水利工程施工中流域水環境污染現狀與微生物修復技術研究

關鍵詞：水利工程施工；流域水環境；污染現狀；微生物修復技術

中圖分類號：X172 文獻標志碼：B

前言

水利工程施工中流域水環境污染也是當前面臨的一個重要問題。在水利工程建設過程中，由于施工環節中可能產生大量的生活廢水和化工廢水，這些廢水直接進入水域，引發大規模的生態災難。在上述背景下，針對流域水環境污染的修復技術成為了當前研究的熱點問題。

目前已有的修復技術有很多，其中物理修復技術主要通過物理手段來去除水體中的污染物。例如，可以采取過濾、吸附、交換等方法來去除。這種方法對設備的依賴度較高，但不會改變水體的生態平衡。化學修復技術是通過化學反應來消除污染物，這種方法可能會對水體中的生物產生附加影響，容易產生二次污染。而生物修復技術是通過代謝分解作用來降低污染物，這種方法對環境的適應性強，不會產生二次污染，但需要一定的時間才能見效。復合修復技術是指可以先用物理方法去除水體中的懸浮物和重金屬，再利用化學方法進行氧化還原處理，最后利用生物方法進行生態恢復。這種方法可以發揮各種技術的優勢，但也需要注意不同方法之間的協調和影響。

為解決上述問題，此研究將研究微生物修復技術作為重點，探索新的修復方法和工藝，為流域水環境污染的修復提供新的解決方案。

1水利工程施工中流域水環境污染現狀分析

1.1河流水樣采集

在河流水樣的采集過程中，在河流的上、中、下游以及支流匯合處等關鍵位置選擇具有代表性的采樣點位。確定采樣點后，準備水桶、采水器、GPS定位儀、照相機采樣工具和容器。還需準備一些化學試劑和設備，用于后續的水樣檢測和分析。到達選定的采樣點后，采樣人員需要使用專業的采樣工具，將采集到的河水樣本收集到無污染的容器中。詳細記錄采樣時間、地點、水體顏色、天氣狀況等信息。完成采樣后，盡快將水樣送至實驗室進行檢測。在運輸和保存過程中，特別注意防止交叉污染和不必要的風險。

1.2水環境污染現狀分析方法

在實驗室中，對采集的水樣進行化學分析、微生物分析等必要的檢測和分析，以獲取水體的化學組成和特征等數據，完成污染現狀分析。水環境污染現狀分析項目分別為懸浮物、有機物、重金屬以及污染等級的檢測。下面針對檢測過程進行具體分析。

1.2.1懸浮物分析方法

針對水中懸浮物，采用質量法進行檢測。通過濾膜進行水樣過濾，將濾膜烘干并稱重。此時，濾膜上附著的懸浮物的質量即為水中懸浮物的質量。根據水中懸浮物的質量和水的體積，計算出水中懸浮物的濃度。計算公式如式（1）：

1.2.2有機物分析方法

針對有機物，采用液相色譜法進行檢測。將水樣和萃取劑混合在一起，將有機物從水樣中萃取出來。將萃取后的水樣去除其中的萃取劑和雜質，最后將純凈的有機物樣品用液相色譜法分離出不同的有機化合物，并通過色譜圖記錄下來。通過對比標準溶液的濃度和樣品的色譜峰面積或峰高，計算出水樣中有機化合物的濃度。公式如式（2）：

1.2.3重金屬分析方法

針對水中重金屬污染，將預處理后的水樣通過進樣系統進入原子吸收光譜儀中進行分析。分光系統將光譜分成不同波長的光線，并通過檢測器測量每個波長處的光強度。原子吸收光譜法通過測量特定波長處的光強度來確定重金屬元素的濃度。公式如式（3）：

1.2.4水污染等級分析方法

根據BOD測定儀直接檢測來劃分污染等級。在測量過程中，在水樣中放人無機鹽，然后將儀器連接到生物傳感器上，測量微生物消耗的氧氣量，最后根據生化需氧量（BOD）檢測結果劃分水環境污染等級。劃分標準如下：0～7mg/L：水質良好，基本上無污染；7～15 mg/L：輕度污染，但仍然符合水質標準；15～30m/L：中度污染，水質已較差，但仍然可以用于農業和工業用水；30～100mg/L：嚴重污染，水質較差，對環境和人體健康均有一定影響，不適宜用于工業和農業用水；100mg/L以上：極度污染，水質極差，對環境和人體健康危害較大。

1.3流域水環境污染現狀

流域水環境污染現狀見圖1。

從圖1中可以看出以下幾點流域水環境污染現狀：

（1）該流域的懸浮物濃度下游比上游、中游要高，這是因為施工過程中會產生大量的泥沙、粉塵等懸浮物，這些物質進入水體后，隨著水體運動逐漸搬運到下游，懸浮物因為流速減緩、水流擴散等原因逐漸沉積，形成懸浮物堆積，導致污染加重。

（2）該流域的有機物濃度下游比上游、中游要高，原因同上。

（3）流域水中有重金屬污染主要集中在上中游，這是因為上游地區的施工活動較為集中，排放的污染物較多，隨著水流而下，逐漸沉積在河流底部或河岸區域。

（4）該流域生化需氧量（BOD）均在15mg/L～30 mg/L之間波動，說明該施工流域水環境受到中度污染，水質已較差，但仍然可以用于農業和工業用水。

2微生物修復技術治理水利工程施工中流域水環境污染

2.1微生物修復技術

采用微生物修復技術可以有效地治理水利工程施工中流域水環境污染。微生物修復技術主要是利用一些微生物對水體中的污染物進行代謝分解，實現對水污染物的降解和去除。此研究中使用的微生物修復技術為固定化微生物技術。在污水處理領域，固定化微生物技術可以將廢水中的有害物質持續降解，最終達到凈化水質的目的。該技術修復過程如下：

步驟1：準備設備和試劑，具體見表1。

步驟2：降解菌種培養和篩選。

取樣：從可能含有降解菌的水環境中取樣。

富集培養：在包含目標污染物的培養基中首先富集降解該污染物的菌群。

離純培養：從富集得到的菌群中，進一步分離、純化培養單個微生物菌種。

降解性測試：在包含污染物的最小培養基上，測試每個微生物菌種的生長和降解能力。

根據測試結果，篩選出能力最強的降解菌種

步驟3：以每分鐘3000轉的速度對新鮮的菌液進行離心處理，并且在兩次離心處理之間使用生理鹽水進行沖洗。獲得濕菌體，并將其制成菌懸液以備后用。

步驟4：固定化微生物。將海藻酸鈉和微生物菌懸液混合在一起，加入適量的水，攪拌均勻后形成凝膠混合液。然后加入交聯劑中，形成凝珠。經過冷凍、解凍后即得到固定化小球。將其用活性炭吸附后進行包埋處理。見圖2。

步驟5：將包埋后的固定化小球進行活化處理，促進微生物細胞的繁殖和生物降解污染物的活性。

步驟6：將活化后的固定化小球應用于需要處理污染物的環境中。

2.2修復效果分析

假設微生物修復技術應用時間為三個月，修復前后的效果見表2。

從表2中可以看出，與修復前相比，修復后各個污染物的濃度大大降低，BODs從27.63mg/L下降到了7.44mg/L mg/L，污染等級從中度污染下降到輕度污染，由此證明了固定化微生物技術的修復效果。

3結束語

水利工程施工中的水環境污染不僅對生態環境造成危害，還可能對工程施工本身產生負面影響，研究水環境污染現狀，可以為水利工程施工提供準確的數據和實際情況，以便在規劃和施工過程中采取合理的預防和治理措施，提高工程施工效率和質量。為此，提出水利工程施工中流域水環境污染現狀與微生物修復技術。以某一水利施工工程為研究對象，分析防洪工程建設過程中可能引發水環境污染的問題，包括水流攜帶的泥沙、垃圾、污染物和生活污水等，采集流域水污染數據，通過微生物修復技術實現對流域水環境污染的治理。通過研究結果可知，采用該方法后，流域水的生化需氧量得到明顯的下降，證明所提方法具有較好的修復能力。