高等水生植物對水環境中的污染物具有較強的吸收作用,其效能因植物種類及處理組合方式不同而異。高等水生植物凈水效果的高低依賴於各自生理活性的增強(主要體現在酶活性的提高)。 鳳眼蓮、水浮蓮、紫萍等植物在溫暖季節生長繁殖極快,能迅速覆蓋水面,凈化效果好。水花生、蘆葦等抗性較強,種群密度大,凈化效果較好,並具有抵抗風浪和分隔水面等功能。伊樂藻,菹草等沉水植物在水下生長不影響水的透光,還通過光合作用向水中提供大量氧氣,並且在低溫季節也可很好生長。水花生、槐葉萍、浮萍等植物的抗寒性較強。蓮藕等本身即具有一定的經濟價值[44]。 2.5 湖泊治理與植被修復 沉水植物可以明顯改善水體的理化性質。它的存在有效降低了顆粒性物質的含量,可改善水下光照條件,使透明度保持在較高水平,水體電導率也相對較低。水生植物還可以增強底質的穩定和固著。有人發現在熱帶地區,把水生植物和生物固定膜結合起來的處理系統在適宜的地帶非常地適用[45]。在比利時的佛來德斯的eekhoven水庫,水生植物還被用於預過濾停滯水庫的生物調節[46]。在乾燥氣候下,兩種高等水生植物Typha latifolia 和Juncus subulatus 都表現出較高的凈化效率,其多孔性也有助於污水的過濾[47]。 對於淺水湖泊而言,重建水生植被是富營養化治理和湖泊生態恢復的重要措施。我國的湖泊已有約65%呈現富營養狀態,還有約29%正在轉向富營養狀態。對其治理,必須考慮利用水生植物的自身治污特性。水生植物可以顯著提高富營養水體的水質,對有毒的有機污染也有明顯的凈化作用。恢復以沉水植物為主的水生植被是合理有效的水質凈化和生態系統恢復的重要措施,在這個方面已有人做了不少工作[48]。 沉水植被(Submersed Aquatic Vegetation,SAV)的建立主要受限制於芽植體的有無,而水體的透明度和沉積物中的營養(尤其是N)的水平是植物群落建立的關鍵[49]。馬劍敏等[50]在1993—1995年間對武漢東湖的布圍和網圍受控生態系統中的植被恢復、結構優化及水質進行了初步研究。結果發現:控制養殖規模是恢復水生植被的前提;在受控生態系統中,水生維管束植物生物量增加,生長良好的水生維管束植物能使水中N、P濃度明顯降低;恢復水生植被時,應以沉水植物為主體,蓮、蘆葦、苦草、狐尾藻和金魚藻適應性較強,可作為重建水生植被的物種。而渾濁是影響恢復的因素之一,光合有效水平對莖生長最重要[51]。Kahl通過衰退模型來確定光衰減系數是否與預計的5%透光區相異,從而作為沉水植物治理和修復的重要參考[52]。通過對博斯騰湖的研究表明,水面上有水生植物生長時,其蒸發蒸騰量低於自由水面的蒸發量,而且降低了水體的礦化度並凈化了水體,並且可為養殖業提供大量優質飼料。利用植被改善其生態環境,投資少,效益明顯而持久[53]。研究還表明,水生植物床對於低透明度河流中顆粒性有機物質(Particulate Organic Matter,POM)的保持和短期貯存在不同空間層次上有重要作用。其重要性因草床密度、表面覆蓋率及葉落時間的不同而有差異[54]。 3 小結與展望 綜上所述,水生植物能夠不同程度地清除被污染水體的氮、磷,重金屬及有機污染物,並在污水治理中得到了廣泛的應用。通過分析水生植物對水中氮、磷等營養元素和污染物的吸收及分解作用,可選擇不同的水生植物及其組合來適應不同的受污染水體。還可通過控制水生植物的數量來調控凈化能力的大小,以修復受污染水體並保持水質。 科學的管理和轉化利用是治理的關鍵。如適量的水葫蘆生長有利於水質的凈化,在水葫蘆長到適當的時候就需要適時打撈,並通過發酵轉化等後續技術將之轉化利用,防止其腐爛造成的二次污染。沉水植物的治理對湖泊生態系統有著重大影響,但如果缺乏反饋機制結果會更惡劣 ,因為大量的沉水植物的生長也會帶來負面影響。對過多的大型植物生長可採用機械收割、沖刷、抽乾等措施。 http://www.chinacitywater.org/bbs/viewthread.php?tid=14902&extra=page%3D1
② 如何利用植物凈化污水
做化學實驗時,老師經常說:必須小心處理實驗試劑,因為它 們對人和環境有害。但同時我又發現,老師將使用後的化學試劑直接就倒入下水道里。於是,我就去問老師,老師面有難色地說,學校設備不夠,無法處理這些廢水,只能直接排放到城市污水渠里了。沒有經過處理的實驗室污水直接排放到下水道,不就造成水的污染了嗎?於是,在老師的輔導下,我開始了研究。
通過調查,我發現原來在廣州市裡許多中學的無機化學實驗室的污水,都是沒有經過處理直接排到生活污水渠中。這些化學污水到底情況如何?我對中學無機化學實驗室里的污水進行了採集和檢測。根據收集的水樣,我做了初步的目測和酸鹼度的檢驗,發現實驗室的污水主要根據當天的實驗課而定,以廢酸液和廢鹼液較多,污水中可能伴隨著少量的沉澱物。
為了進一步了解實驗室污水對環境和生物的危害情況,我們將10mL的實驗室污水加入100mL的清水中(模擬實驗室污水流入河中後的情況),然後放入小魚,觀察小魚的情況。我們發現,實驗室污水雖然經過稀釋,但酸鹼度沒有減弱多少,對一些水中的生物如小魚、河蝦、螃蟹等危害嚴重,會導致水生生物死亡。
通過對實驗室污水的檢測數據,我們發現污水排出下水道流入河裡以後,酸鹼度沒有減弱多少,各類指標均超標,超出國家的標准很多。怎樣解決這些嚴重污染環境的實驗室污水呢?通過訪問一些專家,我了解到運用水生植物可以對金屬離子、氨氮等元素進行吸收。於是,我開始尋找具有這種作用的植物。通過查閱資料,我採集回一些抗污染、有凈化水體能力的水生植物在少年宮人工栽培。
到底我在野外採集的這些水生植物是否具有凈化化學實驗室污水的能力呢?我將配製好的污水配製液放入植物培養皿,將各種植物栽種在培養皿中,定時監測培養皿中植物的生長情況和檢測污水的酸鹼度。
通過對實驗室污水的植物凈化實驗的觀察和檢驗結果,我得出以下結論:(1)水生植物有一定抵抗化學污水的能力,其中香根草、鳳眼蓮、水蓼的抗污能力最強,莎草雖然葉片部分枯萎,但根部確能生長。(2)植物的確對實驗室污水有良好的凈化作用。(3)水生植物有很好的離子吸附能力。(4)我發現各種不同的植物對污水的處理能力不同。
據以上發現,我決定將這些能凈化污水的植物奇兵運用到真正的處理實驗室污水的過程中去,設計一個利用水生植物凈化中學無機化學實驗室污水的處理系統。從成本、場地、技術、實用、安全、美觀等方面考慮,我決定這個實驗室污水處理系統由沉澱池、過濾池、組培池、水生植物盆景池組成。通過實驗,我驚喜地發現:通過沉澱、稀釋、活性炭過濾和植物凈化四個步驟後,污水的各項數據都減少了,逐漸靠近國家生活雜水的標准。有了實驗室的驗證,我設計並製作了一個中學無機化學實驗室污水處理系統的模型。
通過一年多的調查、實驗、研究,我在老師的指導下學到了很多課堂學不到的東西;培養了觀察和動手的能力,鍛煉了自己的毅力。
③ 利用水生生物監測和評價水體污染的兩種方法!!!急,在線等!
2.3 水污染生物監測的方法
2.3.1利用指示生物在水體中的出現或消失、數量的多少來監測水質
許木啟 [3]利用白洋淀水體中浮游動物群落優勢種的變化來判斷水體的污染程度和自凈程度。結果表明,府河—白洋淀水體從上游至下游,浮游動物耐污種類逐漸減少,廣布型種類逐漸出現較多,在下游許多正常水體出現的種類均有分布;同時,原生動物由上游的鞭毛蟲至中游出現纖毛蟲,在下游則發現很多一般分布在清潔型水體的種類,表明府河—白洋淀水體從上游到下游水體的污染程度不斷減輕,水體具有明顯而穩定的自凈功能。
2.3.2利用水生生物群落結構的變化來監測水質
蔣昭鳳等 [4]用底棲動物的變化趨勢評價湘江水質污染,結果發現湘江幹流底棲大型無脊椎動物種類數和物種的多樣性指數從上游到下游呈減少趨勢,表明毒殺生物的有毒物質對湘江的污染較為明顯,並且可根據湘江幹流各斷面種類數的減少程度判斷出各斷面的污染程度;同時也觀察到,隨著時間的推移,底棲大型無脊椎動物種類數和多樣性指數也呈減少趨勢,說明這種有毒污染仍在發展之中。
2.3.3水污染的生物測試
水污染的生物測試是利用水生生物受到污染物質的毒害所產生的生理機能的變化,測試水質污染狀況。
Belding [5]根據魚的呼吸變化指示有毒環境,在有污染物存在的情況下,魚腮呼吸加快且無規律。德國[6]從1977年開始研究利用魚的正趨流性開展生物監測,在下游設強光區或適度電擊,控制健康魚向下游的活動;或間歇性提高水流速度,迫使魚反應。如果魚不能維持在上游的位置,則表明污染產生了危害。
3 國內外水污染生物監測的研究進展
近幾年來,應用生物監測環境技術的研究廣泛開展,出現了一些新方法、新材料和新的監測物,提高了生物檢測的靈敏性。
3.1 水污染生物監測及其檢測的新方法
3.1.1 利用遺傳毒理學監測水體污染
環境污染物質對人類及其它生物危害最為嚴重的問題是對細胞遺傳物質造成的損害。因此,近20年來環境生物檢測技術的研究和應用,尤其是細胞微核技術和四分體微核技術在動植物以及人類染色體受外界理化因子的損傷等方面的分析、誘變劑的測試篩選,以及應用於環境監測的研究得到了廣泛的發展[7]。微核在生物細胞內的形成途徑以及與染色體畸變的相關性早已被人們所認識,用微核測定法替代染色體畸變方法來監測環境污染物對生物遺傳物質的損傷具有簡便、快速、靈敏度高等優點。最常用的蠶豆根尖細胞微核試驗技術是一種以染色體損傷及紡錘絲毒性等為測試終點的植物微核監測方法,該技術自1982年由Degrassi等建立以來,在環境誘變和致癌因子的檢測研究中,特別是在水質污染和致突變劑檢測研究中得到了廣泛應用[8]。
吳甘霖 [9]在利用水花生根尖微核技術(MCN)對馬鞍山市廢水的監測研究中,發現利用水花生根尖微核可作為監測水體污染的新材料。其根尖細胞微核率 MCN(‰),不僅可用於監測不同廢水的污染程度,而且由於該植物長期生活在污染水體中,還能反映不同廢水的污染物富集程度及現狀。當外界環境中存在一定濃度的致突變物時,可使細胞發生損傷,從而使微核細胞率上升。另外微核細胞率的上升,提示環境中存在有致突變物,即受試水樣中含有能打斷DNA分子的誘變劑或能打斷紡錘絲的紡錘絲毒劑,從而表現出遺傳毒性。
單細胞凝膠電泳(SCGE),即彗星試驗也是一種通過檢測DNA鏈損傷來判別遺傳毒性的技術。它比微核試驗更有益,因為環境中的遺傳毒物濃度一般很低,而彗星試驗檢測低濃度遺傳毒物具有高度靈敏性,所研究的細胞不需要處於有絲分裂期。同時,這種技術只需要少量細胞。目前它已經被用於檢測哺乳動物、蚯蚓、一些高等植物、魚類、兩棲動物以及海洋無脊椎動物的細胞[11]。Mirjana Pavlica等 [10]用暴露在五氯苯酚(PCP)中的淡水蚌類(Dreissena polymorpha Pallas)血細胞進行彗星試驗,觀察血細胞中DNA損傷程度。在進行實驗室實驗和原位實驗後,發現高濃度的PCP(80g/L)會引起血細胞中DNA斷裂,表明用彗星試驗檢測DNA損傷能夠監測水體中PCP污染。
SOS顯色法[12]是國內在20世紀80年代發展起來的一種遺傳毒性檢測新方法,具有快速、准確、靈敏及假陽性率低的特點,被廣泛用於遺傳毒性的測定中。其原理是:在DNA分子受到外因引起的大范圍損傷、其復制又受到抑制的情況下,會導致一種容易發生錯誤的修復。所有這些在遺傳毒物處理後大腸桿菌中出現的一系列反應統稱為SOS應答。SOS顯色法有許多優於Ames的特點:(1)快速、簡便,測定過程只需7h;(2)靈敏,被處理的細胞全產生或不產生SOS反應,用分光光度法測定β-ONPG(鄰硝基苯β-D-半乳糖苷)分解產物非常靈敏;(3)准確,SOS顯色法測定的是遺傳毒物對細胞原發的直接反應,其陽性結果十分可信,而Ames試驗的假陽性率較高。因此,SOS顯色法已引起人們的密切關注,成為一種值得推廣的水質監測評價方法。
3.1.2 微型生物監測(PFU法)
以前生物監測的研究重點多放在分類和結構方面。然而,生物系統的結構變化並非總與生物系統的其它變化相關聯,僅以某個種類、某個種群構成的生物反應系統的變化來評價一個水生生態系統,其偏差較大。因此,為掌握水生生態系統對環境污染的完整反應,要求我們在生物系統(細胞、組織、個體、種群、群落、生態系統)中選擇超出單一種類水平即群落或生態系統來作為生物監測的生物反應系統,並對該系統的結構和功能變化均進行研究。美國Cains創建了用聚氨酯泡沫塑料塊(簡寫為PFU)測定微型生物群落的結構和功能參數,進而進行監測預報的新方法。中科院水生所沈韞芬研究員把PFU應用到生物監測中,並使PFU法成為我國生物監測的一種標准方法[13]。PFU法適用於原生動物、藻類對水質的檢測。此方法可以鑒別水體是有機污染還是毒性污染。
尹福祥、楊立輝 [13]應用PFU法對某印染廠印染廢水處理設施的凈化效能進行了監測。結果表明,微型生物群落的結構參數和功能參數均較好地反映了印染廢水的凈化效果。與經典的生物監測方法相比,PFU法由單一監測結構(或功能 )參數轉變為結構參數(種類組成、優勢種)和功能參數(群集參數)同時監測,提高了生物監測的信息捕獲能力,並使監測信息能更完整、准確、精密地評價環境狀況。PFU法可快速、准確地監測水質的突變,通過1d的試驗結果就能預測、預報受納系統環境質量的狀態及其變化過程。某樣點的群集曲線突然大幅下降,說明該點的水質發生了突變,應調查有無事故性排放。
由於潮汐流和環流的影響,PFU法用於海水水質監測的有效性不如在淡水中監測。Kuidong Xu等 [14]用一種改良的PFU法—瓶裝聚氨酯泡沫塑料塊(BPFU)法進行海水的生物監測。BPFU法是將2塊聚氨酯泡沫塑料塊裝入1個圓柱形塑料瓶中,塑料瓶有4道裂縫,用於保護聚氨酯泡沫塑料塊不受粗糙條件的干擾,同時便於微生物群落進入聚氨酯泡沫塑料塊,達到平衡。BPFU法比傳統的PFU法在海水生物監測中的優越性體現在:⑴取樣穩定;⑵海水生物評價結構和功能的精確性;⑶定量比較時可以保持水體積的穩定性。實驗結果表明,用BPFU法進行海水生物監測比PFU法更加有效。通過BPFU法聚集的物種數量隨污染物強度的增大而減少,減少程度大於PFU法。由BPFU法計算出的多樣性指數同樣也高於PFU法。
3.1.3 應用分子生態毒理學方法監測水體污染
隨著社會的進步,生物技術也在不斷地發展,在此基礎上逐步形成了分子生態毒理學。分子生態毒理學採用現代分子生物學方法與技術,研究污染物及代謝產物與細胞內大分子,包括蛋白質、核酸、酶的相互作用,找出作用的靶位或靶分子,並揭示其作用機理,從而能對在個體、種群、群落或生態系統水平上的影響作出預報,具有很大的預測價值。目前最常用的是把腺三磷酶作為生物學標志,方法是測定體內三磷酸腺苷酶ATPase的活性,並以其活性強弱作為多種污染物脅迫的指標[15]。
Petrovi S等 [16]通過測定貽貝 (Mytilus galloprovincialis Lam.)消化腺上皮細胞中的溶酶體(Lysosome)膜的穩定性和金屬硫蛋白(Metallothionein,MT)的含量來監測水體中有毒物質。貽貝消化腺上皮細胞中的溶酶體是有毒物質積累滯留的主要場所,同時它在排泄有毒污染物質的過程中起著關鍵作用。溶酶體中的有毒物質會削弱膜的穩定性,減少產生水解作用的溶酶體酶向細胞溶質中擴散。MT是動物對周圍環境中過量金屬的一種防禦機制,能夠阻止有毒物質及其代謝產物產生的細胞毒素對有機體產生影響。一般來說,監測MT的方法比監測組織中金屬總量更可行,因為這種方法可以將胞內具有顯著毒理效應的金屬結合片段與不可利用的金屬絡合物區分出來[17]。因此貽貝消化腺上皮細胞中的溶酶體膜的穩定性和金屬硫蛋白的含量的測定可以作為水體環境有毒物質變化的早期警報。
近年來,生物體內膽鹼脂酶活性的測定已經成為海水和淡水水體污染的一種監測工具。由於環境中的有機磷農葯和氨基甲酸鹽殺蟲劑與底物乙醯膽鹼的分子形狀類似,能與酶酯基的活性中心發生不可逆的鍵合從而抑制酶活性,因此它可以用來評價有機體在殺蟲劑和毒害神經的污染物質(如重金屬)中的暴露程度。Mohamed Dellali等 [18]用蛤和貽貝監測瀉湖的水體污染,結果表明,蛤和貽貝體內乙醯膽鹼脂酶的活性能很好地反映當地水體的污染狀況。
3.1.4水生生物環境診斷技術
用常規的毒性測試可以檢測污染嚴重水體的毒性,但對於低毒性水體,用常規的毒性試驗難以檢測到其毒性水平。為此,日本NUS株式會社開發出一種低毒性水體的新的生物測試方法——水生生物環境診斷技術(Aquatic Organisms Environment Diagnostics,簡稱AOD)[19]。該方法採用冷凍濃縮技術 ,將低毒性水體樣品中的部分水分脫出,使水樣中的毒理成分合理地濃縮,再進行生物毒性試驗,進而判定水體的毒性水平。AOD技術所選用的測試魚要求體積較小,同時要滿足測試生物所必備的高敏感性、取材方便、便於飼養或繁殖、品系純等條件。目前,AOD主要採用紅鰭魚(T.albnubes)和淡水蝦(P.compressa)作測試生物。
3.1.5 幼蟲變態實驗
近年來,對於以海洋無脊椎動物的胚胎和幼蟲期毒性實驗研究較為廣泛。然而研究表明[20],浮游幼蟲變態比現有的生物個體水平的毒性實驗指標更為敏感。海洋底棲無脊椎動物幼蟲的變態期是其生活史的關鍵階段,變態期的幼體對污染物的敏感性要高於其它階段,胚胎發生和幼蟲發育不受影響的污染物濃度會阻礙其變態。幼蟲的變態過程易於觀察(受到外來信息物質的調控),易受環境污染的干擾。與死亡率比較,能否在附著基表面順利變態是監測污染物毒性的更敏感的指標。
3.1.6 四膜蟲 (Tetrahymena pyriformis) 刺泡發射法
四膜蟲是一種淡水單細胞生物,生長速度快、繁殖量大,實驗室內易無菌培養和控制,適用於水質監測。以前應用四膜蟲監測水質都是通過測試四膜蟲的生長曲線和繁殖曲線等生物學特徵來反映水質變化情況。然而四膜蟲個體差異小、對化學毒物敏感,在誘變實驗中無須添加活化酶、自發突變率低,也是一種理想的致突變試驗材料。四膜蟲的刺泡是附著在細胞質表面,由基粒分化而來,垂直胞質排列,當外界環境因子觸發可誘導刺泡發射,形成顯微鏡下可見的分泌泡。吳偉等[21]用陽性致突變物誘發四膜蟲刺泡發射,試驗結果表明,四膜蟲對致突變陽性物質相當敏感,且有劑量效應關系。因此利用四膜蟲刺泡發射是評價水體中化學物質致突變的一種快速、簡便、良好的方法。
3.2 水污染生物監測的新材料和新的監測物
近年來,水污染生物監測不僅出現了一些新的方法,同時也出現了一些新材料、新的監測物。席玉英、韓鳳英等 [22]對長葉異痣蟌〔Ischnura elegans(VanderLinden)〕體內汞含量及與水體汞污染的關系進行了研究,結果發現,長葉異痣蟌對水體汞具有富集性,富集倍數高達5448~7600倍,可作為水體汞污染的監測生物。其中雌性長葉異痣蟌體內汞含量樣體(同時、同地採集的)間存在很大差異,因此可作為水體汞污染的定性研究,不宜作為水體汞污染的定量監測。而雄性長葉異痣蟌體內汞含量樣本間的差異則不顯著,並且雄性長葉異痣蟌體內汞含量隨水體汞含量的增加及時間的延長而增加,可作為水體汞污染的指示生物。
Flammarion P等 [23]通過測定白鮭(Leuciscus cephalus)體內膽鹼脂酶的活性來監測水體污染,發現白鮭可以成為很好的水體污染監測工具。而Khan R A等 [24]用比目魚(Pleuronectes americanus)體內乙氧基-異吩惡唑酮-脫乙基酶(EthoxyresorufinO-Deethylase,EROD)活性的強弱來判斷紐芬蘭島水體的污染狀況,發現它也有很好的監測效果。
Kahle J等[25]測定一種橈腳類動物Metridia gerlachei對威德爾海中痕量金屬的生物累積率,發現Metridia gerlachei對Co、Cu、Ni、 Pb 、 Zn等金屬元素的敏感度較高,可以作為海水中金屬元素的監測物。而Rainbow P S 等[26]利用藤壺監測香港海域中痕量金屬,同樣也得到很好的效果。
劉綺 [27]進行了一種新的生物監測方法研究。他以孵化好的Ⅱ~Ⅲ期鹵蟲為受試生物,實驗研究了K2Cr2O7、HgCl2、As2O3、KCN、六六六、苯酚、苯7種物質對鹵蟲的中毒閾值和 LC50 -24h(Leathal Concentration 50-24h, 24 h半致死濃度)的測定,闡明了該方法具有操作簡便、快速、覆蓋面寬、技術易掌握、所需設備不復雜等特點。此生物監測方法在環境科學與工程中的研究和應用可進一步擴展到對入江、河、海的工業排放物的檢毒、農葯殘留量分析、真菌毒素分析等廣泛領域。
④ 水中小型動物和水生生物在水體水質凈化中各起什麼作用
是一個系統工程。減少生活污水、工業污水的排入。消除面源農業葯、肥的污染。
動物的話,可以引入枝角類的浮游動物來減少藻類滋生。
總之。。
植物的話。
清除污染的底泥、浮葉植物都有效,沉水、挺水。。。。你的理想真偉大!
治理河流污染必須先從源頭抓起
⑤ 如何應用生物學來治理水體富營養化
富營養化的防治是水污染處理中最為復雜和困難的問題,其原因如下:①污染物質來源多樣,排放量大。導致水質富營養化的氮、磷營養物質,既有天然源,又有人為源;既有外源性,又有內源性。含氮、磷元素的水量以當前的發展情勢分析,仍呈增長態勢。②受污水體中營養元素的去除難度大,目前還沒有一種有效的治理手段可以實現對氮、磷元素的有效去除。當前,防治水體富營養化措施可以從以下幾點加以考慮:
(1)控制外源性氮、磷輸入
外源性污染物的進入是造成水體富營養化的主要因素。如果減少或者截斷外部輸入的營養物質,將會使水體富營養化發生的可能性大大降低。為此,首先應該著重減少或者截斷外部營養物質的輸入,控制外源性營養物質,應從控制人為污染源著手,准確調查清楚排入水體營養物質的主要排放源,監測排入水體的廢水和污水中的氮、磷濃度,計算出年排放的氮、磷總量,為實施控制外源性營養物質的措施提供可靠的科學依據。
(2)減少內源性氮、磷富集
在控制外源性氮、磷輸入的同時,也需要加強對內源性氮、磷的及時清除。輸入到湖泊等水體的營養物質在時空分布上是非常復雜的。氮、磷元素在水體中可能被水生生物吸收利用,或者以溶解性鹽類形式溶於水中,或者經過復雜的物理化學反應和生物作用而沉降,並在底泥中不斷積累,或者從底泥中釋放進入水中。減少內源性營養物負荷,有效地控制湖泊內部磷富集,應視不同情況,採用不同的方法。
具體可以採取的措施有如下幾條:
(1)工程措施
包括挖掘底泥、深層曝氣、注水沖稀以及在底泥表面敷設塑料等手段。挖掘底泥可以顯著降低底泥中營養元素向水體釋放;深層曝氣,保證對水體厭氧區的控制,抑制厭氧過程的發生以及底泥中營養元素的釋放。此外,也可以採用氮、磷濃度低的清潔水注入湖泊的方法,對富營養狀態的水體進行稀釋。
(2)化學方法
包括凝聚沉降和用化學葯劑殺藻的方法,例如有許多種陽離子可以使磷有效地從水溶液中沉澱出來,較為常用的、經濟的主要有鐵、鋁鹽等。通過與磷酸鹽生成不溶性沉澱物而沉降下來,但是沉澱物會富集在底泥中,存在再次向水體中的可能性。在化學法中,還有一種方法是用殺藻劑殺死藻類。殺藻劑將藻殺死後,需要及時將藻類撈起以避免藻類腐敗後所含有的營養元素再次向水體中釋放;或者再投加適當的化學葯品,將藻類腐爛分解釋放出的磷酸鹽沉降。
(3)生物措施
利用水生生物吸收氮、磷元素進行代謝活動以去除水體中氮、磷營養物質的方法。大型水生植物包括鳳眼蓮、蘆葦、狹葉香蒲、加拿大海羅地、多穗尾藻、麗藻、破銅錢等許多種類,可根據不同的氣候條件和污染物的性質進行適宜的選栽。水生植物凈化水體的特點是以大型水生植物為主體,植物和根區微生物共生,產生協同效應,凈化污水。經過植物直接吸收、微生物轉化、物理吸附和沉降作用除去氮、磷和懸浮顆粒,同時對重金屬分子也有去除效果。水生植物一般生長快,收割後經處理可作為燃料、飼料,或經發酵產生沼氣。這是目前國內外治理湖泊水體富營養化的重要措施。
近年來,有些國家採用生物控制的措施控制水體富營養化,也收到了比較明顯的效果。例如,德國近年來採用了生物控制,成功地改善了一個人工湖泊(平均水深7米)的水質。其辦法是每年在湖中投放食肉類魚種如狗魚、鱸魚去吞食吃浮游動物的小魚,幾年之後這種小魚顯著減少,而浮游動物(如水蚤類)增加了,從而使作為其食料的浮游植物量減少,整個水體的透明度隨之提高,細菌減少、氧氣平衡的水深分布狀況改善。但也發現,浮游植物種群有所改變,藍綠藻生長量比例卻增高,因為它們不能被浮游動物捕食,為此可以放養鰱魚來控制這種藻類的生長。
⑥ 如何清除魚池中綠藻_生物制劑水質凈化菌種
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⑦ 污水怎樣凈化
污水凈化方法可按其作用分為四大類,即物理處理法、化學處理法、物理化學法和生物處理法。
(1)物理處理法,通過物理作用,以分離、回收廢水中不溶解的呈懸浮狀態污染物質(包括油膜和油珠),常用的有重力分離法、離心分離法、過濾法等。
(2)化學處理法,向污水中投加某種化學物質,利用化學反應來分離、回收污水中的污染物質,常用的有化學沉澱法、混凝法、中和法、氧化還原(包括電解)法等。
(3)物理化學法,利用物理化學作用去除廢水中的污染物質,主要有吸附法、離子交換法、膜分離法、萃取法等。
(4)生物處理法,通過微生物的代謝作用,使廢水中呈溶液、膠體以及微細懸浮狀態的有機性污染物質轉化為穩定、無害的物質,可分為好氧生物處理法和厭氧生物處理法。
污水,是由生產或生活過程中不可避免的產生的一些有毒有害或者有其他影響的物質,統稱為污染物,經過特定的渠道(如洗滌、地面沖洗、冷卻、濺撒、殘夜、露液、排泄物等)進入水中,形成的一種特定的利用性能喪失或降低或利用性能轉變(如糞便水對分後可做有機肥等)的水種。
污水凈化的方法有很多,不過具體要視污水的水質情況和水量情況來決定,一般情況下有兩種:
一是自然凈化,即所謂的水體自凈;
二是通過人工的方式進行凈化處理,不過這一過程中的產出水絕大部分還是進入自然水體通過「水體自凈」實現污水的最終凈化,只有極少部分具有特定使用性能或符合特定標準的產出水才會被再次利用(如,自來水、景觀水等)。
自然凈化只針對污染程度較小、對受體水體沖擊小且不具有明顯「自然積累」的那部分污水。這部分水對水量和排放點都有特定的要求,而且不能超出承受水體的消溶能力,一旦打破水體自凈和原有的生態平衡,使得某些污染物的富集(如、氨氮,磷、重金屬等)或者某些營養物質缺失(如,氧、陽光等),將會導致受體水體的水質惡化,從而導致更為嚴重的水體污染和生物污染(水體富營養化、赤潮等)。
水體自凈
水體自凈,主要是通過水體中自身的物理、生物和某些特定條件下的化學能力,使污水中污染物的濃度得以降低,並在微生物的作用下進行分解,實現對水體中污染物的分離沉降、分解利用,經過一段時間後,水體往往能恢復到受污染前的狀態,從而使水體得到凈化由不潔恢復為清潔的過程。具體的有:
1、物理能力——稀釋、吸附、囊裹(泥漿包裹等)、混合、沉降等,其中座中央的是稀釋能
力;
2、生物能力——藻類和微生物吸收分解(呼吸功能、物質轉變吸收利用、化物質為動植物可
吸收的營養物質—蛋白質、氨基酸等、生物吸附、光合作用等);
3、化學和物理化學能力——
利用污染物實現氧化、還原、酸鹼反應、分解、化合、吸附和
凝聚等作用,從而使污染物質的存在形態發生變化和濃度降低。
水體中的污染物的沉澱、稀釋、混合等物理過程,氧化還原、分解化合、吸附凝聚等化學和物理化學過程以及生物化學過程等,往往是同時發生,相互影響,並相互交織進行。一般說來,物理和生物化學過程在水體自凈中佔主要地位。
值得注意的是,水體的自凈能力是有限的,如果排入水體的污染物數量超過某一界限時,將造成水體的永久性污染,這一界限稱為水體的自凈容量或水環境容量。影響水體自凈的因素很多,其中主要因素有:受納水體的地理、水文條件、微生物的種類與數量、水溫、復氧能力以及水體和污染物的組成、污染物濃度等。一旦上述影響因素中有一項或幾項出現變故,都將導致更為嚴重的水體污染。
人工凈化,就是認為採取某些特定措施,在污水源頭或者收集、向自然排放過程中通過各種有效地手段,實現對污染物的降解或清除的方法。這種方法最直接、最有效,同也是也是最具時效性的一種措施,其一般都是經過對污水的特殊處理實現的。
污水處理,其實就是通過各種物理的、化學的、生物的方法。手段,努力實現特殊的污水形成的「逆過程」,即,分離(分解)廢水中的污染物,盡可能優化廢水的可利用性能,將污水還原成符合特定要求或具有特定實用性能的水體(即,」環保型水體「或」生態型水體「)的過程,同時也是實現污染物的「無害化處理」或「資源化利用」的過程。
此外,還可以通過「生態系統」工藝(如,氧化塘,生態濕地等)對特定水體進行生態恢復,不過這一過程周期長,佔地面積大,而且對水體也有特定的要求。
而污水處理工程中又牽涉到諸多方面,主要分為,物理方法、化學方法、物化結合、生物法(好氧生物法和厭氧生物法,其中每一類中又劃分出具有特定功效的處理工藝),你可以先找相關的資料先看一下,具體到每個設計又牽涉到各種方法的結合,希望從中你能了解到相關的其他知識。
⑧ 河水裡養什麼生物會凈化水
向失去平衡的河水中,投入消失的微生物菌群可以凈化水。 微生物凈化水的原理各種水體本身都是一個平衡的生態系統,其中不僅有分解者生物、生產者生物、還有消費者生物,三者分工協作,對污水中的污染物進行更有效的處理與利用,並由此可形成許多條食物鏈,構成縱橫交錯的食物網生態系統。如果在各營養級之間保持適宜的數量比和能量比,就可建立良好的生態平衡系統。當一定量的污水進入這種生態體系中,其中的有機污染物不僅被細菌和真菌降解凈化,而其降解的最終產物,一些無機化合物作為碳源、氮源和磷源,以太陽能為初始能源,參與食物網中的新陳代謝過程,並從低營養級到高營養級逐級遷移轉化,最後轉變成水生作物、魚、蝦、蚌、鵝、鴨等高級的生命體產物,而且通過人們的不斷的取走和加入的措施來保持水體的綜合生態平衡,增加水景的美觀自然,達到防治水體的富營養化的目的。
水體污染和變壞的原因,就是由於環境或人為的因素,污染物大量進入,污染強度超過水體自凈能力,造成某些物種的消失,某些物種的瘋長,使得這種平衡關系受到了破壞,進入惡性循環的周期,於是水體藻類瘋長,水色發黑發白,嗅味發臭,蚊蠅滋長等令人不快的狀況。
水體治理修復的一個重要環節和手段,就是向失去平衡的水體中,投入消失的微生物菌群,還原其分解者生物的物種,使進入水體的污染物得到分解,消除或降解有機污染物成水、無機鹽、氮氣溢出水面,水質得到調理和改善,給予生產者生物提供營養源,使得斷裂的生物鏈重新得以恢復。
微生物產品,是向中國微生物保藏中心購買的安全菌種,對於水體環境的治理和修復具有特定的功能,公司的產品系列能夠應對各種不同的污染水體的復雜情況,對已經遭到污染的水體能夠有效的進行微生物治理,對於亞健康的水體能夠起到改善和預防水體變質的作用。
微生物治理污染水體是被事實證明顯著有效的一種手段和措施,是其它手段所不能取代的;但是微生物治理不是唯一的手段,微生物治理只是水體治理過程中的一個環節和一個過程,單靠微生物治理也是不能達到生態平衡的目的;要真正達到生態水體的目的,必須綜合運用各種措施,包括物理的、物理化學的、生物的和其它相應的措施才能維系水體的長治久安。
⑨ 水生植物如何達到凈化水質的目的
1、物理作用主要是指植物根系對
顆粒態
氮、磷的吸附、截留和促進沉降等作用。
漂浮植物
發達的根系與水體
接觸面積
很大,能形成一道密集的過濾層。當水流經過時,不溶性膠體會被根系吸附或截留。與此同時,粘附於根系的細菌在進入內源呼吸階段後會發生凝聚,把懸浮性的有機物和新陳代謝產物沉降下來。2、微生物作用植物發達的根系不但為微生物的附著、棲生、繁殖提供了場所,而且還能分泌一些有機物促進
微生物的代謝
。一方面,微生物能將污水中的有機態氮、磷和非溶解性氮、磷降解成溶解性小分子,繼續被植物體吸收利用;另一方面,由於在水生
高等植物
根系存在
富氧
與缺氧區,為
微生物脫氮
過程提供了良好的微環境條件;一部分
氨氮
和
硝態氮
直接通過硝化-反硝化過程得以去除。因此,盡管微生物起著直接作用,但植物的生理代謝活動也是不可缺少。3、吸收作用氮、磷是藻類等
浮游生物
生長的最主要
限制因子
,水體中氮、磷的含量直接決定了藻類的繁殖速率;同樣植物也可以直接吸收氮、磷,同化為自身的結構組成物質,但是與藻類相比,氮、磷在植物體內的儲存更加穩定,較容易通過人工收獲將其固定的氮、磷帶出水體。水生高等植物具有生長快的特點,能夠大量吸收水體中的營養物質,為水中營養物質提供了輸出的渠道;水生高等植物提高水體
溶解氧
,為其他物種提供或改善生存條件;提高透明度,改善水體的景觀效應;同時,
水生植物
對藻類具有克制效應,可以抑制藻類的生長,起到改善水質的作用;並且,水生植物還是湖泊生產力的主要物質基礎,能為經濟水生動物提供索餌育肥和生長繁衍的場所。
其實,水生植物一般通過促進湖泊河流水體中含磷物質的沉降和抑製表層沉積物的再懸浮而起到促進磷的沉積,從而降低了水體中磷的含量;將水體中的氮傳輸到底泥中,這對於降低湖泊河流中水體中的氮磷含量、防止
水體富營養化
和黑臭具有積極意義。水生植物還和
浮游植物
(主要指各類藻類)競爭營養物質和光能,前者個體大、生長周期長、吸取和儲存營養物質的能力強,它的存在可以抑制浮游植物的生長。因此,通過恢復水生植物,可以增加系統的
生物多樣性
,提高了系統
抗干擾能力
,使水生生態系統結構更加穩定。