全 文 ：中国农学通报 2012,28(27):209-212
Chinese Agricultural Science Bulletin
0 引言
景观水体是指有景观功能需求的水体，是具有景
观功能的水生态系统，是城市生态环境的重要组成部
分。随着城市化的快速发展和人民生活水平的不断提
高，城市景观水体污染和水生态退化已经成为目前尤
为重要的环境问题[1]。城市景观水体水质污染控制与
防治的措施主要包括物理法、化学法和生物生态修复
方法三大类，其中，生物生态修复方法有微生物强化、
水体植物净化、渗流生物膜技术等[2]。利用微生物修
复技术控制富营养化水体水质操作简便，投加菌剂成
本较低，尤其适用于生态系统简单的城市景观水体。
植物净化技术是利用高等水生植物来控制富营养化水
基金项目：国家自然科学青年基金项目“渭河流域气候及河川径流变化的树轮记录”(41102107)；长安大学2012年科技创新基础研究支持计划资助项
目“城市景观水体污染及其生态环境效应研究”(CHD2012JC080)。
第一作者简介：杨银科，男，1977年出生，讲师，博士，主要从事为环境科学方面的研究与教学工作。通信地址：710054陕西省西安市雁塔路126号长
安大学环境科学与工程学院，E-mail：yangyink@chd.edu.cn。
收稿日期：2012-06-07，修回日期：2012-08-14。
枯草芽孢杆菌与绿萝对富营养化水体的净化
杨银科，王文科，邓红章，孙 浩
（长安大学环境科学与工程学院旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室，西安 710054）
摘 要：城市景观水体污染和水生态退化已经成为目前重要的环境问题。为了寻找解决景观水体富营养
化的有效措施，以西安市某高校校区人工湖富营养化水体为对象，利用枯草芽孢杆菌和绿萝对人工湖水
体水质进行生物生态修复治理预处理实验。所有实验及指标测定方法均按照国家相关标准执行。实验
结果表明，枯草芽孢杆菌和绿萝对富营养化水体均有明显的净化作用，短时间内枯草芽孢杆菌的净水效
果明显优于绿萝，对明远湖总磷的去除率高达85%。将枯草芽孢杆菌和绿萝综合使用，净化修远湖和明
远湖富营养化水体的效果更加显著，对水体中TN、TP、Chl-a、NH3-N、CODMn等污染质去除率均达到了
80%以上。
关键词：景观水体；富营养化；枯草芽孢杆菌；绿萝；净化效果
中图分类号：X524 文献标志码：A 论文编号：2012-2134
Purification of Eutrophic Water with Bacillus subtilis and Scindapsus aureus
Yang Yinke, Wang Wenke, Deng Hongzhang, Sun Hao
(Key Laboratory of Arid Region Underground Hydrology and Ecological Effect of Ministry of Education, School of Environmental
Science and Engineering, Chang’an University, Xi’an 710054)
Abstract: The pollution and ecological degradation of the artificial landscape water have become current key
environmental problems. In order to seek the control ways of the water-body eutrophication pollution, this
research was studied on experimentation which took ecological restoration to improve water quality of the
artificial lake using Bacillus subtilis and Scindapsus aureus in a new campus in Xi’an City. All processes and
methods of test were conducted in accordance with their area of the procedures and standards as stipulated by
the state. The experimental results indicated that, the eutrophic water was purified effectively by Bacillus
subtilis and Scindapsus aureus. The effect of purification of Bacillus subtilis was better than that of Scindapsus
aureus in the short term and the highest removal effect of total phosphorus was 85%. The purification efficiency
increased obviously when Bacillus subtilis was used in combination with Scindapsus aureus. The average
removal rates of TN, TP, Chl-a, NH3-N, CODMn in wastewater were all higher than 80%.
Key words: urban landscape water; eutrophication; Bacillus subtilis; Scindapsus aureus; purification ability
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体水质，可以有效去除污染水体中的氮、磷等营养盐类
物质，能耗低，简单易行，同时还可以增加水体景观特
征，重建水生态系统，修复自然的水环境生态功能[3]。
城市景观水体水环境容量小，水体生态系统结构简单，
污染控制与防治措施多采用混凝沉淀和投加药剂等化
学法，这种方法不利于景观水体自身生态系统的健康
发展。生物生态修复方法，特别是利用高等水生植物
的生态原位修复技术，不仅可以重建水生态系统，恢复
水环境自然地生态功能，而且也有利于强化景观水体
的景观特征。为了探索在不影响景观特征的条件下，
利用微生物和高等水生植物综合修复城市景观水体水
质污染的技术方法，笔者以西安市未央区某高校人工
湖富营养化水体为研究对象，分析枯草芽孢杆菌
(Bacillus subtilis)和绿萝(Scindapsus aureus)对景观水
体中富营养物质的降解能力，为受污染景观水体的净
化修复做预处理实验，对即将开展的污染水体修复工
程提供实践参考。
1 材料与方法
1.1 研究水体概况
研究对象选择位于西安市未央区的某高校人工湖
景观水体，分为修远湖、明远湖2个人工湖。修远湖位
于校区西边开阔地带，湖岸根据地形起伏建造有一定
宽度的岸坡绿化景观带。明远湖位于明远教学楼建筑
群中间，湖面上设置有亲水游廊。2个湖各自独立，没
有水力联系。修远湖水深平均 1.15 m，水域面积约
6000 m2，水量约 7000 m3；明远湖水深平均 1.25 m，水
域面积约3000 m2，水量约4000 m3。
水样获取时间为2012年5月17日上午，当时天气
晴朗，气温30℃，修远湖水色褐绿，腥味较重，水中悬浮
物较多，有少量树叶及生活垃圾漂浮，无水生植物，水
中养有观赏鱼类。现场测量水体温度23℃，pH 8.2，呈
弱碱性。明远湖水色浅绿，腥味比修远湖稍淡，水中也
有树叶及生活垃圾漂浮，养有观赏鱼类，无水生植物。
明远湖位于教学楼建筑群间，阳光照射弱于修远湖，水
体温度 21℃，pH 7.5，呈弱碱性。2个人工湖水体水质
指标如表 1所示。参照金相灿等[4]提出的湖泊水体富
营养化评价标准判断，修远湖和明远湖景观水体水质
均严重超标，呈现重度富营养化状态。
1.2 枯草芽孢杆菌与绿萝
芽孢杆菌(Bacillus)是一类好氧和兼性厌氧、能够
项目
修远湖
明远湖
水色
褐绿
浅绿
水温/℃
23
21
pH
8.2
7.5
TN/(mg/L)
11.3
10.7
TP/(mg/L)
0.76
0.65
Chl-a/(μg/L)
145.3
127.5
NH3-N/(mg/L)
5.9
5.8
CODMn/(mg/L)
30.05
27.47
表1 人工湖水体水质指标
产生抗逆性内生孢子的革兰氏阳性细菌，广泛存在于
空气、土壤、水环境当中，目前已成为现代微生物研究
的热点[5]。应用广泛的芽孢杆菌主要是枯草芽孢杆菌
(Bacillus subtilis)、蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)、地衣
芽孢杆菌 (Bacillus licheniformis)和巨大芽孢杆菌
(Bacillus megaterium)。枯草芽孢杆菌是芽孢杆菌的一
种，对人畜无害，国内外均允许将其用于饲养添加
剂[6]。枯草芽孢杆菌在水产养殖业中应用较多，其产
生的许多胞外酶能够分解养殖水体和底泥中的淀粉、
蛋白质、脂肪等有机质，从而起到降低养殖水体富营养
化和减少底泥生成的作用[7]。枯草芽孢杆菌在养殖水
体处理中具有处理效果好、工程造价较低、不需耗能或
低耗能、运行成本低廉等优点。
绿萝(Scindapsus aureus)是天南星科常绿藤本植
物，生长速度快，可扦插。绿萝的茎蔓粗壮，可长达数
米，茎节处有气根。幼叶卵心形，刚繁殖的幼苗叶片
较小，色较淡，随着株龄的增长，成熟的叶片则为长卵
形，长约 15 cm，宽约 10 cm。浓绿色的叶面镶嵌着黄
白色不规则的斑点或条斑，因肥水条件的差异，其叶
片的大小有别。绿萝枝繁叶茂，耐荫性好，终年常绿，
有光泽，多为室内观叶佳卉。国内外学者在利用水生
植物治理水体富营养化方面做了大量研究工作，绿萝
是陆生植物，利用其修复富营养化水体因其景观效应
与治理修复功能并重也已成为重要的水体生态修复
植物之一[8]。
1.3 实验方法
枯草芽孢杆菌菌液是将菌种接种于液体培养基，
在 37℃恒温条件下培养 48 h，然后将其接种于肉汤培
养基上，摇床培养24 h，在光学显微镜下观察菌体形态
正常，芽孢大量形成，作为处理水样的备用菌液[9]。枯
草芽孢杆菌的活性在 21~34℃之间不会有显著变化，
而西安市 5月中下旬到 6月上中旬的气温在 15~35℃
之间，所以实验水温一直控制在 25~30℃左右。实验
水质指标测定均按照相关国家标准方法完成，枯草芽
孢杆菌采用平板计数法计数。
实验所用绿萝采购自西安市花卉市场，均选择根
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杨银科等：枯草芽孢杆菌与绿萝对富营养化水体的净化
系发达，枝叶长势茂盛的植株。在实验室采用自来水
培养 5天后，选择生长态势良好者使用。实验是在
250 L (100 cm×50 cm×50 cm)玻璃水族箱中进行，污染
水体直接采自某高校修远湖与明远湖，实验采用水量
150 L，水深 30 cm。为保持实验温度相对恒定以及充
分接近室外自然的阳光照射，实验水箱会根据天气与
温度变化在室内室外变换位置。
2 结果与分析
2.1 枯草芽孢杆菌的净水效果
根据其他学者研究结果，枯草芽孢杆菌净化富营
养化水体的最佳投菌浓度为3.2×105 cfu/mL，所以本实
验中选择此浓度作为投加菌液的浓度[5,9]。考虑到修远
湖与明远湖水体的封闭性，为尽量接近实际情况，在实
验过程中没有对水体进行刻意晃动、曝气充氧等处理，
保持温度在25~30℃之间，5天后取水样进行水质测定，
结果如表2所示。可以看出枯草芽孢杆菌对修远湖与
明远湖富营养化水体有明显的净化作用，去除率均高
于65%，最高是对明远湖总磷的去除，达到了85%。
2.2 绿萝的净水效果
实验所用的绿萝均是地上株体高度在15~20 cm，
项目
修远湖
明远湖
TN
处理后
/(mg/L)
2.6
2.67
去除率
/%
77
75
TP
处理后
/(mg/L)
0.15
0.1
去除
率/%
80
85
Chl-a
处理后
/(μg/L)
45.04
43.35
去除
率/%
69
66
NH3-N
处理后
/(mg/L)
1.24
1.16
去除率/%
79
80
CODMn
处理后
/(mg/L)
8.11
8.24
去除率/%
73
70
表2 枯草芽孢杆菌净化水质效果
涨势旺盛。用聚苯乙烯泡沫板作为浮板固定绿萝植
株，浮板规格 80 cm × 40 cm × 2 cm，栽植孔间距
15 cm×15 cm，孔径 3 cm，每个孔内种植一颗绿萝，用
海绵固定绿萝植株。实验中没有对水体进行任何干
扰，水体温度与外界温度变化一致。5天以后，水体感
官性状明显好转，水体比初始清澈透明，无明显异味。
10天后取水样进行水质测定，结果如表3所示，与表2
结果对比可以看出绿萝的净水效果虽然没有枯草芽孢
杆菌显著，但也是比较明显。特别是对氨氮的去除率
较高，最高达到47%，说明绿萝对富营养水体有一定的
净化效果。
2.3 枯草芽孢杆菌与绿萝综合净水效果
将枯草芽孢杆菌实验组的水体在第5天取样测定
完水体指标后，按照绿萝组实验的方法、规格在此水体
中栽植绿萝，并保持温度在 25~30℃之间，10天后（总
第15天）取水样进行水质测定，结果如表4所示。可以
看出在枯草芽孢杆菌净水的基础上，附加绿萝的净水
作用，效果非常明显，污染水体的每个富营养指标的去
项目
修远湖
明远湖
TN
处理后
/(mg/L)
7.4
7.9
去除率/%
35
26
TP
处理后
/(mg/L)
0.52
0.54
去除率/%
32
17
Chl-a
处理后
/(μg/L)
115
98.7
去除率/%
21
23
NH3-N
处理后
/(mg/L)
3.4
3.1
去除率
/%
42
47
CODMn
处理后
/(mg/L)
24.7
23.1
去除率/%
18
16
表3 绿萝净化水质效果
项目
修远湖
明远湖
TN
处理后
/(mg/L)
1.9
1.5
去除率/%
83
86
TP
处理后
/(mg/L)
0.12
0.09
去除率
/%
84
86
Chl-a
处理后
/(μg/L)
25.9
19.8
去除率
/%
82
84
NH3-N
处理后
/(mg/L)
1.3
1.1
去除率
/%
78
81
CODMn
处理后
/(mg/L)
3.23
2.75
去除率/%
89
90
表4 枯草芽孢杆菌与绿萝综合净化水质效果
除率均较高，最高达到了90%。
3 讨论
对于流动性较差的城市景观水体而言，发生富营
养化主要是营养盐类特别是氮磷浓度的增加所致，其
防治措施主要是控制营养盐浓度[10]。有效微生物能快
速降解、吸收和转化受污染水环境中的有机污染物和
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氮、磷等，并能形成优势种群，有效抑制有害微生物和
有害藻类的生长繁殖，对富营养化景观水体的透明度、
高锰酸盐指数、溶解氧、TN、TP、叶绿素 a均有明显的
控制效果[11-12]。实验选用枯草芽孢杆菌净化修远湖与
明远湖富营养化水体，效果明显。对总磷的去除率最
高，达到了85%，其他指标的去除率也都高于65%。其
他学者选用枯草芽孢杆菌去除效率高达 90%以上，分
析可能的原因：一是本实验时间较短；二是实验过程中
间没有继续投加菌液，没有采取水体晃动、曝气充氧等
活动和附加措施[13]。这正是为了针对该校区人工湖的
实际状况而有意为之，因为该校区人工湖为全封闭小
型水体，曝气充氧设施较少使用。由于实验时间较短，
绿萝单独的净水效果不是很明显，有学者利用绿萝净
化富营养水体，经过 60天的实验观察，绿萝对主要营
养盐类的去除效率达到了80%~93%，这一点从绿萝与
枯草芽孢杆菌综合净水实验的效果上也有一定的体
现[14]。总之，采用微生物修复技术控制富营养化水体
水质是有效的，其投加菌剂成本较低，操作简便；利用
高等水生及陆生植物来控制富营养化景观水体水质，
既可以有效去除污染水体中的氮、磷等营养盐，改善水
体的生态环境，有利于生态平衡的重建，同时还可以对
城市景观水体起到了美化作用，增加水体景观特
征[14-15]。而将微生物与高等水生及陆生植物两者综合
使用，控制修复富营养化水体的效果尤为明显。
4 结论
（1）城市景观水体中富营养物质的累积，会使景观
水体水质条件恶化，水生态系统退化，本研究中修远湖
与明远湖水体均呈现重度富营养化状态，严重影响其
景观特质。
（2）研究中首先选择枯草芽孢杆菌和绿萝各自单
独进行水质净化实验，结果表明两者的净水效果都很
明显，而在短时间内枯草芽孢杆菌的净水效果明显比
绿萝好，最高是对明远湖总磷的去除率，达到了85%。
（3）将枯草芽孢杆菌和绿萝综合使用净化修远湖
和明远湖富营养化水体的效果尤为显著，对总氮的去
除率分别是 83%、86%，对总磷的去除率分别是 84%、
86%，对叶绿素 a的去除率分别是84%、84%，对氨氮的
去除率分别是78%、81%，对化学需氧量的去除率分别
是89%、90%。
（4）实验结果表明，可以选择投加枯草芽孢杆菌和
水面浮床栽植绿萝作为该校区人工湖富营养化水体生
物生态修复治理的措施，两者结合使用，效果更佳。
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