[发明专利]一种驱动电缆细菌修复湿地底泥生态功能的方法

说明书

本发明公开了一种驱动电缆细菌修复湿地底泥生态功能的方法。控制底泥水界面形成溶解氧浓度4mg/L的好氧环境和溶解氧浓度0.5mg/L的缺氧环境，并节律循环交替。本发明适用于生态功能损失严重的黑臭底泥。随着溶氧节律调控，水体底泥生态功能将逐步修复：(1)底泥氧化层逐渐从表层扩展到深层，底泥因黑色的金属硫化被氧化而颜色转浅恢复自然景观；(2)底栖微生物代谢由严格厌氧代谢转为好氧或兼氧代谢，促进耗氧污染物消耗；(3)底泥溶氧消耗率随溶氧节律调控修复而逐渐降低；(4)水生植物种子在底泥的发芽率因有毒硫化物的消除而提高。

技术领域

本发明属于污染修复领域，具体涉及一种驱动电缆细菌修复湿地底泥生态功能的方法。

背景技术

得益于水污染防治行动，全国地表水环境质量持续改善，水污染治理取得显著成效，但部分地区水环境质量全面改善的基础仍不牢固，水生态系统功能尚未恢复。加强水体内源污染治理和生态修复，增强河湖自净功能，推动流域实现长治久清是新时期生态文明建设的重要目标。限制水生态构建的瓶颈在于水体自净能力未得到恢复，水环境质量无法维持稳定平衡，无法为生物生存提供稳定生境。

电缆细菌是Desulfobulbaceae科一类由多个细胞首尾相接、长度可达数厘米的丝状细菌，其下端细胞将底泥深层的硫化物氧化(H₂S+4H₂O→SO₄^2-+10H⁺+10e^-)，产生的电子通过细胞外鞘的导电元件长距离传递到上端细胞与O₂完成还原反应(O₂+4H⁺+4e^-→2H₂O)。由于电缆细菌沟通了空间隔离(毫米级～厘米级)的氧化和还原半反应，被形象地称为“Cablebacteria”，其介导的硫氧化称为产电硫氧化(e-SOx)。此过程一方面可消除水体底泥毒害性硫化物，形成一定厚度的硫化物消失层，为底栖生物营造低毒生境；另一方面，驱动底泥生物自净，即电缆细菌硫氧化产生的硫酸盐可被异养微生物(如硫酸盐还原菌)作为电子受体氧化降解有机污染物，降低底泥耗氧性；同时电缆细菌能直接利用硝酸盐进行异化还原，加速底泥氮周转。

因此，电缆细菌具备驱动底泥生态功能恢复的潜力，但电缆细菌在淡水环境中的自然丰度仅为0.01％～1.5％，要发挥上述生态功能往往需要提高其丰度和活性。然而，目前仅有实验室提高电缆细菌丰度的方法，即以连续曝气快速促进电缆细菌生长，但此方法往往只能维持电缆细菌一周的生长期，电缆细菌丰度达到短期的峰值后会快速消亡，且此方法不适合用于开放的自然环境。本发明提供了一种维持电缆细菌持续生长，逐步恢复水体底泥微生态的技术，解决了电缆细菌增殖与维持问题，达到利用电缆细菌修复水体生态功能的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种维持电缆细菌持续生长，从而驱动底泥污染物去除恢复底泥生态的驱动电缆细菌修复湿地底泥生态功能的方法。

本发明的驱动电缆细菌修复湿地底泥生态功能的方法，控制底泥水界面形成好氧环境，溶解氧浓度4mg/L和缺氧环境，溶解氧浓度0.5mg/L的节律循环交替。

优选，所述的节律循环交替，其中节律为12h好氧环境与12h缺氧环境循环交替。

所述的节律循环交替的优选方法有：

(1)通过水闸或潜水泵控制水体水位交替，在好氧期以低水位运行，在缺氧期以高水位运行，根据实测泥水界面溶解氧浓度确定水位高低。

(2)通过底层间断式曝气控制溶氧节律，在好氧期维持泥水界面溶氧浓度4mg/L，在缺氧期维持泥水界面溶氧浓度0.5mg/L，以实测泥水界面溶解氧浓度为准。

(3)通过引入富氧(溶解氧浓度4mg/L)进水形成好氧环境和通过水层停滞形成缺氧环境(溶解氧浓度0.5mg/L)，以实测泥水界面溶解氧浓度为准。