ISSAPGPR技術(shù)在地下水污染原位修復(fù)中的應(yīng)用研究

關(guān)鍵詞：原位選擇性激活植物促生根際細(xì)菌（ISSAPGPR）；地下水污染；原位修復(fù)中圖分類號(hào)：X523 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2025）05-0271-03DOI： 10.3969/j.issn.1008-9500.2025.05.082

Abstract： In-Situ Selective Activation of Plant Growth Promoting Rihzobacteria （ISSA PGPR） colonizes the plant rhizosphere system，which can promote plant growth.Taking acertain river channel as the research object，ISSA PGPR technology equipment is deployed for in situ remediation of groundwater pollution，and the reduction of ammonia nitrogen concentration and Chemical Oxygen Demand （COD）inthe water body is monitored to evaluatethe effect of in-situ remediation of groundwater polution.After the application of ISSA PGPR technology，the average reduction rate of ammonia nitrogen in groundwater reached 86.95% ， and the average reduction rate of COD reached 86.57% ，the application efectofISSAPGPR technologyinin-situremediationofgroundwaterpolutionisgood，and itcan fectively remove pollutants.

Keywords： In-SituSelective Activationof Plant Growth Promoting Rihzobacteria （ISSAPGPR）; groundwaterpolution;insitu remediation

隨著城市化的快速推進(jìn)，我國(guó)地下水污染問(wèn)題日益凸顯，不僅影響水資源的安全利用，還可能通過(guò)食物鏈傳遞，對(duì)人體健康構(gòu)成潛在威脅，所以探索高效的地下水污染原位修復(fù)技術(shù)至關(guān)重要。原位修復(fù)技術(shù)是指在污染現(xiàn)場(chǎng)直接進(jìn)行治理，無(wú)須對(duì)污染水體進(jìn)行移出處理，因成本低、環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為地下水污染修復(fù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。劉雅琪等通過(guò)投加鐵錳基納米材料，實(shí)現(xiàn)地下水污染的原位綠色低碳修復(fù)，但鐵錳基納米材料在某些條件下可能會(huì)釋放有害物質(zhì)，限制其在大規(guī)模污染修復(fù)中的應(yīng)用。沈宗澤等[采用連續(xù)管式原位注入化學(xué)氧化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)地下水原位修復(fù)，具有良好的修復(fù)效果，但是這種技術(shù)需要較為復(fù)雜的設(shè)備支持，實(shí)際應(yīng)用難以保障地下水修復(fù)的經(jīng)濟(jì)效益。鑒于上述研究背景及現(xiàn)有成果的局限，本研究探索ISSAPGPR技術(shù)在地下水污染原位修復(fù)中的應(yīng)用，以期為保障水資源安全、維護(hù)生態(tài)平衡提供有力支持。

1試驗(yàn)區(qū)概況

選取某河道開(kāi)展地下水污染原位修復(fù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，該河道長(zhǎng)約為 7.7km ，平均河寬為 36m ，平均水深為 2.2m 。河道沿線分布著大量工廠，工廠排放污水導(dǎo)致河道沿線地下水污染問(wèn)題嚴(yán)重，河水常年臭氣熏天，它被當(dāng)?shù)亓袨橹攸c(diǎn)整治的黑臭河。具體污染源分布如圖1所示。試驗(yàn)河道沿線地下水污染分布范圍較廣，污染區(qū)域普遍距離地表 14～18m ，不僅污染環(huán)境，而且對(duì)周邊居民身體有嚴(yán)重危害。依托該河道，展開(kāi)ISSAPGPR技術(shù)在地下水污染原位修復(fù)中的應(yīng)用試驗(yàn)。

微生物投加裝置定期加入篩選與馴化的植物促生根際細(xì)菌（Plant Growth-Promoting Rihzobacteria，PGPR）菌株，具備強(qiáng)大降解能力和促進(jìn)植物根系生長(zhǎng)的功能。因此，將ISSAPGPR技術(shù)設(shè)備一一布設(shè)在試驗(yàn)河道的指定區(qū)域后，即可通過(guò)該設(shè)備進(jìn)行地下水污染的原位修復(fù)。

圖1試驗(yàn)河道污染源分布

圖2試驗(yàn)河道ISSAPGPR技術(shù)設(shè)備布設(shè)

2試驗(yàn)材料與方法

2.1布設(shè)ISSA PGPR 技術(shù)設(shè)備

針對(duì)試驗(yàn)河道地下水污染問(wèn)題，結(jié)合原位選擇性激活植物促生根際細(xì)菌（In-Situ SelectiveActivationof Plant Growth-Promoting Rihzobacteria，ISSA PGPR）技術(shù)進(jìn)行地下水污染修復(fù)[3。首先，基于地質(zhì)勘探和水文地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)，試驗(yàn)區(qū)共設(shè)置6個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，每隔 1.1km 設(shè)置一個(gè)，如圖2所示。

在每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，布置ISSAPGPR技術(shù)設(shè)備，包括滲濾墻、集水井、曝氣裝置及微生物投加裝置。滲濾墻采用多層復(fù)合介質(zhì)結(jié)構(gòu)，有效截留并引導(dǎo)地下水，同時(shí)提供微生物附著表面。集水井位于滲濾墻下游，收集處理后的水體，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水質(zhì)關(guān)鍵指標(biāo)。曝氣裝置采用高效節(jié)能系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)好氧微生物活動(dòng)。

2.2選擇PGPR菌株原位修復(fù)地下水污染

綜合考慮試驗(yàn)河道地下水污染的實(shí)際情況，選擇細(xì)胞內(nèi)PGPR菌株中的根瘤菌屬進(jìn)行地下水污染原位修復(fù)[4]。根瘤菌屬不僅能夠直接促進(jìn)植物生長(zhǎng)，增強(qiáng)植物對(duì)污染物的耐受性與修復(fù)能力，還能通過(guò)獨(dú)特的代謝機(jī)制直接或間接降解多種有機(jī)污染物及無(wú)機(jī)污染物?？紤]地下水系統(tǒng)的自凈能力及微生物生長(zhǎng)周期，試驗(yàn)采用分階段多次投加的策略。具體來(lái)說(shuō)，在試驗(yàn)河道地下水污染原位修復(fù)初期，以每?jī)芍芤淮蔚念l率，通過(guò)微生物投加裝置將根瘤菌屬的PGPR菌株均勻投放到原位選擇性激活（In-SituSelectiveActivation，ISSA）系統(tǒng)中，投加量為地下水體積的 0.07% 。隨著地下水污染原位修復(fù)的進(jìn)行，監(jiān)測(cè)水質(zhì)指標(biāo)得到顯著改善后（時(shí)間約為4個(gè)月），減少根瘤菌屬的PGPR菌株的投加頻率與投加量，投加頻率變?yōu)槊吭乱淮危都恿孔優(yōu)榈叵滤w積的 0.02% 。6個(gè)月后，試驗(yàn)河道的地下水水質(zhì)指標(biāo)趨于穩(wěn)定，應(yīng)用ISSAPGPR技術(shù)完成地下水污染原位修復(fù)。

2.3 監(jiān)測(cè)修復(fù)效果

ISSAPGPR技術(shù)設(shè)備運(yùn)行期間，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的氨氮濃度和化學(xué)需氧量（ChemicalOxygenDemand，COD）[5。試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，人工采集地下水樣品送至實(shí)驗(yàn)室，采用納氏試劑分光光度法和重鉻酸鉀法測(cè)定，記錄平均值。運(yùn)行結(jié)束后，同樣采集樣品并測(cè)定。最終，使用 Excel2007 軟件處理樣品數(shù)據(jù)，以消減率評(píng)價(jià)ISSAPGPR技術(shù)的修復(fù)效果[。根據(jù)式（1）分別計(jì)算出試驗(yàn)河道地下水污染原位修復(fù)后樣品中氨氮和COD的消減率，以此直觀地反映ISSAPGPR技術(shù)對(duì)這兩種污染物的去除效果。

式中： λ 為試驗(yàn)河道地下水中污染物的消減率；N₁ 、 N₂ 分別為原位修復(fù)前、后的試驗(yàn)河道地下水中污染物濃度。

3試驗(yàn)結(jié)果

3.1氨氮去除效果

試驗(yàn)分別記錄修復(fù)前后的6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)試驗(yàn)河道地下水樣品的氨氮濃度，并計(jì)算地下水中氨氮的消減率，具體數(shù)據(jù)如表1所示。數(shù)據(jù)顯示，雖然不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的試驗(yàn)河道地下水樣品的初始氨氮濃度存在差異，但經(jīng)過(guò)ISSAPGPR技術(shù)修復(fù)后，所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)的地下水氨氮濃度均顯著降低，消減率在 85.45%～89.20% ，平均消減率高達(dá) 86.95% 。經(jīng)分析，當(dāng)?shù)叵滤邪钡獫舛容^高時(shí)，PGPR菌株會(huì)進(jìn)行反硝化作用，從而降低水體的氨氮含量。由此說(shuō)明，ISSAPGPR技術(shù)在降低地下水中的氨氮濃度方面具有較高的效率與穩(wěn)定性。

表1地下水水體中氨氮的消減情況

3.2 COD去除效果

試驗(yàn)分別記錄修復(fù)前后的6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)試驗(yàn)河道地下水樣品的COD值，并計(jì)算地下水中COD的消減率，具體數(shù)據(jù)如表2所示。數(shù)據(jù)顯示，與氨氮去除效果類似，在應(yīng)用ISSAPGPR技術(shù)修復(fù)前，不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的試驗(yàn)河道地下水樣品的初始COD值也各不相同。但是，應(yīng)用ISSAPGPR技術(shù)進(jìn)行原位修復(fù)后，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的COD值均顯著降低，消減幅度在 84.92% ～88.48% ，平均消減率高達(dá) 86.57% 。經(jīng)分析，在生態(tài)反應(yīng)池中，PGPR菌株被激活并快速繁殖，其具有強(qiáng)大的生物降解能力，所以能夠分解污染地下水中的有機(jī)物，從而降低COD值。ISSAPGPR技術(shù)在降低地下水的COD值方面同樣具有較高的效率與穩(wěn)定性。試驗(yàn)結(jié)果表明，ISSAPGPR技術(shù)在地下水污染原位修復(fù)中的應(yīng)用效果良好，可以有效去除污染物。

表2地下水中COD的消減情況

4結(jié)論

試驗(yàn)結(jié)果表明，針對(duì)難以處理的COD及氨氮等污染指標(biāo)，ISSAPGPR技術(shù)展現(xiàn)出顯著效果，生物修復(fù)能力強(qiáng)，生態(tài)友好，成本低，效益好。對(duì)于需要改善水質(zhì)、降低氨氮濃度的水體來(lái)說(shuō)，ISSAPGPR技術(shù)是一個(gè)值得推薦和應(yīng)用的選項(xiàng)。

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