關(guān)于生物的科技論文
關(guān)于生物的科技論文
在全球能源危機(jī)不斷加劇的情況下,生物能源作為一種理想的可 再生能源,越來(lái)越受到世界各國(guó)的關(guān)注。下面是小編為大家精心推薦的關(guān)于生物的科技論文，希望能夠?qū)δ兴鶐椭?/p>
關(guān)于生物的科技論文篇一
關(guān)于發(fā)展生物能源化解能源危機(jī)的思考
摘 要:在全球能源危機(jī)不斷加劇的情況下,生物能源作為一種理想的可 再生能源,越來(lái)越受到世界各國(guó)的關(guān)注。通過(guò)對(duì)自然界不同的演化態(tài)下能量守恒定律表現(xiàn)形 式的分析,提出生物演化狀態(tài)下生物能量守恒遵循動(dòng)態(tài)能量循環(huán)守恒,認(rèn)為能源危機(jī)的實(shí)質(zhì) 是在地表狀態(tài)下能量循環(huán)非平衡態(tài)。根據(jù)生物能源兼具能源與生物的二重性特點(diǎn),對(duì)發(fā)展生 物能源化解能源危機(jī)進(jìn)行了多角度深入的思考,在此基礎(chǔ)上,對(duì)如何有效解決生物能源的高效 轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化問(wèn)題提出了新的理念和相應(yīng)的對(duì)策建議。
在全球能源危機(jī)和油價(jià)不斷上漲的大背景下,各國(guó)尋找新能源的腳步也前所未有地加快。在 種類繁多的新能源中,來(lái)源廣泛、應(yīng)用方便、污染小的生物能源作為一種理想的可再生能源 ,越來(lái)越受到世界各國(guó)的關(guān)注。據(jù)有關(guān)專家估計(jì),到本世紀(jì)中葉,采用新技術(shù)生產(chǎn)的生物質(zhì)能 替代現(xiàn)有燃料的替代率將占全球總能耗的40%以上。在我國(guó),生物質(zhì)能也是僅次于煤炭的第二 大 能源,占全部能源消耗總量的20%。本文將通過(guò)對(duì)不同的演化態(tài)下能量守恒定律表現(xiàn)形式和 生物能源二重性探析,特別是通過(guò)對(duì)發(fā)展生物能源對(duì)化解能源危機(jī)的探討,多角度對(duì)發(fā)展生 物能源進(jìn)行深入思考。
一、 不同的演化態(tài)下能量守恒定律表現(xiàn)形式
當(dāng)今經(jīng)濟(jì)的飛躍發(fā)展引起能源消耗的驚人增長(zhǎng),能源危機(jī)籠罩著全球,但對(duì)能源危機(jī)實(shí)質(zhì)的認(rèn) 識(shí)人們卻不盡一致。能量守恒和轉(zhuǎn)化定律告訴我們:能量既不會(huì)消滅,也不會(huì)創(chuàng)生,它只能從 一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式,或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過(guò)程中能量的總 量保持不變。既然能量守恒和轉(zhuǎn)化定律告訴我們能量既不會(huì)增加,也不會(huì)減少,那么為什么還 會(huì)發(fā)生能源危機(jī)呢? 為了回答這個(gè)問(wèn)題,必須探討能量守恒定律在宇宙各演化階段的各種表 現(xiàn),進(jìn)而揭示能源危機(jī)實(shí)質(zhì)。
自然界演化大致可分為宇宙的演化、恒星的演化、地球的演化、生物的演化四類[1] ,在不同的演化態(tài)下,能量守恒定律有不同表現(xiàn)形式。①宇宙大爆炸階段。宇宙大爆炸學(xué)說(shuō) 認(rèn)為,宇宙起源于200億年前一個(gè)極高溫極高密度的“原始火球”的大爆炸[2]。從 大爆炸到基本粒子的形成,能量主要是以粒子輻射形式存在,這時(shí)的能量守恒定律主要表現(xiàn)為 粒能守恒定律。②恒星演化階段。恒星演化狀態(tài)主要是氫核聚變?yōu)楹ず思案鞣N重元素的原子 核聚變過(guò)程。根據(jù)愛(ài)因斯坦相對(duì)論,當(dāng)光的速度為每秒3×10?9米時(shí),質(zhì)量和能量實(shí)現(xiàn)了互換 ,即?E=MC?2,其中E為能量,M為質(zhì)量,C?為光速。這一公式表明少量的質(zhì)量能轉(zhuǎn)換為十分巨 大的能量,它揭示了核能來(lái)源的物理基礎(chǔ),因此恒星演化狀態(tài)下的能量守恒定律主要表現(xiàn)為質(zhì) 能守恒定律。③地球演化階段。地球演化主要包括地圈、大氣圈和水圈的形成。在地球演化 的物理變化中有機(jī)械能、熱能、電能、光能等能量的相互轉(zhuǎn)化和守恒,在地球演化的化學(xué)變 化中有質(zhì)量守恒,因此在這一階段能量守恒定律主要表現(xiàn)為封閉狀態(tài)下能量守恒和質(zhì)量守恒 。④生物演化階段。生命起源于化學(xué)演化,在生物演化狀態(tài)下,由大氣圈、水圈和巖石圈組成 的生物圈是地球表面上生物生存和活動(dòng)的范圍。生物圈內(nèi)的能量主要來(lái)源于太陽(yáng)能,有機(jī)物 與無(wú)機(jī)物利用太陽(yáng)能實(shí)現(xiàn)物質(zhì)和能量互換。從太陽(yáng)能的吸收到生物體活動(dòng)能量的耗散,生物 圈內(nèi)各種演化都是能量循環(huán)的表現(xiàn)。由于地球的運(yùn)動(dòng)變化導(dǎo)致生物圈內(nèi)的能、力、熱等能量 不同表現(xiàn)形式始終處于動(dòng)態(tài)中,從整體觀演化的角度來(lái)說(shuō),進(jìn)入生物圈中的能量應(yīng)該與生物利 用后散失的能量大體相等。因此生物演化態(tài)下能量守恒主要表現(xiàn)為總體意義上的動(dòng)態(tài)能量循 環(huán)守恒。
二、 能源危機(jī)實(shí)質(zhì)探析
能源危機(jī)是指由于能源短缺導(dǎo)致能源供應(yīng)緊張, 能源價(jià)格不斷上漲而形成的危機(jī)。 據(jù)國(guó)際 權(quán) 威機(jī)構(gòu)估計(jì), 世界已探明的可采石油, 大約只可供應(yīng)人類41年的需要, 天然氣為60～70年,煤炭約200年, 人類正面臨能源危機(jī)對(duì)能源安全的威脅。
能量守恒定律告訴我們能量既不能被創(chuàng)造又不能被消滅,可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式 [3]。 在生物演化狀態(tài)下,為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)能量守恒定律,需要了解“熵”。 熵是體 系混亂的程度的量度,在封閉系統(tǒng)中從一個(gè)平衡態(tài)經(jīng)絕熱過(guò)程到達(dá)另一個(gè)平衡狀態(tài),如果過(guò)程 是可逆的,則熵值不變; 如果過(guò)程是不可逆的,則熵值增加,這就是“熵”增原理[4] 。有“序”是開放系統(tǒng)從環(huán)境里吸取了“負(fù)熵”或是減少“正熵”的結(jié)果。 作為地下的石 油、煤等能量形式的資源, 如任其自然燃燒, 將全部被耗散在無(wú)規(guī)則的分子熱運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,使 環(huán)境的熵增加很多。 就太陽(yáng)輻射能而言,如果地表沒(méi)有任何生物體,太陽(yáng)能流(普遍理解為一 種負(fù)熵流)幾乎全部轉(zhuǎn)化為紊亂無(wú)序的分子熱運(yùn)動(dòng),更會(huì)使地面的熵增加很多。 熵的增加是 能量減少的量度。 比如我們?nèi)紵粔K煤,它的能量雖然并沒(méi)有消失,但卻經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化隨著二氧 化碳和其他氣體一起散發(fā)到空間去了,發(fā)生了熵增過(guò)程,再也不能把同一塊煤重新燒一次來(lái)做 同樣的功了。 如果只考慮能量守恒定律的普遍性,那地球上的能源就萬(wàn)世不竭了。 然而能 量守恒定律在不同的演化狀態(tài)下有不同的表現(xiàn)形式:在宇宙的演化狀態(tài)下,能量守恒定律主要 表現(xiàn)為粒能守恒定律,在這種狀態(tài)下能否保持能量總量守恒依賴于能量轉(zhuǎn)化為粒子和粒子轉(zhuǎn) 化為能量的成功,否則會(huì)發(fā)生能源危機(jī)。 在恒星的演化狀態(tài)下能量守恒定律主要表現(xiàn)為質(zhì)能 守恒定律,在這種狀態(tài)下能否保持能量總量守恒依賴于能量轉(zhuǎn)化為質(zhì)量和質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量的 成功,否則會(huì)發(fā)生能源危機(jī)。 在地球的演化狀態(tài)下能量守恒定律主要表現(xiàn)為封閉狀態(tài)下能量 守恒定律和質(zhì)量守恒定律, 在這種狀態(tài)下能否保持能量總量守恒依賴于封閉狀態(tài)下能量轉(zhuǎn)化 和質(zhì)量轉(zhuǎn)化的成功, 否則會(huì)發(fā)生能源危機(jī)。 在生物的演化狀態(tài)下的能量守恒定律主要表現(xiàn) 為 動(dòng)態(tài)能量循環(huán)守恒定律, 在這種狀態(tài)下能否保持能量總量守恒依賴于動(dòng)態(tài)能量循環(huán)的平衡, 否則會(huì)發(fā)生能源危機(jī)。
現(xiàn)在人類居住和活動(dòng)的地球表層狀態(tài)主要是生物演化狀態(tài),在生物演化狀態(tài)下,能量守恒定 律告訴我們:每當(dāng)能量從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)化到另一狀態(tài)時(shí),會(huì)損失能在將來(lái)用做某種功的一定“ 有效的”能量。這就是熵的增加。熵的增加即表明系統(tǒng)處于從非平衡態(tài)到平衡態(tài)的自發(fā)的、 不可逆的演化過(guò)程中,用于做功的“有效的”能量做功后導(dǎo)致能量耗散,這必然會(huì)導(dǎo)致該演化 狀態(tài)能量總量的減少。為了逆轉(zhuǎn)這個(gè)過(guò)程,需要一個(gè)熵減過(guò)程[5],即一種形態(tài)的能 源消耗以后,通過(guò)一定過(guò)程重新獲得原有能源形態(tài)的存在形態(tài),也就是使能量具有類似生物一 樣恢復(fù)自身形態(tài)的能力,也就是發(fā)現(xiàn)一種能為人類持續(xù)提供能量的某種形式的物質(zhì)資源。如 果能夠發(fā)現(xiàn)和利用這種物質(zhì)資源,在地球表層狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)能量循環(huán)的平衡,則能量守恒和 轉(zhuǎn)化定律的實(shí)現(xiàn)就有了現(xiàn)實(shí)條件,能源危機(jī)就不會(huì)發(fā)生;如果不能夠發(fā)現(xiàn)和利用這種物質(zhì)資源 ,在地球表層狀態(tài)下就不會(huì)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)能量循環(huán)的平衡,則能量守恒和轉(zhuǎn)化定律的實(shí)現(xiàn)就缺乏現(xiàn) 實(shí)條件,能源危機(jī)就必然會(huì)發(fā)生。這就是當(dāng)前能源危機(jī)的實(shí)質(zhì)。
三、 生物能源二重性及對(duì)能源危機(jī)的化解
生物能源是蘊(yùn)藏在生物質(zhì)中的能量,是指直接或間接地通過(guò)綠色植物的光合作用能轉(zhuǎn)化 為化學(xué)能后固定和貯藏在生物體內(nèi)的能量,包括生物質(zhì)能、液體燃料及利用生物質(zhì)生產(chǎn)的能 源,如燃料乙醇、生物柴油、生物質(zhì)汽化及液體燃料、生物制氫等[6]。生物能源之 所以被認(rèn)為是21世紀(jì)最有希望在解決能源危機(jī)方面有所作為的能源,是因?yàn)樯锬茉淳哂心?源性和生物性的二重性特點(diǎn),它既可以轉(zhuǎn)化為人們所常用的能源,同時(shí)又可以持續(xù)不斷地供應(yīng) ,能夠滿足動(dòng)態(tài)能量循環(huán)守恒定律,保持能量守恒,化解能源危機(jī)。
關(guān)于生物的科技論文篇二
水體的生物修復(fù)
摘要：當(dāng)前，對(duì)受污染的江河湖庫(kù)水體進(jìn)行修復(fù)，已是 社會(huì) 經(jīng)濟(jì) 發(fā)展 及生態(tài) 環(huán)境建設(shè)的迫切需要。 目前 ，對(duì)水體修復(fù)的 方法 主要有化學(xué)方法，物理方法和生物方法。
關(guān)鍵詞：污染物 生物修復(fù) 生態(tài)塘 人工濕地
1.概述
對(duì)受污染的江河湖庫(kù)水體進(jìn)行修復(fù)，已是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及生態(tài)環(huán)境建設(shè)的迫切需要，特別是南水北調(diào)東線沿線的治污工程，量大面廣，尋找先進(jìn)實(shí)用、造價(jià)低廉的技術(shù)迫在眉睫。我國(guó)的江河湖庫(kù)水體污染主要包括氮磷等營(yíng)養(yǎng)物和有機(jī)物污染兩方面。另外，湖泊水庫(kù)藍(lán)藻及赤潮給水域生態(tài)、人體健康也造成了嚴(yán)重的危害。對(duì)于富營(yíng)養(yǎng)化的控制，發(fā)達(dá)國(guó)家以控制營(yíng)養(yǎng)鹽為主，大多采取“高強(qiáng)度治污， 自然 生態(tài)恢復(fù)”的技術(shù)路線，即控制外源磷污染負(fù)荷并配合生態(tài)恢復(fù)措施。
去除藻類與控制其生長(zhǎng)是湖泊水庫(kù)水體恢復(fù)與保護(hù)的難題。目前國(guó)際上采用的技術(shù)主要有三類：(1)化學(xué)方法，如加入化學(xué)藥劑殺藻、加入鐵鹽促進(jìn)磷的沉淀、加入石灰脫氮等，但是易造成二次污染;(2)物理方法，疏挖底泥、 機(jī)械除藻、引水沖淤等，但往往治標(biāo)不治本;(3)生物方法，如放養(yǎng)控藻型生物、構(gòu)建人工濕地和水生植被，開發(fā)水體生物修復(fù)技術(shù)，是當(dāng)前水環(huán)境技術(shù)的 研究 開發(fā) 熱點(diǎn)。
生物修復(fù)，可以解釋為：生物特別是微生物催化降解有機(jī)污染物，從而去處或消除環(huán)境污染的一個(gè)受控的過(guò)程，即利用培育的植物或培養(yǎng)、接種的微生物的生命活動(dòng)，對(duì)水中污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化及降解，從而使水體得到凈化的技術(shù)。
與傳統(tǒng)的化學(xué)、物理處理方法相比，生物修復(fù)技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn)：①污染物在原地被降解;②修復(fù)時(shí)間較短;③就地處理操作簡(jiǎn)便，對(duì)周圍環(huán)境干擾少;④較少的修復(fù)金費(fèi)，僅為傳統(tǒng)化學(xué)、物理修復(fù)金費(fèi)的30%—50%;⑤人類直接暴露在這些污染物下的機(jī)會(huì)減少;⑥不產(chǎn)生二次污染，遺留 問(wèn)題 少。
2.生物修復(fù)的原理
2.1 生物修復(fù)的分類
目前，生物修復(fù)技術(shù)被劃分原位微生物修復(fù)和異位生物修復(fù)兩種。所謂元微生物修復(fù)是指對(duì)受污染的介質(zhì)(土壤、水體)不作搬運(yùn)或輸送而在原位污染地進(jìn)行的生物修復(fù)處理，其修復(fù)過(guò)程主要依賴于被污染地自身微生物的自然降解能力和人為創(chuàng)造的合適降解條件。異位生物修復(fù)是植被污染介質(zhì)(土壤、水體)搬動(dòng)或輸送到它處進(jìn)行測(cè)生物修復(fù)處理。但這里的搬動(dòng)和輸送是低限底的，而且更強(qiáng)調(diào)人為控制和創(chuàng)造更加優(yōu)化的降解環(huán)境。在處理位置上，前者強(qiáng)調(diào)污染物存在的初始空間分布，后者則稍作遷移;處理過(guò)程中，后者有更多的人為調(diào)控和優(yōu)化處理?，F(xiàn)在所說(shuō)的生物修復(fù)主要是原位修復(fù)。
2.2 水體生物修復(fù)過(guò)程中生物的作用
挺水植物通過(guò)對(duì)水流的阻尼和減小風(fēng)浪擾動(dòng)使懸移質(zhì)沉降，并通過(guò)與其共生的生物群落有凈化水質(zhì)的作用。但它主要吸取深部底泥中的營(yíng)養(yǎng)鹽，通常不或很少直接吸收水中的營(yíng)養(yǎng)鹽，而其部分殘?bào)w又往往滯留湖底，礦化分解后又會(huì)污染水體。所以挺水植物的功能中，有把下層底泥中的營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)移到表層的一面，不利于直接凈化水質(zhì)。加上收割、水位變化對(duì)其生長(zhǎng)的 影響 等問(wèn)題，限制了它們?cè)趦艋|(zhì)中的作用。必須注意 管理、收割利用和防止種群退化。
浮葉植物在一般淺水湖泊中有良好的凈化水質(zhì)效果，種植和收獲較容易，有經(jīng)濟(jì)效益，和觀賞效益，在一定季節(jié)可以作為重要的支撐系統(tǒng)。需要及時(shí)收獲。
大型飄浮植物在光照和營(yíng)養(yǎng)鹽競(jìng)爭(zhēng)上比浮游植物有優(yōu)勢(shì)，有些種群的耐污性很強(qiáng)(如鳳眼蓮，喜旱蓮子草等)，已經(jīng)發(fā)展了在大水面大風(fēng)浪條件下種植的技術(shù)，是良好的凈化水質(zhì)選擇。浮萍生長(zhǎng)快，許多種群能在空氣中固氮，覆蓋水面后與沉水植物在光照等方面有競(jìng)爭(zhēng)，一般不宜采用。有些飄浮植物和浮體陸生植物(加上浮力支撐后可水培的植物)是很好的觀賞和食用植物，可在一定條件下組合 應(yīng)用 ，既有凈化水質(zhì)作用，又有經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和觀賞效益。
著生藻類和浮游藻類生長(zhǎng)過(guò)程中都有凈化水質(zhì)作用。著生藻類的收集也不難，浮游藻類的收集也已發(fā)展了捕獲技術(shù)，在一定條件下也可因勢(shì)利導(dǎo)予以利用，一方面凈化水質(zhì)，另一方面作為資源取出。
各種沉水植物是健康水生態(tài)系統(tǒng)的重要組成，其耐污程度和對(duì)水溫、水位、水流、水質(zhì)、底質(zhì)等條件各有差異，要根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w自然條件因地制宜、因時(shí)制宜在時(shí)間空間上予以鑲嵌優(yōu)化組合，使各種種群在整體上互補(bǔ)共生適應(yīng)季節(jié)變化和環(huán)境災(zāi)變。沉水植物和湖底水生植被的存在可吸附儲(chǔ)存生物碎屑于植物根部，增加底泥表層溶氧，遏制磷的釋放，阻止上層水體動(dòng)力擾動(dòng)向湖底的傳輸，減少湖底水動(dòng)力交換系數(shù)，從而有效地遏制底泥營(yíng)養(yǎng)鹽向水體的釋放。
螺、蚌等底棲動(dòng)物可過(guò)濾懸移質(zhì)，攝食生物碎屑，其分泌物有絮凝作用，螺有刮食著生藻類功能，蝦和若干種類魚類可攝食藻類、碎屑、浮游動(dòng)物等。這些動(dòng)物，作為健康水生態(tài)系統(tǒng)的補(bǔ)充組成，也有重要作用。
微生物，特別是氮循環(huán)細(xì)菌在水體自凈能力中具有不可忽視的作用。有機(jī)物的礦化分解，氮素的氣化，磷鹽的沉降和固定在湖底等都與細(xì)菌的作用分不開。自然界的水生植物附近共生有多種遠(yuǎn)比自由水體中豐富的細(xì)菌群落。飄浮植物容易種植，采用耐污性強(qiáng)，生長(zhǎng)快的飄浮植物作為先鋒植物，不僅有植物直接吸收營(yíng)養(yǎng)鹽的作用，而且更重要的是有與其共生的細(xì)菌的作用?？梢院芸煸黾铀耐该鞫龋纳扑|(zhì)。飄浮植物作為細(xì)菌的載體極為重要。但飄浮植物受氣候條件影響，在有些季節(jié)難以發(fā)揮作用。因此研制人工載體和優(yōu)選高效細(xì)菌種群極為重要。利用優(yōu)化的人工載體培養(yǎng)優(yōu)化的氮循環(huán)細(xì)菌，釋放到自然水體，以自然生物載體、其它人工載體和底泥為二級(jí)載體，水中懸浮物為三級(jí)載體，將原來(lái)荒漠化水域中以水土界面為主的好氧-厭氧，硝化-反硝化條件擴(kuò)大到水面和水體并加強(qiáng)細(xì)菌濃度，從而增加系統(tǒng)凈化能力?！?.水體修復(fù)的主要處理 方法
水體修復(fù)技術(shù)包括以微生物為處理功能核心的生物處理技術(shù)、具有復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)塘處理技術(shù)、以植物和微生物為主要處理功能體的濕地處理技術(shù)、土壤處理技術(shù)和河湖等 自然 凈化能力的處理等。
3.1生物處理技術(shù)
生物處理技術(shù)包括好氧處理、厭氧處理、厭氧—好氧組合處理。其主要原理是人工馴化、培養(yǎng)適合于降解某種污染物的微生物，通過(guò)控制室和微生物生長(zhǎng)的 環(huán)境以穩(wěn)定和加速污染物的降解。
由于生物處理技術(shù)起步較早，現(xiàn)在已有很多成熟的工藝，比如SBR、UASB、氧化溝等。這些工藝一般要輔助結(jié)合其他一些處理方法，例如物理處理法(如吸附法、重力法、離心法和引力法等)、化學(xué)處理法(如凝絮法、提取法、氧化法、離子交換法和沉淀法等)。
3.2 生態(tài)塘處理法
生態(tài)塘是以太陽(yáng)能為初始能源，通過(guò)在塘中種植水生作物，進(jìn)行水產(chǎn)和水禽養(yǎng)殖，形成人工生態(tài)系統(tǒng)。在太陽(yáng)能(日光輻射提供能量)的推動(dòng)下，通過(guò)生態(tài)塘中多條食物鏈的物質(zhì)遷移、轉(zhuǎn)化和能量的逐級(jí)傳遞、轉(zhuǎn)化，將進(jìn)入塘中污水中的有機(jī)污染物進(jìn)行降解和轉(zhuǎn)化，最后不僅去除了污染物，而且以水生作物、水產(chǎn)的形式作為資源回收，凈化的污水也作為再生水資源予以回收再用，使污水處理與利用結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了污水處理資源化。
人工生態(tài)系統(tǒng)利用種植水生植物、養(yǎng)魚、養(yǎng)鴨、養(yǎng)鵝等形成多條食物鏈。其中不僅有分解者生物、生產(chǎn)者生物,還有消費(fèi)者生物，三者分工協(xié)作，對(duì)污水中的污染物進(jìn)行更有效的處理與利用，并由此可形成許多條食物鏈，構(gòu)成縱橫交錯(cuò)的食物網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)。如果在各營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間保持適宜的數(shù)量比和能量比，就可建立良好的生態(tài)平衡系統(tǒng)。污水進(jìn)入這種生態(tài)塘中，其中的有機(jī)污染物不僅被細(xì)菌和真菌降解凈化，而其降解的最終產(chǎn)物，一些無(wú)機(jī)化合物作為碳源、氮源和磷源，以太陽(yáng)能為初始能源，參與食物網(wǎng)中的新陳代謝過(guò)程，并從低營(yíng)養(yǎng)級(jí)到高營(yíng)養(yǎng)級(jí)逐級(jí)遷移轉(zhuǎn)化，最后轉(zhuǎn)變成水生作物、魚、蝦、蚌、鵝、鴨等產(chǎn)物,從而獲得可觀的 經(jīng)濟(jì) 效益。
3.3 人工濕地處理技術(shù)
人工濕地是近年來(lái)迅速 發(fā)展 的水體生物—生態(tài)修復(fù)技術(shù)，可處理多種 工業(yè) 廢水，包括化工、石油化工、紙漿、紡織印染、重金屬冶煉等各類廢水，后又推廣 應(yīng)用 為雨水處理。這種技術(shù)已經(jīng)成為提高大型水體水質(zhì)的有效方法。人工濕地的原理是利用自然生態(tài)系統(tǒng)中物理、化學(xué)和生物的三重共同作用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的凈化。這種濕地系統(tǒng)是在一定長(zhǎng)寬比及底面有坡度的洼地中，由土壤和填料(如卵石等)混合組成填料床，污染水可以在床體的填料縫隙中曲折地流動(dòng)，或在床體表面流動(dòng)。在床體的表面種植具有處理性能好、成活率高的水生植物(如蘆葦?shù)?，形成一個(gè)獨(dú)特的動(dòng)植物生態(tài)環(huán)境，對(duì)污染水進(jìn)行處理!
人工濕地的顯著特點(diǎn)之一是其對(duì)有機(jī)污染物有較強(qiáng)的降解能力。廢水中的不溶性有機(jī)物通過(guò)濕地的沉淀、過(guò)濾作用，可以很快地被截留進(jìn)而被微生物利用;廢水中可溶性有機(jī)物則可通過(guò)植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代謝降解過(guò)程而被分解去除。隨著處理過(guò)程的不斷進(jìn)行，濕地床中的微生物也繁殖生長(zhǎng)，通過(guò)對(duì)濕地床填料的定期更換及對(duì)濕地植物的收割而將新生的有機(jī)體從系統(tǒng)中去除。濕地對(duì)氮、磷的去除是將廢水中的無(wú)機(jī)氮和磷作為植物生長(zhǎng)過(guò)程中不可缺少的營(yíng)養(yǎng)元素，可以直接被濕地中的植物吸收，用于植物蛋白質(zhì)等有機(jī)體的合成，同樣通過(guò)對(duì)植物的收割而將它們從廢水和濕地中去除。
由于這種處理系統(tǒng)的出水質(zhì)量好，適合于處理飲用水源，或結(jié)合景觀設(shè)計(jì)，種植觀賞植物改善風(fēng)景區(qū)的水質(zhì)狀況。其造價(jià)及運(yùn)行費(fèi)遠(yuǎn)低于常規(guī)處理技術(shù)。英、美、日、韓等國(guó)都已建成一批規(guī)模不等的人工濕地。
3.4 土地處理技術(shù)
土地處理技術(shù)是一種古老、但行之有效的水處理技術(shù)。它是以土地為處理設(shè)施，利用土壤—植物系統(tǒng)的吸附、過(guò)濾及凈化作用和自我調(diào)控功能，達(dá)到某種程度對(duì)水的凈化的目的。土地處理系統(tǒng)可分為快速滲濾、慢速滲濾、地表漫流、濕地處理和地下滲濾生態(tài)處理等幾種形式。國(guó)外的 實(shí)踐 經(jīng)驗(yàn)表明，土地處理系統(tǒng)對(duì)于有機(jī)化合物尤其是有機(jī)氯和氨氮等有較好的去除效果。德、法、荷等國(guó)均有成功的經(jīng)驗(yàn)。
4.具體工藝的應(yīng)用
在具體運(yùn)用這些工藝是通常要做一些組合。例如采用：污水→沉淀→人工濕低→生態(tài)塘。
目前 國(guó)內(nèi)外有很多水體修復(fù)的成功工程。例如日本渡良瀨蓄水池的人工濕地，這是一座設(shè)有人工設(shè)施的蘆葦蕩，將蓄水池的水引到蘆葦蕩，通過(guò)吸附、沉淀及吸收作用，去除水中的氮、磷及浮游植物，達(dá)到對(duì)水體進(jìn)行自然凈化的目的。這種凈化過(guò)程循環(huán)進(jìn)行，確保蓄水池水質(zhì)潔凈。渡良瀨人工濕地的人工植被從陸地到水面依次為：杞柳(水邊林)—蘆葦、荻、蓑衣草(濕地植物)—茭白、寬葉香蒲(吸水植物)—荇菜、菱(浮葉植物)，形成了一體的生態(tài)空間。渡良瀨人工濕地已經(jīng)成為日本最大的蘆葦蕩，也成為對(duì)居民、兒童進(jìn)行環(huán)保及愛(ài)水 教育 的場(chǎng)所， 組織學(xué)生進(jìn)行自然觀察。
在我國(guó)也有很多水體生態(tài)修復(fù)的 研究 和工程實(shí)例。例如李正魁研究了固定化氮循環(huán)細(xì)菌技術(shù)(INCB)在貴陽(yáng)紅楓湖物理生態(tài)工程(PEEN)實(shí)驗(yàn)區(qū)的除氮、抑菌效果，結(jié)果表明，應(yīng)用PEEN—INCB技術(shù)使紅楓湖試驗(yàn)區(qū)總氮、非離子氨和亞硝酸鹽氮分別平均降低0.568mg/L,0.015mg/L和0.019mg/L。工程后排入紅楓湖的非離子氨均<0.02mg/L,NO2-N≤0.1mg/L，16個(gè)月內(nèi)無(wú)一次超標(biāo)，而工程前的超標(biāo)率達(dá)39%。與其他湖區(qū)相比，PEEN-INCB治理工程區(qū)域各主要指標(biāo)下降4%～40%。
5. 總結(jié)
傳統(tǒng)的生物處理工藝控制相對(duì)復(fù)雜，而且投資較大。而生態(tài)修復(fù)技術(shù)投資少，運(yùn)行方便，能耗低。因此，生態(tài)處理技術(shù)在以后會(huì)得到更大的應(yīng)用。
此外，生態(tài)修復(fù)工程可以結(jié)合其他技術(shù)，使其處理效果更加好。例如：利用基因工程和生物技術(shù)篩選超積累、高耐性修復(fù)植物和具有特異降解功能的微生物進(jìn)入處理系統(tǒng)，能更有效的達(dá)到處理效果。
參考 文獻(xiàn) :
[1] 張甲耀等. 生物修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展. 應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào). 1996，2(2)：193—196.
[2] 濮培民. 健康水生態(tài)系統(tǒng)的退化及其修復(fù)—— 理論 、技術(shù)及應(yīng)用. 湖泊 科學(xué) . 2001年9月
[3] 王寶貞. 生態(tài)塘——簡(jiǎn)易高效的污水處理技術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)用. 城市環(huán)境與城市生態(tài). 1998年6月
[4] 孫鐵珩、周啟星. 污水生態(tài)處理技術(shù)體系與展望. 院士論壇 24卷4期
[5] 董哲仁等. 受污染水體的生物\"生態(tài)修復(fù)技術(shù). 水利水電技術(shù). 2002年2期
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