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爱尔斯微课堂｜主辅齐上阵 这个技术值得看
微生物群落可降解或富集自然界中大部分物质，是水体生态系统的重要组成部分，被广泛用于有机污染、重金属及水体富营养化等水环境治理。在对河流、湖泊等受污染水体进行治理时，投放外源微生物或激活土著微生物群落是人们用以恢复或强化水体自净能力的一种常用手段，今天向大家介绍一下土著微生物原位激活技术。
自然生境中95%～99%的微生物以生物膜的形式存在，在各种水生生态系统中，占据优势的生物膜常由结构高度复杂的多物种的微生物群落组成，取决于生态系统中基质类型(如水生植物、石块)。土著微生物原位激活是通过改善水体微生物群落的附着基质( 如水生植物、底质基质、人工水草等)，并辅之增氧曝气、投放微生物激活剂，促进水生生态系统生物膜快速形成，形成生态系统激活系统(如图1所示)，改善受污染水体的生境条件，恢复和维持生态系统完整性。
图1 基于微生物的生态系统修复基本原理图(修改自 Chai et al.)
土著微生物原位激活技术
1.水生植物原位激活微生物
水生植物是水体生态系统的重要组成部分，是微生物的天然附着基质。水生植物激活土著微生物是指通过恢复或重建污染水体的水生植被(尤其是沉水植被)，为水体微生物提供附着基质、水生动物群落提供栖息地和避难所，改善水体的透明度和溶解氧环境，激活水体有益微生物群落，强化水体的自净能力。
在水生植物群落恢复或重建时，应根据水生植物的生态习性(温度、水深、底质、透明度及水动力特征等) 选择适宜环境的根系发达、分蘖能力强(尤其是根蘖性强)、耐污净污能力强、净水能力强、生物量大的水生植物种类，为微生物附着提供充足的附着表面积的同时，通过水生植物的营养吸收、生物滞留、水流减缓、底泥固定等作用，降低内源污染和净化污染。生态修复工程中常用的水生植物主要有苦草、黑藻、伊乐藻、眼子菜、美人蕉、菖蒲、鸢尾、梭鱼草、芦苇、芦竹、莎草等种属水生植物。
2.底质原位激活微生物
底质原位激活技术通过改善水底附着基质激活微生物，兼具生境营造和接触氧化功能，是一种生物—生态修复技术。根据生态河道构建的原理，采用自然材料( 如卵石、砾石、火山石、矿石、天然河床等) 或人工材料( 陶粒、多孔砖、多功能人工介质等多孔性材料) 堆岸、铺设水底或构造生态透水坝，提供微生物附着基质、水生动植物栖息地和产卵地，以增强水体微生物对氮、磷、有机物等污染物的生物吸附、降解和转化。该技术常与曝气增氧联合，定向培养好氧微生物群落，调控水体的微生物群落结构与功能，提高水环境治理效果。
3.人工水草原位激活微生物
人工水草是一种利用耐污染、弹性的、比表面积大的、生物亲和的人工材料、仿照水生植物的新型接触氧化技术，通过微生物群落自然演替，在人工水草表面形成立体的“菌—藻”共生系统，强化水生生态系统的自净能力，并为浮游动物、大型无脊椎底栖动物等水生动物提供栖息地和避难所，维持水体清水态和生态系统稳定性。
有主亦有辅，治理效果更佳，下面两种土著微生物原位激活辅助技术也在水生态治理中发挥了重要作用。
1.水体复氧技术
水体复氧是通过跌水曝气( 瀑布、假山等) 和人工曝气，加快水体氧转移速率或直接向水体中充入空气或纯氧，提高水体溶解氧水平，增加水生态环境中好气微生物群落的结构与组成，强化微生物对污染物的生物降解作用。
在土著微生物原位激活应用中，水体复氧主要应用黑臭水体等重污染水体，增加水体溶解氧含量，优化水体微生物及生物膜的群落结构与组成，增强微生物降解作用。
2.原位促生技术
土著微生物原位促生指由投放微生物促生剂，激活水体中土著微生物群落。促生剂分为多组分促生剂和单组分促生剂。多组分促生剂有微生物促生剂、微生物激活剂等，均促进微生物大量生长，提高微生物多样性及生物量，从而提高污染物去除率。单组分促生剂有葡萄糖、氨基酸等速效营养源，为微生物生长提供充足的氮源和碳源，提高污染水体的可生化性。此外，促生剂能使好氧菌、兼性厌氧菌、厌氧菌大量增长，从而提高功能微生物群落的多样性及增加生物量，使功能微生物群落通过高效的协同作用，更彻底、完全地降解污染物，并提高系统耐受污染物冲击负荷的能力。
文字来源：环境科学与管理
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