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生物制品和生物制劑的區別范文1
關鍵詞：生物 生態 修復技術 內涵 外延 應用
1 概念、定義及主要特點
何謂“生物-生態修復”，它的內涵和外延應該如何確定，以及不同技術措施的作用、效果和聯系如何，等等?；卮疬@些問題對推進和實施河流生物-生態修復工作具有重要意義。
1.1 河流生物修復
生物——系指有生命的物體。一般指動物、植物和微生物。有時專指微生物，如生物制劑、生物制品等等。污水生物處理和河流生物修復中的“生物”，一般專指“微生物”，不包括“植物”和“動物”。廣義的生物修復也包括“動物”和“植物”修復。
生物修復——是指利用微生物的生命代謝活動減少存于環境中有毒有害物質的濃度或使其完全無害化，使污染了的環境能部分或完全恢復到原始狀態的過程。它包括：①污染土壤的生物修復；②污染河流的生物修復；③污染湖泊的生物修復；④污染地下水的生物修復；⑤污染海洋的生物修復；⑥污染大氣的生物修復；⑦固體廢物污染的生物修復等。
河流生物修復——是指用微生物或微生物菌群來降解河流水體中的有機物或有毒有害物質，如COD、BOD5、有機氮或氨氮、石油類、揮發酚等，或使這類物質變成無毒的、無害的，如二氧化碳、氮氣或水等，從而使河流水質得到改善，河流生態得到恢復或修復。生物修復已成功應用于土壤、地下水、河道和近海洋面的污染治理。
河流生物修復工程——是指利用生物修復技術在河道內或河道傍側修建或實施的旨在改善河流水質、治理河流污染的工程或非工程的技術手段。它包括：河道或水庫內，以及壩、陂前的增氧曝氣工程，用于改善或處理河流水質的河流傍側工程、河流底部工程，以及直接向河道內投放特種、高效菌種或利用特種、高效菌種直接凈化河流水質的工程技術等。
1.2 河流生態修復
生態——指生物在一定自然環境下生存和發展的狀態，也指生物的生理特性和生活習性。此概念下的“生物”，一般不包含“微生物”。
生態修復——是指利用生態工程學或生態平衡、物質循環的原理和技術方法或手段，對受污染或受破壞、受脅迫環境下的生物（包括生物群體，下同）生存和發展狀態的改善、改良或恢復、重現。其中包含對生物生存物理、化學環境的改善和對生物生存“鄰里”、食物鏈環境的改善等。
河流生態修復措施主要包含：①工程措施。如：生態河道、生態堤岸、人工濕地和人工產卵場、越冬場、育幼場、回游通道，以及河道內增氧曝氣等等；②生物措施。如：植物生態修復措施，動物生態修復措施，生物增殖、放流技術等；③綜合措施。如：微生物修復與植物、動物修復的結合，微生物修復與生態河道、生態堤岸的結合，生態、生物修復與保育、管理措施的結合，河道內生態修復與河道外濕地修復的結合，陸地水土保持、生態修復與河流生態修復的結合，等等。
1.3 河流生物修復與河流生態修復的異同
目標和對象不同：河流生物修復的對象是水質；目標是改善河流水生生物生存、生活和繁衍、發展的水質條件。河流生態修復的對象是水生生物生存和發展的整個環境，包括水量、水質、水位、流速、水深、水溫、水面寬度，漲水、落水時間，以及產卵場、越冬場、育肥場、回游通道的修復或恢復等等；目標是為水生生物或特有的生物種群提供良好的生和發展環境。
所采用的技術和手段不同：生物修復的技術核心是微生物及微生物使用和利用等。生態修復的核心技術是生態工程學和生物、生命科學等。
兩者的共同點和不同點：生態修復可以包含生物修復，生物修復可以是生態修復的一個部分或一項主要內容；兩者的共同點或共同目標都是改善或改良生物的生存和發展環境。不同點是：生物修復是針對水體污染的修復，生態修復是針對水生生物及其生存環境的整體修復。
對于污染嚴重，并有產卵場、育幼場、越冬場或回游通道損傷及破壞的河流，一般應首先采取生物修復技術恢復河流水質，然后采取生態修復措施恢復河流生物棲息地和回游通道等。
1.4 河流生物修復工程與城鎮污水處理廠的異同
相同點和不同點：河流生物修復是利用微生物凈化污水的特點和規律，對受污染水體（河流）進行凈化處理的技術；城鎮污水處理廠是利用微生物凈化污水的特點和規律，對用管道收集到的社區污水進行凈化處理的技術。城鎮污水處理廠的出水可排入河流，也可用作市政回用、沖廁、農灌等等；河流生物修復工程處理過的河水一般必須重新流入河道。兩者的相同點是技術內涵完全一致，不同點是工作對象的來源和工作成果的服務對象。
由于污水處理廠工程和生物修復工程所處理或針對的水源不同和處理后的水量所服務對象不同，從而導致了污水處理廠工程與河流生態修復工程在建設地點、規模、工藝流程、產品形態、表現形式等諸多方面的差別。一般情況下，城市污水處理廠的進水污染物濃度高、變化小，河流生物修復工程所針對的河水濃度相對較低、變幅很大；在水量方面，河流生物修復工程面臨的變化更大。因而，在工藝設計中，一般要求河流生物修復工程具有更強的耐沖擊能力和防堵塞能力等。
1.5 河流生物修復與河湖污染直接凈化和“就地生物處理”的異同
除了河流生物-生態修復之外，河湖污染直接凈化、“就地生物處理”等詞語也經常被有關專家推崇和一些學者“炒作”。筆者認為：河湖污染生物修復工程技術與河湖污染生物直接凈化工程技術、河湖污染“就地生物處理”工程技術，在內涵和外延方面沒有明顯的區別，其實質都是利用生物處理技術就地治理河湖水質污染，其表現形式也是相互包含或完全一致的。
1.6 河流生態修復與傳統河流整治工程的異同
河流生態修復工程的目標是：修復或恢復受到污染、破壞或工程脅迫的水生生物的生存和繁衍的物理、化學和水文環境，及其“鄰里”依存和食物鏈的關系。傳統河流整治工程的目標是：防治洪水決堤、漫溢和確保人類社會、經濟和生命財產安全；或者是保證河流的航運能力等經濟功能。兩者的直接目的和目標雖然相差甚遠，但其工作的對象卻完全一致，即都是將工程的措施作用于河流或河道。因而兩者的設計和實施過程，必然會存在著諸多的不同、對立和矛盾。這種對立和矛盾必須通過目標分析和不同學科人員之間的溝通、協調和共同努力進行解決。因為兩者的最終目標都是為了人類自己。
為此，從20世紀70年代開始，發達國家科技界和工程界針對水利工程對河流生態系統的負面影響，開發研究了河流生態恢復的理論和技術。從而，確立了解決這種矛盾和對立的基本方法和規則。河流生態工程在德國稱為“河流生態自然工程”，日本稱為“多自然型建設工法”，美國稱為“自然河道設計技術”。與之相應，一些發達國家在河道整治工程和堤防工程設計、施工規范中增加了河流生態建設的內容，或者頒布了專門的河流生態工程設計導則。依據這些導則和方法，河道水利工程在滿足防洪、防災和經濟目標的同時，可以兼顧河流生態修復和恢復需求。 2 不同技術措施的適應性評價及其合理使用
2.1 對受污染河流的適應性
河流污染治理一般應從源頭做起。但源頭治理能力也是有限的。以深圳河（含深圳灣，下同）的污染治理為例，截止2003年底，該流域已建污水處理廠四座，設計污水處理能力為142萬m3/d，比當年實際污水排放量125萬m3/d高 16.6%。然而，深圳河水質依然黑臭，常年處于劣Ⅴ類的狀態。通過分析認為：污水截流不徹底和深圳河納污能力過小是主要原因，除此之外，還有城市面源和部分城區尚未截流等原因。一般認為，對于類似深圳市自然環境和社區經濟布局的城市，污水截流管網健全，城市污水截流率可以達到90%，最高很難超過95%。深圳市河流枯水期的污水量遠遠大于徑流水量，有10%的未截流污水，加上面源污染等因素，河流依然黑臭，應該是在情理之中的。除此之外，還有城市污水管網收集不到的邊緣村鎮污水，以及城市污水處理廠對氨氮、總氮、總磷的去處能力十分有限等，也是需要實施河流污染生物-生態修復的主要原因。
河流污染生物-生態修復與城市污水處理廠相比，主要優點在于：①不需要占用城區土地或優質耕地；②不需要高于城市污水廠投資數倍的管道網絡及其維護；③距城市居民區一般相對較遠，不擾民或者較少擾民等。然而，河流污染生物-生態修復在治理污染方面，僅僅是對城市污水處理廠的補充，而不能代替城市污水處理廠。因為大量、高濃度城市污水采用污水處理廠治理比采用河流生物-生態修復治理經濟的多。
在河流生物-生態修復措施中，對于污染相對嚴重的河流，使用生物（微生物）修復比生態修復工程措施要優越得多。在生物修復工程中，河底工程和河道傍側工程一般有微生物固定化的措施，比采用沒有微生物固定化措施的河中曝氣或直接投加微生物的效果好得多。在使用的微生物菌種方面，使用有針對性的高科技微生物菌種，比使用自然微生物菌種的效果好得多。
2.2 對富營養化水體的適應性
湖泊、水庫和河口、海灣、近海的富營養化，是人類社會的一個難題。城市污水處理廠和河流生物修復的辦法，對有機污染物的治理效果十分顯著，但當有機物被氧化、分解和揮發、無害化之后，總是仍有相當部分已經無機化的氮、磷營養物質不能得到去除。對于無機磷污染物，采用化學的辦法基本可以得到有效；對于無機氮污染物，目前還沒有比較好的處理方法。這些營養物質進入湖泊、水庫、河口、海灣、近海等緩流水體后，在適宜的環境條件下，會使水體中某些藻類或植物瘋長，產生水華、赤潮和富營養化，從而導致嚴重的生態災難和水生生物死亡，以及造成湖泊水面萎縮、甚至消失等。
氮、磷元素是植物生長必需的營養物質。因而，治理氮、磷最好辦法是植物生態處理或植物生態修復。對于城市而言，土地是制約植物生態處理和修復的重要因素。充分利用河灘、湖灘、海灘、海灣及其它濕地，以及荒地、林地、草地等治理氮、磷污染是重要的。對專門用于治理氮、磷污染的濕地而言，在海灘、海灣、河口和淺海，以紅樹林和海帶植物比較好；對陸域濕地，以蘆葦、茭草、蒲草、茭白等植物比較好。對河、湖、水庫、海灣、海岸進行生態修復，必須滿足防洪、防潮和景觀等要求。
2.3 對水利工程脅迫的適應性
水利工程對河流生態的脅迫主要表現在兩方面：一是河道、航道整治使自然河流渠道化，從而破壞水生生物的產卵場、棲息地和河流形態的多樣化，以及減弱河流的自然凈化能力和破壞岸邊生態系統；二是水壩建設使自然河流非連續化，從而淹沒生物產卵場、棲息地和阻斷魚類的回游通道，以及降低河流的自然凈化能力和破壞河流形態的多樣性等等。對此，可采用河道、河型多樣化的生態修復措施，設置人工產卵床，建設人工產卵場、棲息地和回游通道，以及人工放流等措施緩解。水利工程對河流生態的脅迫主要是生物生境和生態條件的改變，因而，修復的措施以河流生態水工學和水生生物增殖、放流措施為主。
3 河流生物修復的技術類型及其應用
3.1 河道底部生物處理修復工程
以深圳市大沙河河底式生物處理工程為例。該工程坐落在深圳市南山區大沙河大學城河段，設計污水處理能為4000m3/d，設計水流停留時間4.8h。采用的處理技術為日本 “自然循環方式水處理系統技術”。該技術的創新特點是利用自然土壤和水田對污水凈化的原理，不使用任何化學藥品，通過使用石頭、木炭、塑料球以及經過特殊加工的木炭（生物炭），作為凈化過濾材料達到綜合凈化污水的目的。
該工程的主要設施由6個單元組成，分別為污泥儲存單元、水量分流單元、接觸沉淀單元、接觸曝氣單元1、接觸曝氣單元2和出水整理脫色脫臭單元等。通過這幾個單元的組合，可以高度去除污水中的BOD、COD、SS和LAS（陰離子界面活性物質），同時，也能有效去除氨態氮。處理效果見表1。 3.2 河道傍側生物處理修復工程
北京二道河傍側生物處理與修復工程。該工程坐落在北京市順義區首都機場附近，設計日處理污水量1.7萬m3/d，采用的處理技術為固定化高效微生物—曝氣生物濾池（簡稱I-BAF）。該工程屬實驗工程，僅有一個長100m、寬6m、有效水深5.5m的長條形曝氣生物濾池，有效池容3300m3，停留時間4.7h。濾池內填裝網狀懸浮大孔載體，載體高度3.2m。工程的前處理部分僅有一個格柵和一個用堆石壩攔截污水形成的回水區，依次起到穩定取水和沉淀泥沙的目的。處理效果見表2。
另外，日本江戶川支流坂川古崎凈化場，韓國漢江支流良才川水質凈化廠等河道傍側工程的處理效果也很好。
3.3 河道內曝氣和高效微生物處理修復工程
河道水體人工曝氣復氧是一種有效的河流生物-生態修復技術。20世紀60年代起，國外已有不少國家應用人工曝氣復氧改善河流水質和生態環境。如，德國的魯爾河、萊茵河，英國的泰晤士河、特倫物河，美國的?？怂购?、佛博河及威斯康星河等，均有成功的工程范例。在國內，上海環境科學研究院對蘇州河水體進行了實驗室研究，結果表明，即使黑臭程度高的河水，在有氧條件下20小時后臭味也可基本去除，水體顏色明顯改觀，COD、BOD濃度大幅下降。
微生物作為河流生物修復技術的核心，國外的開發研究很多。美國、英國、加拿大、日本、巴西等國家，已有上百種商品化的微生物制劑可供選用。根據實驗結果，在處理特種廢水方面，高效微生物比普通微生物高幾倍到十幾倍，而且還能夠處理普通生物法不能處理的廢水。在城市污水方面，使用高效微生物除具有良好的COD、BOD5去除效果外，還具有良好的脫氮除鱗效果。將高效微生物直接用于河流水質修復，成本較高，容易造成流失和浪費，目前國內使用的不多。但通過微生物固定化技術或生物濾池技術，使用高效為生物的實例國內已有許多。
4 河流生態修復的技術類型及其應用
4.1 山區河流的生態修復
山區河流比降大、水流急，寬深比小，來沙量遠遠小于挾沙量，河床往往有大石塊和不均勻的麻砂組成。經過自然發育后，往往形成階梯—深潭結構的河道形態。階梯－深潭結構穩定了河床，從而穩定了岸坡，在一定的溫度和降雨條件下兩岸有發育良好的植被，河流底棲動物密度比鄰近的具有同樣氣候水文條件但不發育階梯-深潭結構的河流高出1000多倍，生物多樣性指數也大得多。這是由于階梯-深潭創造了多樣性的生物棲息地的緣故。
目前，德國、日本和我國的臺灣等，都在模擬使用階梯-深潭結構治理山區河流和修復河流生態。 4.2 生態護岸工程
生態護岸的目的在于為野生動物提供棲息地和隱蔽場所，保障自然環境和人居環境的和諧統一，對河岸進行加固，防治河道淤積、侵蝕和下切等。生態護岸材料主要有：石頭、木材、多孔混凝土構件和自然材質制成的柔性結構等等。在設計新材料護岸時，應確保水流作用下的結構安全，選擇能夠適應河流長期演變的結構形式，與河灘地和丁壩組合在一起保護護岸穩定。
我國深圳市已建人工濕地生態修復與處理工程數座，對COD的去除率一般可達70%~80%，對氨氮的去除率一般可達50%~60%。每1m3/d處理能力的占地面積大約為3m2。
4.4 人工產卵場、棲息地和回游通道工程
過魚設施的基本原理是利用魚類的向流（逆流）行為，人工創造更大的流速，將魚誘入進口，讓魚類自行溯游過壩，或運用各種手段運送過壩，主要有魚道、魚閘、升魚機、集運魚船等。
人工模擬產卵場、棲息地是指在壩下附近的支流或人工渠道內，模擬產卵場、棲息地要求的環境，讓魚類自行進入產卵場或棲息地（下圖為某河流上的魚類洄游通道）。
4.5 人工增殖站和生物放流工程
人工繁殖放流是指建立人工產卵場，收集和培育親魚，人工催青，人工孵化育苗，培育魚種，將一定規格的幼魚放入壩下河流，讓其下海生長。目前國內外都十分重視設置人工增殖站，開展人工增殖、放流工作，用于解決水壩對水生生物的阻隔。
水庫修建后，營養物質在庫內富集，浮游生物迅速生長，如果不能很好利用，將會自然死亡，惡性循環，從而造成富營養化和水質污染等。按照生態平衡原理，合理投放食用不同浮游生物的魚種進庫，進行生態修復，用產品的形式讓富營養物質出庫，既能清潔水庫，又能收獲魚產，可以做到一舉兩得。所有這些，都需要有生命科學和生物、生態技術作為支撐。
主要參考文獻：
1 上海辭書編輯委員會，辭海，上海辭書出版社，1979年；
2 中國大百科全書編輯部，中國大百科全書（環境卷），1980年；
3 董哲仁等，受污染水體的生態修復技術，水利水電技術，2002，(2)；
4 董哲仁，生態水工學的理論框架．水利學報．2003，(1)；
5 Loftin KA，Toth LA．Kissimmee River Restoration：Alternative Plan Evaluation andPreliminary Design Report[R]. South Florida Watermanagement District，West Palm Beach，Fla．1990；
6 National Research Council，
