微生物学课程设计
题 目：微生物制剂净化富营养化湖泊的 应用研究
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2014.05.07
摘要：使用经筛选、驯化的硝化细菌与腐植酸配制而成的复合型微生物制剂对富营养化湖泊水体进行生态修复净化试验，试验现场面积为 60m2、平均水深为 2.0m 、体积为 120 m3的水域内进行的。试验主要集中在湖泊藻类高发、富营养化严重的 6、7、8 三个月，每月投菌一次，并设未经处理的湖水为对照组。结果表明，该方法能够有效地降低富营养化湖泊水体中的浊度，提高水体溶解氧，消除恶臭改善水质，湖水体中的 TN、TP 、氨氮、COD 及浊度等水质指标均有明显降低，下降分别为 77.8%、72.2%、94.2%、60.0%和 85.6%，并且水生生物具有多样性，水体自净能力大增强。该生态修复技术具有效果显著、投资省、操作简便、不造成二次污染等特点，对解决天然水体富营养化污染问题具有非常重要的意义和推广应用价值。
关键词：生态修复；微生物制剂；富营养化；湖泊
研究背景
随着我国经济的发展，人口的急剧增长，废水的排放量越来越多。大量未被处理的生活污水和工业废水排入江河湖泊，受纳水体氮磷富集，藻类滋生，水色浓绿，产生腥臭异味，导致水体富营养化[1]。面对天然湖泊水体污染的日益严重，需要研究新的污染防治对策来解决水体的富营养化问题。生物修复技术[2，3]以其高效、快速、简便、投资省和不造成二次污染等特点被认为是防治天然水体污染的高新技术。本研究采用在富营养化的湖泊水体中投加自主研发的微生物制剂的方法，实现强化污染水体的自净能力、降低水体浊度、抑制藻类疯狂生长、逐步改善水质的目的。
一、实验目的
（1）熟悉微生物对富营养化水体的净化的方法及过程，对水质监测的几个指标进行了解。
（2）掌握微生物的培养以及复合型微生物制剂的制作方法。
（3）掌握测定水体浊度、溶解氧（DO ）、氨氮、pH 值、总磷及总氮等的实验方法。
（4）通过在富营养化的湖泊水体中投加自主研发的微生物制剂的方法，实现强化污染水体的自净能力、降低水体浊度、抑制藻类疯狂生长、逐步改善水质的目的。
二、实验意义
通过采用几种水质测定方法对实验湖的水体进行净化，达到使富营养化水体
恢复正常水质状况，进而实现强化污染水体的自净能力、降低水体浊度、抑制藻类疯狂生长、逐步改善水质的目的。
三、实验材料
（1）菌种
实验所用菌种主要包括硝化细菌和混合细菌。硝化细菌将使用实验湖湖底泥中的微生物作为菌种，经分离、培养、驯化，筛选出来的对湖泊水体中污染物质具有强力净化能力，并有利于恢复水体生态功能的复合优势硝化细菌群。混合细菌将由实验湖污染水体中直接分离出的细菌群，主要包括光合细菌、酵母菌、酶菌、放线菌等。实验用微生物制剂除了包含上述细菌外还配有少量腐植酸。腐植酸作为一种良好的天然絮凝剂[4]，具有一定的杀菌灭藻作用。在富营养化较严重的水体中投加适量的腐植酸，可以使过量生长的藻类加速絮凝、沉淀，从而达到杀菌灭藻和快速净化湖水的目的。因此，试验研究所用的菌液为硝化细菌、混合细菌和腐植酸混合而成的复合型微生物制剂。
（2）药剂和仪器
碱式滴定管、玻璃电极、氢氧化钠、过硫酸钾、紫外分光光度计、高锰酸钾、氧化亚锡、分光光度计、氧化电极、铁铲、隔离板、水桶、烧杯、玻璃棒、标签纸等。
四、实验方法
1、实验湖的选取和注意事项
经过考察、对比，选取实验湖。实验湖必须满足的条件是遭到了不同程度的污染，因为只有石岩湖遭到了污染，我们才能针对性的对其进行净化，从而达到检测其是否得到了净化。实验湖的地点要选在闹市以外，避免生活用水的污染，因为，在使用复合微生物净化过程中，如果不时有生活污水进入，那么整个实验就很难进行数据统计和分析。实验过程中的控制变量也很难达到，所以尽量选在农田处的实验湖。
2、实验湖的水质情况记录
记录实验湖水质情况时，按照表的各指标进行检测和记录。记录要准确和严格，方便实验湖进行水质净化后得到数据的对比，保证实验的严谨性和数据的说服力。
3、实验流程
选取实验湖→记录实验湖水质各特质→选好实验点→加入菌种→制定时间规划→定时记录实验进程→进行实验测定→测水体浊度变化→测水体PH 值变化→测水体氨氮变化→测水体总氮的变化→测水体中总磷的变化→测水体COD 的变化→测水体中DO 的变化→分析折线图数据→得出结论→总结与反思→得出实验不足→实验结束
4、检测方法
对污染水体水质分析项目包括 CODMn 、水体浊度、溶解氧（DO ）、氨氮、pH 值、总磷及总氮等，具体方法见表1[5]。
5、实验分析
选定实验湖后，通过采取阻隔措施使得试验水体与其它水体隔离，依据水域内湖水的体积，按比例投加适宜量的复合型微生物制剂。每月投洒一次，并对实验水体的 CODMn 、浊度、DO 、氨氮、pH 值、总磷及总氮等水质指标进行定期检测，
每 20d1次，每次监测5个点，数据处理时取5点平均值，并设未经处理的湖水为对照组。
（1）水体浊度和 pH 值变化
通过使用分光光度法测出的水体浊度和使用玻璃电极法对实验湖水体的PH 测量得到的净化后的水体PH ，与空白组的水质浊度和PH 进行对比，得出水质净化前后水质在浊度和PH 的变化。作出数据走势图，从图中得出浊度的变化趋势和PH 的前后大致走向，进而得出这两个指标的变化情况。
（2）水体氨氮和总氮的变化
通过使用滴定法对实验湖净化前（即对照组组）和净化后（即实验组) 水质进行氨氮的测量和使用碱性过硫酸钾消毒紫外分光光度法对净化前后水质进行总氮的测量，得出的两组测量量用折线图画出来，从图中的折线走势得出实验前后水体中氨氮和总氮的变化情况。
（3）水体中总磷和 COD 的变化
通过使用氧化亚锡还原光度法对实验湖净化前（即对照组组）和净化后（即实验组) 水质进行总磷的测量和使用高猛酸盐指数对净化前后水质进行COD 的测量，得出的两组测量量用折线图画出来，由于微生物和水生植物同化吸磷作用[6]，从图中的折线走势得出实验前后水体中总磷和COD 的变化情况。
（4） 水体中 DO 的变化
通过使用氧化极法对实验湖净化前（即对照组组）和净化后（即实验组) 水质进行DO 的测量，得出的空白组数据和实验组数据反映到折线图中，根据作出的折线图，可以清晰的看出DO 在水质净化前后的变化情况。
6、预期结果
（1）根据所测的几个水质监测指标可以分别从不同的方面验证该复合微生物制剂对污染水体确实有很好的净化效果。
（2）向富营养化湖水中投加复合型微生物制剂，能够有效地降低水体中的TN 、TP 、氨氮、COD 及浊度等水质指标，且生物多样性增加，水体自净能力大为加强。
（3）实验水体经过生态修复后，水色从深绿色转为清澈的淡绿色，浊度下降，溶解氧含量增加，水环境得到改善。
（4）采用自主研发的复合型微生物制剂治理富营养化湖泊水体，能够从根本上解决水体富营养化问题，消灭藻类，消除恶臭，改善水质，恢复水体景观功能，是防治天然水体污染的高新技术，具有非常重要的推广应用价值。
参考文献
[1] 曹式芳. 优势菌对城市湖泊水体生物修复的研究[D]. 天津: 天津科技大学, 2002: 3.
[2] KG NG, G Poi, GM Puah, et al. Monitoring of Phenol in Waste water Bioremediation by HPLC[J]. Enviroment Monitoring and Assessment,1997, 44(1-3): 433-436.
[3] 郭兴红. 基因工程菌在富营养化水体中应用的试验研究[J]. 能源环境保护, 2005, 19(3):39-41.GUO Xinghong. Experimental Study on Application Genetic Engineering Fungus in Eutrophication Water[J]. Energy Environmental Protection, 2005, 19(3): 39-41.
[4] Hamid Mashayekhi, Peter Veneman, Baoshan xing. Phenanthrene sorption by compost humic acids[J]. Biology and Fertility of Soils,2006, 42(5): 426-431.
[5] 国家环境保护总局. 水和废水监测分析方法[M]. 4 版. 北京: 中国环境科学出版社, 2002.State Environmental Protection Administration. Water & Waste water Analysis Method[M]. Fourth Edition. Beijing: China Environmental Science Press, 2002.
[6] 李军, 杨秀山, 彭永臻. 微生物与水处理工程[M]. 北京: 化学工业出版社, 2002.