乡村振兴下农村河道水污染生物强化治理方法研究_周伟.pdf

第 48 卷第 2 期2023 年 2 月环境科学与管理ENVIONMENTAL SCIENCE AND MANAGEMENTVol.48 No.2Feb 2023收稿日期:2023 02 09作者简介:周伟(1980 )，男，硕士研究生，副教授，研究方向:环境保护、环境监测与治理技术、城市水净化、三废处理。文章编号:1674 6139(2023)02 0097 06乡村振兴下农村河道水污染生物强化治理方法研究周伟(杨凌职业技术学院 生态环境工程分院，陕西 杨凌 712100)摘要:农村河道水污染治理是推动乡村振兴可持续发展的重要途径，研究乡村振兴下农村河道水污染生物强化治理方法，改善农村河道水污染问题。乡村振兴下农村河道水污染治理具有改善河道流域整体状况、推动当地经济增长、美化人居环境的作用。生物强化技术通过自然筛选、商业菌剂、构建基因工程菌三种方式获取生物强化菌剂，通过生物强化菌剂的直接作用、共代谢作用以及基因水平转移作用治理农村河道水污染。选取某农村河道作为研究区域，验证生物强化技术可以有效降解农村河道水中的污染物，为乡村振兴提供良好的环境基础。关键词:乡村振兴;农村河道;水污染;生物强化治理;生物强化菌剂中图分类号:X703文献标志码:Besearch on Bio enhanced Treatment Methods ofural iver Water Pollution under ural evitalizationZhou Wei(Yangling Vocational Technical College，Yangling 712100，China)Abstract:The treatment of water pollution in rural rivers is an important way to promote the sustainable development of ruralrevitalization esearch on the biological enhancement of water pollution in rural rivers under rural revitalization will improve theproblem of water pollution in rural rivers The treatment of rural river water pollution under rural revitalization can improve the over-all condition of river basins，promote local economic growth，and beautify the living environment Bio augmentation technology ob-tains bio enhanced inoculants through natural screening，commercial inoculants，and construction of genetically engineered bacte-ria，and controls rural river water pollution through the direct action，co metabolism，and horizontal gene transfer of bio en-hanced inoculants A rural river was selected as the research area to verify that bio enhancing technology can effectively degradepollutants in rural river water，providing a good environmental foundation for rural revitalizationKey words:rural revitalization;rural rivers;water pollution;bio enhanced treatment;bio enhanced bacterial agents前言人类生活节奏加快，生活垃圾和工业、农业废弃物数量增加，污染物排放至河道中，造成河道出现严重的水污染情况。农村河道水污染威胁河道周围的生态环境以及人们的身心健康1，影响农村生态环境以及乡村振兴的步伐。目前农村河道水污染存在隐蔽性、单一性、区域差异性的特点，提升了治理难度2。人们的生态环保意识近年来明显增强，将生物处理技术应用于生态环境以及污水治理中，具有良好的治理效果。研究乡村振兴下农村河道水污染生物强化治理方法，充分考虑乡村振兴下的农村发展背景，为农村河道水污染治理提供参考依据。79第 48 卷第 2 期2023 年 2 月周伟乡村振兴下农村河道水污染生物强化治理方法研究Vol.48 No.2Feb 20231农村河道水污染现状农村经济水平快速提升，生态环境污染问题日益严重。水污染是生态环境污染的重要部分。农村河道水污染对乡村振兴产生了严重的影响。造成农村河道水污染主要包括以下原因:1 1生活污水农村村民的生态环境保护意识过于淡薄，容易出现废水以及垃圾随意倾倒的情况。未采用合适的废水以及垃圾处理方式，是造成农村河道水污染的重要原因3。农村的生活废水以及生活垃圾中包含众多的洗涤用品，其中包含的化学物质以及众多污染源是造成农村河道水富营养化的主要原因。农村河道水受到生活垃圾的影响，水体呈现黑臭状，河道水污染容易滋生蚊虫和细菌，不利于农村居民的身体健康，阻碍了乡村振兴的发展步伐。1 2畜牧业与种植业污水种植业中，大量的农药与化肥的使用，形成大量的有害物质，有害物质随着雨水径流等途径流至河道，造成河道水污染情况4。农村村民发展养殖业时，大量的家禽和牲畜排放的粪便等残污流至河道中，危害河道的水生态环境问题。1 3工业排放污水目前，农村为了发展经济，引入了大量企业和工厂，大量企业和工厂虽然带动了农村居民的就业问题，但是对生态环境形成了严重的危害5。部分企业和工厂不具备完善的污水处理装置，工业废水未经处理直接排入河流，令农村河流形成了严重的重金属污染，危害了河道周围农村居民的身体健康，不利于乡村振兴的可持续发展。2乡村振兴下农村河道水污染治理的重要性农村的河道水污染阻碍了乡村振兴的进一步发展，河道水体的面貌展示了农村的生态环境，对于农村的发展具有重要作用。农村河道水污染治理对于乡村振兴发展具有的重要性如下:2 1改善河道流域整体状况通过农村河道水污染的治理，农村的生态环境得以改善。河道周围的植被重新建立，河道流域的植物逐渐转变至多样化以及层次化，河道周围的生态体系更加完善。通过层次化的植物群落吸收环境中包含的污染物，河道水质更加健康，控制了农村的水土流失情况6，土壤更加健康，有助于当地农作物的良好发展。通过农村河道水污染的治理，推动乡村振兴的进一步发展。2 2推动当地经济增长农村河道水污染治理前，农村主要发展养殖业、种植业。农村河道水污染治理后，当地建设了完善的环境工程，生态环境得以改善，良好的生态环境提升了农业生产条件。当地农民通过高质量的水体以及土地大力发展种植业7，同时发展绿色旅游业等产业，完善农村的农业产业结构化发展，促进乡村振兴建设。2 3美化人居环境通过农村河道水污染的治理，改善了农村人们的居住环境。良好的居住环境带动了农村居民的思想进步，提升了村民的生活质量水平，增加了农村人民的收入。农村居民通过良好的生态环境提升了幸福感，促进了当地经济的可持续发展8，实现了乡村振兴。良好的农村河道水环境，促进当地生态的良性循环，为动植物提供良好的生存环境。3生物强化技术作用机理生物强化技术是目前应用于水污染处理技术中的较为普遍的一种。生物强化技术是将具有净化功能的微生物放置于自然菌群中，将包含微生物的自然菌群投入农村河道水中，利用微生物具有的处理作用，令投入的菌群与农村河道水中的污染物形成共代谢作用，有效处理农村河道水中的有害物质以89第 48 卷第 2 期2023 年 2 月周伟乡村振兴下农村河道水污染生物强化治理方法研究Vol.48 No.2Feb 2023及杂质9。生物强化技术通过强大的水污染治理技术，有助于农村河道水生态体系的循环利用以及健康发展，具有广阔的发展前景。利用生物强化技术处理农村河道水污染，主要的作用方式如下:3 1直接作用生物强化技术可以利用投入的包含微生物的菌群，直接处理与降解农村河道水体中包含的污染物，处理效果明显。3 2共代谢作用投入至农村河道水中菌群中的微生物与水中的污染物具有共代谢作用。生物强化技术具有的共代谢作用可以调整农村河道水中的有毒有害物质结构10，降低污染物对农村河道水体的污染。3 3基因水平转移作用生物强化技术可以令投放至农村河道水中菌群中的微生物与自然基因的交换速度和代谢速度加快，提升微生物降解有机污染物的水平，发挥基因水平转移作用。乡村振兴下，将生物强化技术应用于农村河道水污染治理中，可以发挥如下的作用:3 3 1改善污泥性能采用生物强化技术治理农村河道水污染问题时，可以改善农村河道水体中的污泥性能。农村河道水体中形成污染物的主要原因是河道水体中的污泥上浮。生物强化技术是改进污泥性能的重要技术，采用生物强化技术治理后的农村河道水体，污泥流动的速率和流动幅度有所提升。农村河道水污染治理后，河道水体内的污泥沉降性能和膨胀性能分别呈现提升以及下降状态，表明生物强化技术可以从根本上提升农村河道水体质量，发挥重要的治理作用。3 3 2提升水体系统的稳定性生物强化技术将降解污染物的菌种加入农村河道水体，不仅可以实现污染物的有效降解，同时可以提升农村河道水体的稳定性，提升农村河道水体的抗冲击水平。生物强化技术可以长时间降解农村河道水体中的污染物，长久发挥污染治理的作用。4生物强化技术中的生物强化菌剂来源农村河道水的治理水平受投放的生物强化菌剂的处理水平影响，生物强化技术中的生物强化菌剂来源如下。4 1自然筛选农村河道水污染治理人员需要依据河道的自然环境和污染场地，有针对性地选取微生物。自然筛选是生物强化技术中生物强化菌剂的主要来源，通过自然筛选获取的生物强化菌剂具有较高的取菌效率，自然筛选可以同时选取多个菌种，获取最佳的农村河道水污染治理效果。图 1自然筛选流程图99第 48 卷第 2 期2023 年 2 月周伟乡村振兴下农村河道水污染生物强化治理方法研究Vol.48 No.2Feb 2023不同的微生物应用于生物强化技术的农村河道水污染治理时，存在较大的差异。依据农村河道水环境分离以及选取可以发挥最大功能性的微生物，是获取微生物的重要途径。生物强化技术中，通过自然筛选获取生物强化菌剂的流程图见图 1。采用自然筛选获取的生物强化菌剂，是目前获取高效处理水平菌种的较为成熟的方法。采用自然筛选方法获取生物强化菌剂具有操作简单和来源广泛的优势。4 2商业菌剂购买商业菌剂是农村河道水污染治理中，生物强化菌剂的另一来源方式。生物强化菌剂通过商业途径销售时，可以采用干粉制剂方式包装与保存菌种，经过处理后的商业菌剂具有极强的降解能力。商业菌剂反应效果明显，污染程度低，应用于农村河道水污染治理时，安全性高，仅需较短时间即可实现菌剂的培养。培养后的菌剂中包含高浓度的微生物，提升生物强化技术对农村河道水污染的治理效果。不同的商业菌剂的应用领域存在较大的差异，目前市面上较为常见的商业生物强化菌剂的应用范围见表 1。表 1商业生物强化菌剂应用范围菌剂产品应用范围IMO污水处理EM工业、农牧、生活废水Biolyte工业废水、有机废水Z BID工业废水、农业污水Enochem农业、养殖业Bi Nutrik工业废水农村河道水污染治理人员可以依据当地河道水污染的具体情况，选取最佳的商业菌剂。生物强化商业菌剂将具有降解功能的微生物采用干粉或液体状态保存。农村河道水污染治理时，商业生物强化菌剂选取时，需要考虑以下情况:4 2 1微生物的生长温度不同的微生物需要适宜的生长温度和环境温度，才能完成对农村河道水中污染物的降解功能。选取商业生物强化菌剂时，需要考虑农村河道水污染位置的具体环境，避免购买的商业生物强化菌剂由于环境温度过高或过低，无法实现理想的水体污染物降解能力。4 2 2污染物浓度农村河道水中的污染物浓度过高时，河道水系统具有较强的抗冲击负荷水平。添加生物强化菌剂时，需要考虑所添加的微生物是否可以适应农村河道水中的污染物浓度。避免由于河道水污染物浓度过高，造成菌剂投放失败，无法起到污染物降解的作用。4 2 3抗重金属的能力农村河道水中通常包含较多的重金属，生物强化技术的实际应用时，需要考虑河道水中的重金属对投放的微生物是否存在影响，避免由于重金属的影响导致水体中投放的微生物失活。4 2 4菌株的生存能力部分商业生物强化菌剂在实验室中具有较强的降解水平，不同的微生物具备适宜自身生存的环境以及介质。将菌株投放至农村河道水体中，由于河道水体过于宽泛，可能存在微生物无法发挥其降解作用的情况。选取商业生物强化菌剂时，不仅需要考虑菌剂在实验室中的降解水平，同时需要考虑菌剂在实际应用时的生存水平。4 3构建基因工程菌利用原有特定基因的集中整合，培育全新的基因工程菌。利用构建的全新的基因工程菌实现多种污染物的降解，提升生物强化技术对农村河道水体中的污染物以及重金属的降解功能。构建基因工程菌时，可以结合多种微生物，利用恒化器培育。依据001第 48 卷第 2 期2023 年 2 月周伟乡村振兴下农村河道水污染生物强化治理方法研究Vol.48 No.2Feb 2023菌种的生成结果，培养全新的菌种。基因工程菌的构建过程见图 2。图 2基因工程菌构建过程生物强化技术中的基因工程菌的构建主要包括以下两种途径:4 3 1质粒介导的基因转移在固定条件下，质粒可以充分利用其自主复制功能，为宿主细胞赋予在特殊环境中生存的能力，利用质粒的特性可以令微生物在化学毒物等特殊环境下良好地生存。通过基因工程技术将存在特殊功能的质粒导入生物强化技术中的受体细胞中，提升生物强化技术中所采用的微生物的降解水平。4 3 2原生质体融合利用人工处理方式，融合两个存在差异遗传性状细胞的原生质体，令完成重组后的物质同时具有两个细胞的遗传性状。原生质体融合技术可以重组远缘菌株的基因，令不同类型的物质传递更加完善，实现更多物质的基因重组。5农村河道水污染生物强化治理的应用为了验证生物强化技术对农村河道水污染的治理作用，将生物强化技术应用于某市周边的农村河道水污染治理中。研究区域近年来大力发展乡村振兴战略，引进了大型化工厂，种植业以及畜牧业发展迅速，加剧了河道水的污染。河道水中不仅包含生活污水，同时包含众多的重金属等污染物质，河道水体的自净能力较差，夏天时，河道水体出现黑臭情况。依据研究区域的实际情况，选取 EM 系列微生物菌种作为生物强化技术治理研究区域河道水污染的微生物菌种。在河道中安装便于投加微生物的载体用网具，将微生物载体投入至安装的网具中，治理工程实施时间为 80 天。治理前与治理后，研究区域河道的对比图见图3。图 3河道水污染治理前后对比通过图 3 对比结果可以看出，采用生物强化技术治理农村河道水污染，治理后河道两侧的粘性油膜消失，河道内的河水明显变清，植物生长茂盛，验101第 48 卷第 2 期2023 年 2 月周伟乡村振兴下农村河道水污染生物强化治理方法研究Vol.48 No.2Feb 2023证该方法对于农村河道水污染治理的效果明显。统计生物强化技术对农村河道水污染治理前后，河道水质变化情况，统计结果见表 2。表 2河道治理前后水质变化指标治理前治理后化学需氧量/(mg/L)58 46 1氨氮/(mg/L)13 60.41总磷/(mg/L)1290.38pH 值8 97 1通过表 2 河道治理前后水质变化结果可以看出，通过生物强化技术治理农村河道水污染，治理效果显著。生物强化技术有效降解了农村河道水中包含的污染物，对于总磷等难以降解的污染物，同样具有良好的降解效果，提升了污染物的去除率，实现了农村河道水污染的治理，为乡村振兴提供良好的环境基础。6结语水污染问题是农村生活节奏快速发展带来的问题，农村河道水污染治理是促进乡村振兴的重要途径。治理人员需要针对农村河道水污染问题及时制定治理策略。文章研究方法利用自然筛选、商品化和基因工程构建三种途径获得生物增强菌剂。生物强化菌剂直接作用、共代谢作用和基因水平的传递作用对乡村河流的水污染进行了防治。生物强化技术是解决农村河道水污染问题的重要技术，具有明显的水污染治理水平以及污水处理效果。生物强化技术治理农村河道水污染，可以实现针对性地污水治理。对于农村河道水中的降解困难的微生物，同样具有良好的降解性能。生物强化技术治理农村河道水污染，具有稳定生态水环境系统的重要作用。利用农村河道水污染的有效治理，改善农村生态环境，令人类与自然和谐共处，为乡村振兴提供良好的发展环境。参考文献:1 韩博，金晓斌，顾铮鸣，等 乡村振兴目标下的国土整治研究进展及关键问题J 自然资源学报，2021，36(12):3007 3030.2 张志胜 多元共治:乡村振兴战略视域下的农村生态环境治理创新模式 J 重庆大学学报(社会科学版)，2020，26(1):201 210.3 袁哲，许秋瑾，宋永会，等 辽河流域水污染治理历程与“十四五”控制策略 J 环境科学研究，2020，33(8):1805 1812 4 杨宗政，许文帅，吴志国，等 微生物固定化及其在环境污染治理中的应用研究进展 J 微生物学通报，2020，47(12):4278 4292 5 温暖 多元共治:乡村振兴背景下的农村生态环境治理 J 云南民族大学学报(哲学社会科学版)，2021，38(3):115 120.6 王宗莉，李名钢 乡村振兴战略背景下的乡村环境治理分析 J 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