水体富营养化是全世界所共同面临的水环境问题，而湖泊水体富营养化的治理更是水污染治理中一个全球性的难题。本文从污染湖泊水体的生物治理与资源化利用的角度出发，以巢湖富营养化水体为主要修复对象，利用离子束生物工程品种改良技术，建立完整系统的基于离子束改良生物(植物与微生物)修复的水环境修复技术体系。分别开展了离子束改良植物(水蕹菜与黑麦草)生物修复富营养化水体的效果与机理研究，离子束改良微生物(光合细菌、聚磷菌)生物修复富营养化水体的实验及其资源化利用等研究工作。主要研究内容及结果如下:　　 ㈠在离子束改良植物修复方面的研究结果显示，不同能量剂量的N+离子注入对浮床植物水蕹菜及黑麦草的生长及其净水能力有着不同程度的影响，适当能量及剂量的N+离子注入浮床植物水蕹菜及黑麦草存在明显的当代生长刺激效应，可以有效提高水蕹菜及黑麦草的生长及其净水能力，并从形态与生理水平对其机理进行了初步的探讨。初步试验的结果表明：利用离子束改良浮床植物修复富营养化水体是可行而有效的。⑴低能离子注入水生浮床植物水蕹菜及黑麦草具有明显的“当代生长刺激”生物学诱变效应。对水蕹菜干种子注入能量剂量分别为25keV3.9×1016ions/cm2、20keV5.2×1016ions/cm2、30keV2.6×1016ions/cm2 N+注入处理对水蕹菜幼苗的生长特征参数等均有明显的当代刺激效应。对黑麦草干种子注入能量剂量分别为25keV5.2×1016ions/cm2、20keV5.2×1016ions/cm2、30keV4.16×1016ions/cm2 N+注入处理对黑麦草幼苗的生长特征参数等均有明显的当代刺激效应。该参数可以作为富营养化水体浮床植物修复发挥离子束注入当代效应的N+辐照能量剂量的参考参数。⑵浮床栽培种植试验表明，经合适能量及剂量N+离子束注入处理的浮床植物水蕹菜与黑麦草与未进行离子束处理的对照相比，在富营养化水体中生长的更好，对富营养化水体中氮、磷等污染物有着较好的去除效果。在注入能量剂量为25keV3.9×1016ions/cm2的N+注入处理水蕹菜对富营养化水体中N、P营养物质的去除为最好，对TN、TP的去除率、净去除率分别高达86.96％、76.96％和88.55％、84.55％，而未经离子束处理的水蕹菜对照对TN、TP的去除率、净去除率分别为81.30％、71.30％和82.91％、78.91％。对黑麦草注入能量剂量为25keV5.2×1016ions/cm2的N+注入处理对富营养化水体中N、P营养物质的去除为最好，对TN、TP的去除率、净去除率分别高达88.70％、78.70％和91.64％、87.64％，而未经离子束处理的黑麦草对照对TN、TP的去除率、净去除率分别为82.39％、72.39％和85.09％、81.09％。其初步机理研究显示，水蕹菜与黑麦草浮床栽培于富营养化污水中，对N、P营养盐等污染物的净化，主要是植物通过在其生长过程中需要吸收利用N、P的生理功能来达到去除水体中过多营养物质的目的，还有部分原因是植物通过调节根系的POD(过氧化物酶)、NR(硝酸还原酶)和ACP(酸性磷酸酶)活性的变化来适应水污染环境的胁迫，促进N、P营养盐等污染物的净化。在本试验中，三种能量剂量离子束处理水蕹菜与黑麦草浮床栽培于富营养化污水中，对N、P营养盐等污染物的净化，相比较于对照能够更有效地通过调节根系的POD、NR和ACP活性的变化来适应污染水环境的胁迫，有效地促进了N、P营养盐等污染物的净化。在富营养化污水试验中，NR和ACP活性的变化与污水中TN和TP变化趋势基本一致。　　 ㈡在离子束改良微生物生物修复研究方面，探索了不同剂量低能N+离子注入资源微生物聚磷菌与光合细菌的生物学效应及其修复富营养化水体的效果与资源化利用研究。在离子束改良微生物修复方面的研究结果表明：⑴通过N+注入反复诱变，获得两株聚磷效果最好的假单胞菌Pseudomonas.sp突变菌株K1菌与K2菌，其在含2mg/L的磷培养液中好氧培养48h后对磷的去除率分别为92.9％、98.20％，而出发菌株G菌仅为65.10％。⑵经过反复离子注入诱变选育，筛选到2株高效固氮除磷沼泽红假单胞菌Rhodopseudomonaspalustris突变株PSB391与PSB698，其对富营养化污水中氮、磷最高去除率分别达到76.4％、65.3％，77.7％、64.1％；同时筛选到1株高效固氮除磷产氢R.palustris突变株PSB297，其最高产氢能力比出发菌株提高15％，可连续产氢约40mi/L.h，对富营养化污水中氮、磷去除率分别达到78.1％、62.9％。