生物修復(fù)技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖對環(huán)境污染中的應(yīng)用現(xiàn)狀

生物修復(fù)技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖對環(huán)境污染中的應(yīng)用現(xiàn)狀生物修復(fù)技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖對環(huán)境污染中的應(yīng)用現(xiàn)狀生物修復(fù)技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖對環(huán)境污染中的應(yīng)用現(xiàn)狀V:1.0精細(xì)整理，僅供參考生物修復(fù)技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖對環(huán)境污染中的應(yīng)用現(xiàn)狀日期：20xx年X月生物修復(fù)技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖對環(huán)境污染中的應(yīng)用現(xiàn)狀摘要：本文通過對生物修復(fù)技術(shù)的概念、原理及在水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境污染中的應(yīng)用的介紹，闡述了幾種主要的生物修復(fù)的方法，從而為有效的解決水產(chǎn)養(yǎng)殖對環(huán)境的污染提供技術(shù)方法。關(guān)鍵詞：生物修復(fù)技術(shù)；水產(chǎn)養(yǎng)殖；環(huán)境污染；應(yīng)用現(xiàn)狀改革開放以來，我國漁業(yè)快速發(fā)展，取得了矚目的成績。我國水產(chǎn)動物養(yǎng)殖品種繁多，為國內(nèi)外對水產(chǎn)品的需求提供了保障。從2002年起，中國水產(chǎn)品的出口額列位世界第一。到2008年中國水產(chǎn)品養(yǎng)殖產(chǎn)量為3412萬噸，全國水產(chǎn)品的總產(chǎn)量達到了4896萬噸，已經(jīng)連續(xù)20年居世界第一位。到2010據(jù)全國20個漁業(yè)主產(chǎn)省統(tǒng)計月報數(shù)據(jù)顯示，一季度，全國漁業(yè)產(chǎn)值957億元，全國水產(chǎn)品產(chǎn)量980萬噸，其中，水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量707萬噸，捕撈產(chǎn)量2735萬噸，與上年基本持平。漁業(yè)的快速發(fā)展不但為國內(nèi)市場提供了品種繁多、數(shù)量充盈的水產(chǎn)品，也為國外市場提供了優(yōu)質(zhì)的水產(chǎn)品。在漁業(yè)經(jīng)濟迅速發(fā)展的同時卻嚴(yán)重忽略了對養(yǎng)殖水域的生態(tài)平衡和環(huán)境保護，致使水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)在發(fā)展過程中不斷受到資源匱乏、環(huán)境污染、病害因素的困擾和制約，漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)遭到了嚴(yán)重的破壞。近二十年來池塘集約化養(yǎng)殖投入的上千萬噸的餌、肥料和大量藥物，每年近3億立方米養(yǎng)殖廢水的排放，加劇了江河湖庫的富營養(yǎng)化和污染程度。多年的重復(fù)污染，不僅造成了自然水域的水質(zhì)惡化，給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人民生活帶來巨大損失，而且由于水質(zhì)惡化造成了魚病交叉感染、泛濫成災(zāi)。同時，人類生活污水、各種工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)退水等的超量排放，污染了養(yǎng)殖用水水源，造成養(yǎng)殖水質(zhì)下降，養(yǎng)殖環(huán)境惡化[1]。1、水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境的污染狀況1.1餌料及排泄物污染水產(chǎn)養(yǎng)殖大多采用投飼外源性餌料，高密度養(yǎng)殖勢必采用過量投餌。各種水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)中，以飼料或營養(yǎng)元素的形式投入到養(yǎng)殖水體中的氮和磷分別只25%17.4%左右被魚類所消化，這表明養(yǎng)殖水體中氮的負(fù)荷是由魚類吸收氮以后的排泄物和沒有被消耗的飼料降解造成的。總氨是密集型水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的控制參數(shù)，當(dāng)總氨的含量超過0.5mg/L時，對魚有毒害作用，而且魚類不能長時間生活在總氨含量超過0.5mg/L的水體中。大量殘餌、養(yǎng)殖動物糞便等排泄物和生物殘骸等所含的氮、磷元素，以及懸浮物和耗氧有機物等是主要污染物，這些物質(zhì)可能成為水體富營養(yǎng)化的污染源，養(yǎng)殖水體的自凈能力從而嚴(yán)重下降[2]。導(dǎo)致魚類生長緩慢，甚至死亡或泛池。林永泰等研究黑龍灘水庫網(wǎng)箱養(yǎng)魚對水環(huán)境的影響指出，1年沉積庫底的殘餌、便等達1625t，構(gòu)成了內(nèi)負(fù)荷二次污染源，并且網(wǎng)箱養(yǎng)魚已經(jīng)促進了網(wǎng)箱區(qū)水體富營養(yǎng)化[3]。1.2化學(xué)藥物污染為了防治養(yǎng)殖動物發(fā)生疾病或用于治療疾病、養(yǎng)殖環(huán)境的消毒等養(yǎng)殖水體中常使用消毒劑、殺菌劑、殺寄生蟲劑等。據(jù)Sollbc報道，英國水產(chǎn)養(yǎng)殖中使用的化學(xué)藥物有23種，而挪威1990年在養(yǎng)殖生產(chǎn)中使用的抗生素比在農(nóng)業(yè)中使用的還多。我國水產(chǎn)養(yǎng)殖病害多達170種，曾使用的中西藥品近500種。富含消毒劑和抗菌素的養(yǎng)殖廢水排放后，對近岸水域微生物的生態(tài)分布將產(chǎn)生直接影響。另外在生產(chǎn)上也普遍存在濫用藥物現(xiàn)象。為了控制水生植物的生長常使用殺藻劑、除草劑等控制水生植物。藥物的施用及殘留在殺滅病蟲害的同時，也使水中浮游生物、有益菌等受到抑制、殺傷或致死。1.3生物污染生物污染包括生物主動蔓延和人為的盲目引進物種，造成食物捕食、競爭、寄生等中間關(guān)系的破壞，有害生物或病原體等的攜帶及與原有自然種群或近緣種雜交而導(dǎo)致的基因污染等。致病微生物、寄生蟲和某些昆蟲等生物進入水體，或某些藻類大量繁殖，使水質(zhì)惡化，直接或間接危害人類健康或影響漁業(yè)生產(chǎn)。有些生物雖然不能直接影響人體健康，但是可以改變水的感官性狀，惡化水質(zhì)。例如使水質(zhì)產(chǎn)生異臭、異味，或妨礙水的處理和分配。這些生物包括軟體動物、櫛蝦、線蟲和藻類等。藻類污染已引起人們的關(guān)注。水華的出現(xiàn)，就是藻類過分生長的結(jié)果。赤潮和水華可使水體中的魚類等生物因缺氧而死亡。2、生物修復(fù)技術(shù)的原理2.1生物修復(fù)的概念生物修復(fù)（bioremdiation）：利用生物的代謝活動或其代謝生物降解或者富集有毒、有害污染物，從而恢復(fù)被污染環(huán)境的一個受控制或者自發(fā)進行的生物學(xué)過程[4]。首次記錄的實際使用生物修復(fù)技術(shù)是在1972年用于美國賓夕法尼亞州的一次清除管線泄漏的汽油。生物早期也稱為生物恢復(fù)（biorestoration）、生物清除（bioelimination）、生物再生（bioreclamation）或生物凈化（biopurification）。早期生物修復(fù)側(cè)重于應(yīng)用微生物的作用及其應(yīng)用，尤其是土壤污染以及地下水污染處理方面，沿用至今。以生物修復(fù)為核心的生物治理技術(shù)種類主要分為兩種：原位（insitu）和異位（exsitu）。原位生物修復(fù)采取就地解決問題的技術(shù)方案，即在污染區(qū)域直接使用修復(fù)技術(shù)而無需將其轉(zhuǎn)移。異位生物修復(fù)需要通過某種途徑將被污染物從污染現(xiàn)場運到一指定地點進行集中處理。2.2生物修復(fù)技術(shù)的原理生物修復(fù)技術(shù)是利用生物體或其制品降解污染物，減少毒性或轉(zhuǎn)化為無毒產(chǎn)品，富集和固定有毒物質(zhì)的環(huán)境生物技術(shù)，大尺度生物修復(fù)技術(shù)還包括生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控等。受污染的環(huán)境中有機物除少部分是通過物理、化學(xué)作用被稀釋、擴散、揮發(fā)及氧化、還原、中和而遷移轉(zhuǎn)化外，主要是通過微生物的代謝活動將其降解轉(zhuǎn)化[5]。因此，在生物修復(fù)中首先須考慮適宜微生物的來源及其應(yīng)用技術(shù)。其次，微生物的代謝活動需在適宜的環(huán)境條件下才能進行，而天然污染的環(huán)境中條件往往較為惡劣，因此必須人為提供適于微生物起作用的條件，以強化微生物對污染環(huán)境的修復(fù)作用。3、生物修復(fù)技術(shù)的關(guān)鍵因素3.1生物修復(fù)場所并不是所有受污染的環(huán)境都適合進行生物修復(fù)。一般而言，對于生物修復(fù)的處理場所，要求其存在的化學(xué)污染物及其濃度不能顯著抑制微生物或酶的降解活性；處理的化學(xué)污染物必須是生物可利用的；在處理點或反應(yīng)器中的條件必須適合微生物生長[6]。因此，通常情況下需對修復(fù)場所條件進行改善。3.2水分含量水分是調(diào)控微生物、植物和酶活性的重要因子，它對污染土壤及地下水生物修復(fù)的影響主要體現(xiàn)在對土壤的通透性、土壤可溶性物質(zhì)的特性、滲透壓、pH和土壤水力學(xué)傳導(dǎo)率等的作用上。研究表明，25%~85%持水容量可能是土壤水分有效性的最適水平[7,8]。3.3營養(yǎng)物質(zhì)促進微生物生長的營養(yǎng)物質(zhì)及其投加方法、投加時間和投加劑量等是生物修復(fù)成功與否的主要決定因素之一，尤其是氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)缺乏時,特定微生物的生長會受到限制。研究表明生物修復(fù)的生態(tài)條件C∶N∶P最佳比值為100∶10∶1[9,10]。3.4污染物的濃度生物修復(fù)過程中，污染物的濃度對微生物降解能力有一定制約。當(dāng)污染物濃度過高時，會影響生物降解的速率，甚至對微生物也產(chǎn)生毒性作用，從而減緩代謝反應(yīng)的速度，嚴(yán)重時可能導(dǎo)致生物修復(fù)無法進行。目前解決高濃度污染對生物降解影響的方式通常是采用稀釋方法以滿足微生物降解的濃度要求。當(dāng)污染物濃度過低(但尚未達到環(huán)境質(zhì)量安全標(biāo)準(zhǔn))時，生物修復(fù)也難于順利進行，這可能是由于微生物細(xì)胞內(nèi)完成反應(yīng)的調(diào)節(jié)機制不適合低濃度污染物的分解，或者降解污染物的微生物種群在低濃度的物質(zhì)供應(yīng)條件下喪失了基本的生存能力。低濃度污染物的生物降解是生物修復(fù)工程面臨的一大難題[11]。4、生物修復(fù)技術(shù)的方法及應(yīng)用現(xiàn)狀根據(jù)被修復(fù)的污染環(huán)境，可以分為土壤生物修復(fù)、水體生物修復(fù)。根據(jù)生物修復(fù)所利用的生物類群，可以分為微生物修復(fù)、植物修復(fù)和動物修復(fù)。根據(jù)生物修復(fù)中人工干預(yù)的程度，可以分為自然生物修復(fù)和人工生物修復(fù)。后者又可分為原位生物修復(fù)和異位生物修復(fù)。目前，作為環(huán)境科學(xué)研究中一個富有挑戰(zhàn)性的前沿領(lǐng)域,生物修復(fù)的研究已進入一個相當(dāng)活躍的時期。4.1微生物修復(fù)微生物必須篩選獲得具有活性的專性微生物。這些微生物必須有能力在合理的速率下將污染物從起始的高濃度降解達到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)濃度以下，并且在分解污染物的過程中不應(yīng)產(chǎn)生毒性代謝物。例如接種光合細(xì)菌、克隆菌、益生菌(EM)、利生素等有益菌，當(dāng)有益細(xì)菌成為水中優(yōu)勢菌種后可控制病菌蘩殖，達到防病治病的作用。光合細(xì)菌能夠降低蝦池水中有害物質(zhì)含量，氨氮含量平均降低0.4mg／L，并能增加池水的DO含量。微生物接種是指把一些與土著微生物群落有關(guān)的具有獨特或?qū)Ｐ源x功能的微生物引入污染處理現(xiàn)場的過程，是微生物修復(fù)的重要環(huán)節(jié)。微生物修復(fù)在應(yīng)用上是否高效，體現(xiàn)在接種后微生物生物量的增加，生物可降解程度的改善，微生物群落結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化與良好的降解作用過程的控制，土著微生物群落活性的增強，特別是接種微生物是否能顯著地影響污染物的生態(tài)化學(xué)行為及歸宿。微生物接種能促進污染物去除或降解的化學(xué)物質(zhì)的加入，可以提高微生物接種的成功率。添加特定的化學(xué)物質(zhì)以促進污染處理現(xiàn)場接種體的生長，通過顯著地增加生物量,達到降解污染物的目的[12]。4.2水生植物修復(fù)水生植物修復(fù)技術(shù)，因其低廉的投資管理費用、穩(wěn)定的凈化效果、種類繁多而潛力巨大、無二次污染等優(yōu)點而日益引起關(guān)注。植物修復(fù)技術(shù)利用植物自身與周圍微生物、環(huán)境共同作用來處理土壤或受污染水體。植物對污染物具有特殊的耐受作用，尤其是水生植物，能夠通過綠色植物特有的光合作用，吸收、分解水中氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)；同時水生植物的根、徑、葉為微生物的生長提供了良好的界面環(huán)境，其中空的結(jié)構(gòu)利于氧氣的傳輸，使根系周圍形成了兼氧、好氧等多種微生物，經(jīng)過硝化反硝化過程，與植物自身共同作用，對水中污染物形成良好的去除效果。水生植物的生長受風(fēng)、濕度、溫度、光照等氣候條件的影響，具有一定的區(qū)域性，適宜的風(fēng)速和濕度會影響污染物的揮發(fā)及植物的蒸騰作用，光照、溫度的變化對植物的光合作用及光合產(chǎn)物的運輸、分布至關(guān)重要，進而影響根分泌物的含量與組成，最終影響植物的修復(fù)效果。水生植物特別是沉水植物的引種與恢復(fù)對水體污染的治理有明顯作用，但水體的溫度、光照強度與營養(yǎng)負(fù)荷已成為沉水植物能否有效發(fā)揮作用的瓶頸[13]。因此，在水體營養(yǎng)負(fù)荷較低，植物生長緩慢的條件下，可投加微生物制劑作為有效補充，改善水體透明度，然后再引種水生植物，提高凈化效率[14]。水生植物對污染物的吸收及耐受能力有一定限度，其凈化率并非隨水體營養(yǎng)化程度成正比增長[15]；金魚藻在一定營養(yǎng)程度范圍內(nèi)具有一定的抵抗逆境脅迫、適應(yīng)環(huán)境的能力，但當(dāng)營養(yǎng)鹽濃度過高超過金魚藻抗逆能力時，就會抑制金魚藻的生長[16]。4.3水生動物修復(fù)水生動物修復(fù)是淡水養(yǎng)殖生物修復(fù)的重要組成部分，并已得到初步應(yīng)用。如在高密度放養(yǎng)河蟹水域，其富營養(yǎng)化程度很明顯，可投放足夠的濾食性魚類來控制水質(zhì)肥度[17]。水生動物修復(fù)應(yīng)用較多的是“生物操縱”理論。該理論是國外研究用于富營養(yǎng)化湖泊治理的一項技術(shù)，通過改變魚類的組成和密度來調(diào)整湖泊的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，減少以浮游動物為主要餌料的魚類種群密度，從而促使浮游植物生物量的下降，達到改善水質(zhì)，增加透明度的目的，主要措施是增加兇猛性魚類的放養(yǎng)“生物操縱”強調(diào)的是整個生態(tài)系統(tǒng)的管理，從營養(yǎng)環(huán)節(jié)來控制富營養(yǎng)化，使?fàn)I養(yǎng)物變?yōu)槿祟愋枰慕K產(chǎn)品而不是“水華”或“赤潮”[18]。5、生物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用前景生物修復(fù)技術(shù)作為環(huán)境生物技術(shù)的核心部分，因其本身具有快速、高效及費用低廉的優(yōu)點，被稱為是一種環(huán)境友好替代技術(shù)。近年來在基礎(chǔ)和應(yīng)用研究上取得了重大進展，顯現(xiàn)出良好的開發(fā)前景，在國內(nèi)受到日益廣泛的重視?？傊瑧?yīng)用生物系統(tǒng)對環(huán)境污染物進行有效清潔是生物修復(fù)的目標(biāo)。但是單純對污染水域進行生物修復(fù)是不能從根本上解決問題的，可以同時采用阻斷其自身污染來源和外源污染源措施，從源頭對污染進行控制，實現(xiàn)淡水養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。成功的生物修復(fù)需要多學(xué)科的共同合作,包括污染生態(tài)學(xué)、分子生物學(xué)與生物技術(shù)、土壤化學(xué)、植物學(xué)、微生物學(xué)和環(huán)境工程學(xué)。特別是,對生物技術(shù)方法與微生物學(xué)原理的深刻理解將有助于這一技術(shù)的進一步發(fā)展和更有效、更廣泛的應(yīng)用。參考文獻：[1]安鑫龍，徐春霞，張秀文．污染養(yǎng)殖水域環(huán)境的生物修復(fù)技術(shù)I生物修復(fù)的概念[J].河北漁業(yè)，2005，(2)：17,34.[2]安鑫龍，徐春霞，袁春營等．污染養(yǎng)殖水域環(huán)境的生物修復(fù)技術(shù)III污染淡水養(yǎng)殖水域環(huán)境的生物修復(fù)技術(shù)[J].水利漁業(yè)，2005，(6)：77~78．[3]林永泰，張慶，楊漢運，等．黑龍灘水庫網(wǎng)箱養(yǎng)魚對水環(huán)境的影響口[J]．水利漁業(yè)，1995，15(6)：6~10.[4]賀永華，胡立芳，沈東升等.污染環(huán)境生物修復(fù)技術(shù)研究進展[J].科技通報，2007，23（2）:271~275[5]黃勝和，趙珂.生物修復(fù)在治理海洋環(huán)境污染中的應(yīng)用[J].環(huán)境保護與循環(huán)經(jīng)濟，2010，6:70~71[6]RolingWFM，vanVerseveldHW.Naturalattenuation:Whatdoesthesubsurfacehaveinstore[J].Biodegradation，2002，13(1):53~64.[7]AwasthiN,AhujaR,KumarA.Factorsinfluencingthedegradationofsoil-appliedendosulfanisomers[J].SoilBiology&Biochemistry，2000，32(11-12):169~1705.[8]LahlouM,HarmsH,SpringaelD,etal.Influenceofsoilcomponentsonthetransportofpolycyclicaromatichy-drocarbon-degradingbacteriathroughsaturatedporousmedia[J].EnvironmentalScience&Technology,2000,34(17):3649~3656.[9]Rojas-AvelizapaNG,Rodriguez-VazquezR,Saval-Bo-horquezS,etal.EffectofC/N/Pratioandnonionicsurfactantsonpolychlorinatedbiphenylbiodegradation[J].WorldJournalofMicrobiologyandBiotechnology,2000,16(4):319~324.[10]Kwo