饮用水生物稳定性中磷的限制因子作用.doc

1 饮用水生物稳定性中磷的限制因子作用摘要: 长期以来, 饮用水中可生物降解有机物特别是可同化有机碳( AOC ) ,被认为是给水管网中引起细菌再生长的限制因子。近年来的研究发现,除可生物降解有机物外, 磷源也成为给水管网中细菌再生长的限制因子, 这一发现改变了可生物降解有机物是饮用水生物稳定性中的惟一限制因子的传统观念。针对我国水源受到污染、水源水和饮用水中有机物含量较高的现状, 有效地去除水中的磷作为提高饮用水生物稳定性的一个新途径,还需要进行深入研究。关键词:生物稳定性磷可同化有机碳饮用水限制因子 1 引言给水管网中异养菌的生长会造成饮用水浊度、色度的增加,致病菌的出现,管网的腐蚀等一系列问题[1]。生物稳定的饮用水, 是指在给水管网中不会引起异养细菌等微 2 生物再生长的饮用水。饮用水生物稳定性的研究,早在 20 世纪 70 年代就已引起研究人员的广泛关注[2] 。长期以来, 饮用水中可生物降解的有机物,特别是可同化有机碳(anic Carbon , AOC) 含量的高低, 被普遍认为是控制给水管网中细菌生长的限制因素[ 3~8] 。近年来磷对饮用水生物稳定性的影响引起了研究人员的关注。 199 6 年,《 Nature 》上发表了 Ilkka T Mlettinen 博士的一篇论文[9], 指出了磷源成为引起管网细菌再生长限制因子的情况。这一发现改变了可生物降解有机物是饮用水生物稳定性的惟一限制因子的传统观念, 为提高饮用水生物稳定性提出了新的途径。 2 磷的限制因子作用研究磷在饮用水生物稳定性中可能的限制因子作用,在 20 世纪 80 年代末已经有初步的试验研究[ 10], 但是并没有引起足够的重视。近几年来,研究人员在研究过程中发现,有些地区给水管网中细菌的再生长能力,同水中 AOC 浓度之间不具有相关性[ 11, 12]。在对这一现象进行深入分析与研究的基础上, Ilkka T Mlettinen [9 ]提出了磷在饮用水生物稳定性中的限制因子作用。同时日本国内也进行了磷与饮用水生物稳定性的相关性研究[13 , 14] ,发现相当一部分水 3 厂水源经过水厂处理后,出水中磷的含量极低( 5μ g/L ) ,成为饮用水生物稳定性的限制因子。目前, 有关这一问题的研究多集中于欧洲国家和日本。荷兰的 Ilkka T Mlettinen [9] 利用平板计数法测定水中细菌的生长能力,针对水中 PO43- -P 浓度低于 2μ g/L 的饮用水水样进行分析研究,分别对添加了各种无机盐组分、只添加 PO43- -P 和不添加任何无机盐的水样进行了测定。发现添加了各种无机盐组分的水样,同只添加了 50μg/L的 PO43- -P 水样中细菌的生长能力相近, 都大大高于不添加任何无机盐的水样, 从而确定了磷对于饮用水生物稳定性的限制因子作用。进一步的详细研究发现[ 15], 对于上述水样, 分别添加 0~5μ g/L 不同量的 PO43- -P后,水中细菌的生长能力随着水中 PO43- -P 的增加呈显著的上升趋势,磷的限制因子作用明显。再继续增加 PO43- -P 含量到 10μ g/L后, 水中细菌生长能力的增加不再明显, 说明该饮用水水样中磷含量低于 5μ g/L 时,磷是水中细菌再生长的限制因子。针对以上研究,考虑到水中 PO43- -P 只占总磷的一部分,而水中其它形态的磷也有被细菌吸收利用的可能性, Markku J Lehtola [ 16 ]提出了微生物可利用磷( Microbially Available Phosphorus , MAP ) 的概念, 并建立了 MAP 的分析方法。通过进一步的研究[ 17], MAP 可以作为控制饮用水生物稳 4 定性的一项重要参数。日本的 Sathasivan A [14] 博士采用细菌再生长潜力( Bacterial Regrowth Potential , BRP )的分析方法,对添加了各种无机盐组份、只添加 30μg/L的 PO43- -P 和不添加任何无机盐的饮用水水样进行测定, 结果表明磷在饮用水生物稳定性中起限制因子作用。同时 A Sathasivan 利用平板计数法[13] , 在饮用水水样中分别添加 0~ 10μ g/L 的 PO43- -P 后测定水中细菌的生长能力,试验结果同 Ilkka T Mlettine n 的结果相吻合。另外,T Yoshizaka [ 18] 在研究臭氧活性炭工艺过程中发现,水源水经过常规处理和臭氧氧化后,在出水中添加 50μ g/L 的 PO43- -P 进入活性炭柱,会提高活性炭的处理效果。 Wataru Nishijima [ 19] 经过进一步的研究指出, 其原因在于进水中磷是微生物生长的限制因子。由于常规的混凝沉淀过