水體富營養(yǎng)化的原因、危害及其防治措施

1、水體富宣養(yǎng)化的原因、危害及其防治措施摘要：由于人類活動(dòng)的影響， 氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)大量排入水體并在其中不斷積累， 引起部分藻類和水生生物 過度繁殖，造成水體的富營養(yǎng)化。本文對(duì)水體富營養(yǎng)化的形成原因、危害作了簡要概述，著重從控制外源 輸入、降低內(nèi)源負(fù)荷、去除營養(yǎng)物等三個(gè)方面，對(duì)現(xiàn)有的水體富營養(yǎng)化防治。從工程、化學(xué)和生物三個(gè)角 度提出來了一些治理富營養(yǎng)化水體的措施，并進(jìn)行了概括和比較。關(guān)鍵詞：富營養(yǎng)化危害防治1.水體富營養(yǎng)化的定義由丁人類的活動(dòng)，使得水體中營養(yǎng)物質(zhì)富集，引起藻類以及其它水生生物過量繁殖，水呈 綠色或混濁呈褐色，水體透明度下降，溶解氧降低，造成水質(zhì)惡化，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生“水華”，使整個(gè)水體生態(tài)

2、平衡發(fā)生改變而造成危害的一種污染現(xiàn)象。池塘、水庫、湖泊等多發(fā)。一般認(rèn) 為水體含氮量大丁0.2mg/L、含磷量大丁0.02mg/L時(shí)屆丁富營養(yǎng)化水體。美國環(huán)境保護(hù)局(EPA)提出：水體總磷大丁20259g/L，葉綠素a大丁10g/L,透明度小丁2.0m，深水的飽合溶解氧量小丁10%勺湖泊可判斷為富營養(yǎng)化水體。2.我國水體富營養(yǎng)化現(xiàn)狀據(jù)國家環(huán)?？偩钟嘘P(guān)部門公布的資料，我國的河流、河段已有近四分之一因污染不能滿足 灌溉用水的應(yīng)用要求(這是我國最低一類的水質(zhì)要求)；全國湖泊約有75%勺水域受到顯著富 營養(yǎng)化污染，主要淡水湖泊如滇池、巢湖、太湖等富營養(yǎng)化非常嚴(yán)重，有些水域已經(jīng)喪失水 體功能；我國近海海域

3、受到嚴(yán)重陸源污染，赤潮的爆發(fā)頻率不斷增加；城市水體污染也很嚴(yán) 重，我國10%勺城市地下水水質(zhì)日趨惡化，在118座接受調(diào)查的大城市中，97%勺城市淺層地 下水受到污染，其中40%勺城市受到嚴(yán)重污染。近年來由丁污染造成的環(huán)境惡化逐步加重， 水體藻類污染的程度也逐年加深。 赤潮或水華 在全球范圍內(nèi)頻繁出現(xiàn)是藻類污染程度加深的直接反映。 我國在1933年到1979年的46年 中僅發(fā)生過12次赤潮，而1990年到1994年的5年中就發(fā)生了139次赤潮，藻類污染災(zāi)害日 趨嚴(yán)重，主要湖泊富營養(yǎng)化問題突出。3.水體富營養(yǎng)化的主要原因3.1自然因素?cái)?shù)千年前或者更遠(yuǎn)年代，自然界的許多湖泊處丁貧營養(yǎng)狀態(tài)。然而，隨著

4、時(shí)間的推移和環(huán) 境的變化，湖泊一方面從天然降水中吸收氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)；另一方面因地表土壤的侵蝕和 淋溶，使大量的營養(yǎng)元素進(jìn)入湖內(nèi)，湖泊水體的肥力增加，大量的浮游植物和其他水生植物 生長繁殖，為草食性的甲殼綱動(dòng)物、昆蟲和魚類提供了豐富的食料。當(dāng)這些動(dòng)植物死亡后， 它們的機(jī)體沉積在湖底，積累形成底泥沉積物。 殘存的動(dòng)植物殘?bào)w不斷分解， 由此釋放出的 營養(yǎng)物質(zhì)乂被新的生物體所吸收。因此，富營養(yǎng)化是天然水體普遍存在的現(xiàn)象。但是在沒有人為因素影響的水體中，富營養(yǎng) 化的進(jìn)程是非常緩慢的，即使生態(tài)系統(tǒng)不夠完善，仍需至少幾白年才能出現(xiàn)。一旦水體出現(xiàn) 富營養(yǎng)化現(xiàn)象，要恢復(fù)往往是極其困難的。這一結(jié)果往往導(dǎo)致湖泊

5、T 沼澤 T 草原 T 森林的變 遷過程。3.2人為因素3.2.1工業(yè)廢水的排放富營養(yǎng)化的水體中含有較多的氮和磷， 它們首先來自工業(yè)廢水。鋼鐵、化工、制藥、造紙、 印染等行業(yè)的廢水中氮和磷的含量都相當(dāng)高。近年來，工業(yè)排放的廢水逐年遞增。據(jù)報(bào)道，2001年全國工業(yè)廢水排放量達(dá)201億噸。但由丁技術(shù)與資金的原因，大部分工業(yè)廢水只經(jīng) 簡單處理甚至未經(jīng)任何處理就直接排入江河等水體中，許多廢水中所含的氮、磷等物質(zhì)也就 不斷地在水體中累積了下來。3.2.2生活廢水的排放人們?cè)谌粘Ｉ钪幸伯a(chǎn)生了大量的生活污水，2001年全國生活污水排放達(dá)227億 噸，超過工業(yè)廢水排放量。生活污水中含有大量富含氮、磷的有機(jī)物

6、，其中的磷主要來自洗滌劑。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，2001年全年排放廢水中化學(xué)需氧量（COD排放總量為140615萬噸，比上年減少2.7%。其中工業(yè)廢水中COD排放量607.5萬噸，比上年減少13.8% ;生活污水中COD排放 量799萬噸，比上年增加8.0%?？梢?，生活污水已逐漸取代工業(yè)廢水而成為水體富營養(yǎng)化 的最大污染源。3.2.3農(nóng)業(yè)退水（含化肥）為促進(jìn)植物生長，提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量，人們常施用較多的氮肥和磷肥，它們極易在降雨或灌溉時(shí)發(fā)生流失。 氮磷營養(yǎng)物的流失方式有：（1）隨地表徑流進(jìn)入地面水體中；（2）下滲形成業(yè)表面流（壤中流），通過土壤進(jìn)行 橫向運(yùn)動(dòng)，然后排入 地表水體 中；（3）通 過土壤層下滲到

7、地下水中。前2種是導(dǎo)致地表水富營養(yǎng)化的主要原因。J3.3牲畜糞便圈養(yǎng)家禽會(huì)產(chǎn)生大量富含營養(yǎng)物和細(xì)菌的排泄物，極易隨地表徑流、業(yè)表面流流入 江河、湖泊而污染水體，從而造成水體富營養(yǎng)化。4水體富營養(yǎng)化的危害富營養(yǎng)化狀態(tài)一旦形成，水體中營養(yǎng)素被水生生物吸收成為其機(jī)體的組成部分，水生生物死 亡腐爛過程中，營養(yǎng)素乂釋放進(jìn)入水體再次被生物利用，形成植物營養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)。因此， 富營養(yǎng)化的水體即使切斷外界營養(yǎng)物質(zhì)來源，也很難自凈和恢復(fù)，因而有時(shí)也稱之為生態(tài)“癌癥”。主要危害表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：4.1散發(fā)出腥臭味在富營養(yǎng)狀態(tài)的水體中生長著很多藻類，其中有一些藻類能夠散發(fā)出腥味異臭。藻類散發(fā)出的這種腥臭，向湖泊四

8、周的空氣擴(kuò)散，直接影響人們的正常生活，給人不舒適的感覺， 同時(shí)，這種腥臭味也使水味難聞，大大降低了水體質(zhì)量。4.2降低水體透明度在富營養(yǎng)水體中，生長著以藍(lán)藻、綠藻為優(yōu)勢種類的大量藻類。這些藻類浮在水表面，形 成一層“綠色浮渣”，使水質(zhì)變得渾濁，透明度明顯降低，富營養(yǎng)嚴(yán)重的水體透明度僅有0.2m,水體感官性狀大大下降。4.3影響水體溶解氧富營養(yǎng)水體的表層，藻類可以獲得充足的陽光，從空氣中獲得足夠的二氧化碳進(jìn)行光合作 用而放出氧氣，因此表層水體有充足的溶解氧。但是，在富營養(yǎng)水體深層，情況就不同， 首先，表層的密集藻類使陽光難以透射至水體深層，而且陽光在穿射過程中因被藻類吸收 而衰減，深層水體的光合

9、作用受到限制，使溶解氧來源減少。其次，藻類死亡后不斷向水體 底部沉積，不斷地腐爛分解，也會(huì)消耗深層水體大量的溶解氧，嚴(yán)重時(shí)可能使深層水體的溶 解氧消耗殆盡而呈厭氧狀態(tài)，使得需氧生物難以生存。這種厭氧狀態(tài)可以觸發(fā)或者加速底泥 積累的營養(yǎng)物質(zhì)的釋放，造成水體營養(yǎng)物質(zhì)的高負(fù)荷，形成富營養(yǎng)水體的惡性循環(huán)。4.4向水體釋放有蠹物質(zhì)富營養(yǎng)化對(duì)水質(zhì)的另一個(gè)影響是某些藻類能夠分泌、釋放有蠹性的物質(zhì)，有蠹物質(zhì)進(jìn)入水體后，若被牲畜飲入體內(nèi)，可引起牲畜腸胃道疾病。研究表明，2000多種藍(lán)綠藻中有40余種 可產(chǎn)生蠹素，主要產(chǎn)蠹藻有微囊藻、魚腥藻、頷藻及束絲藻。不同的藻株可能產(chǎn)生相同的蠹素，而同一藻株也可產(chǎn)生多種不同的

10、蠹素，產(chǎn)生的蠹素包括：多膚肝蠹素、生物 堿類神經(jīng)蠹素、脂多糖內(nèi)蠹素等，其中乂以微囊藻肝蠹素最為常見。在適宜的環(huán)境條件下， 藍(lán)綠藻在水中容易形成水華，人若飲用也會(huì)發(fā)生消化道炎癥，危害人體健康，水中藍(lán)綠藻 蠹素與肝癌的關(guān)系尤其受到關(guān)注。4.5影響供水水質(zhì)并增加制水成本湖泊常常是生活飲用水和工業(yè)用水的供給水源。富營養(yǎng)水體作為供給水源時(shí)，會(huì)給制水廠 帶來一系列問題。首先，在夏日高溫藻類增殖旺盛的季節(jié)，過量的藻類會(huì)給制水廠在過濾過 程中帶來障礙，造成自來水廠過濾池的堵塞和過濾效率降低，需要改善或增加過濾措施。其 次，富營養(yǎng)水體由丁缺氧而產(chǎn)生鐵、硫化氫、甲烷和氨等有蠹有害物質(zhì)，同時(shí)藻類也產(chǎn)生一 些有蠹物質(zhì)

11、，在制水過程中，引起飲用水水質(zhì)下降，更增加了水處理的技術(shù)難度，加大了制 水成本。這種富含鐵的自來水往往會(huì)散發(fā)出一種令人不快的氣味，同時(shí)還會(huì)在水管內(nèi)形成鐵 銹，產(chǎn)生所謂“紅水”，使自來水完全喪失功能。目前，在西方國家，富營養(yǎng)水體已經(jīng)被禁止 作為飲用水源。4.6對(duì)水生生態(tài)的影響在正常情況下，水體中各種生物都處丁相對(duì)平衡的狀態(tài)。但是，一旦水體受到污染而呈現(xiàn) 富營養(yǎng)狀態(tài)時(shí)，這種正常的生態(tài)平衡就會(huì)被擾亂，某些種類的生物明顯減少，而另外一些生 物種類則顯著增加，物種豐富度顯著減少。這種生物種類演替會(huì)導(dǎo)致水生生物的穩(wěn)定性和多 樣性降低，破壞其生態(tài)平衡。4.7影響水產(chǎn)養(yǎng)殖由丁藻類的大量繁殖，引起水中缺氧，魚類

12、等水生動(dòng)物面臨窒息死亡的威脅。一些資料表 明，在富營養(yǎng)化的水體中，水生生物的群落、種類結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，一些耐污種的個(gè)體數(shù)猛增， 相反，一些非耐污種數(shù)量減少甚至消失，一些優(yōu)質(zhì)魚類等經(jīng)濟(jì)水產(chǎn)種類也會(huì)大量減少甚至消 失，而低劣種類會(huì)有所增加，使得水產(chǎn)養(yǎng)殖的經(jīng)濟(jì)效益大幅度下降。4.8影響旅游和航運(yùn)水體一旦發(fā)生富營養(yǎng)化，因藻類大量繁殖，水體透明度下降，水質(zhì)渾濁，水面藻類聚集 ，臭味彌漫，嚴(yán)重影響湖庫的旅游觀光，甚至喪失旅游價(jià)值。此外，富營養(yǎng)水體中生長的大 型浮游植物，還會(huì)堵塞航道，影響航運(yùn)。5水體富營養(yǎng)化的防治對(duì)策富營養(yǎng)化的防治是水污染處理中最為復(fù)雜和困難的問題。這是因?yàn)椋何廴驹吹膹?fù)雜性， 導(dǎo)致水質(zhì)富營養(yǎng)

13、化的氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)，既有天然源，乂有人為源；既有外源性，乂有內(nèi)源性。 這就給控制污染源帶來了困難；營養(yǎng)物質(zhì)去除的高難度，至今還沒有任何單一的生物學(xué)、 化學(xué)和物理措施能夠徹底去除廢水的氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)。通常的二級(jí)生化處理方法只能去除30-50%的氮、磷。5.1控制外源性營養(yǎng)物質(zhì)輸入絕大多數(shù)水體富營養(yǎng)化主要是外界輸入的營養(yǎng)物質(zhì)在水體中富集造成的。如果減少或者截?cái)嗤獠枯斎氲臓I養(yǎng)物質(zhì)，就使水體失去了營養(yǎng)物質(zhì)富集的可能性。為此，首先應(yīng)該著重減少 或者截?cái)嗤獠繝I養(yǎng)物質(zhì)的輸入，控制外源性營養(yǎng)物質(zhì)，應(yīng)從控制人為污染源著手，應(yīng)準(zhǔn)確調(diào) 查活楚排入水體營養(yǎng)物質(zhì)的主要排放源，監(jiān)測排入水體的廢水和污水中的氮、磷濃度，計(jì)算

14、 出年排放的氮、磷總量，為實(shí)施控制外源性營養(yǎng)物質(zhì)的措施提供可靠的科學(xué)依據(jù)。5.2減少內(nèi)源性營養(yǎng)物質(zhì)負(fù)荷輸入到湖泊等水體的營養(yǎng)物質(zhì)在時(shí)空分布上是非常復(fù)雜的。氮、磷元素在水體中可能被水生生物吸收利用，或者以溶解性鹽類形式溶丁水中，或者經(jīng)過復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)和生物作 用而沉降，并在底泥中不斷積累，或者從底泥中釋放進(jìn)入水中。減少內(nèi)源性營養(yǎng)物負(fù)荷，有 效地控制湖泊內(nèi)部磷富集，應(yīng)視不同情況，采用不同的方法。6.治理水體富營養(yǎng)化的方法6.1工程性措施包括挖掘底泥沉積物、進(jìn)行水體深層曝氣、注水沖稀以及在底泥表面敷設(shè)塑料等。挖掘底 泥，可減少以至消除潛在性內(nèi)部污染源；深層曝氣，可定期或不定期采取人為湖底深層曝氣

15、 而補(bǔ)充氧，使水與底泥界面之間不出現(xiàn)厭氧層，經(jīng)常保持有氧狀態(tài)，有利丁抑制底泥磷釋放。 此外，在有條件的地方，用含磷和氮濃度低的水注入湖泊，可起到稀釋營養(yǎng)物質(zhì)濃度的作用。6.2化學(xué)方法這是一類包括凝聚沉降和用化學(xué)藥劑殺藻的方法，例如有許多種陽離子可以使磷有效地從 水溶液中沉淀出來，其中最有價(jià)值的是價(jià)格比較便宜的鐵、鋁和鈣，它們都能與磷酸鹽生成 不溶性沉淀物而沉降下來。例如美國華盛頓州西部的長湖是一個(gè)富營養(yǎng)水體，1980年10月用 向湖中投加鋁鹽的辦法來沉淀湖中的磷酸鹽。在投加鋁鹽后的第四年夏天，湖水中的磷濃度 則由原來的65 H g/L降到30 H g/L,湖泊水質(zhì)有較明顯的改善。在化學(xué)法中，還

16、有一種方法是 用殺藻劑殺死藻類。這種方法適合丁水華盈湖的水體。殺藻劑將藻殺死后，水藻腐爛分解仍 舊會(huì)釋放出磷，因此，應(yīng)該將被殺死的藻類及時(shí)撈出，或者再投加適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)藥品，將藻類 腐爛分解釋放出的磷酸鹽沉降。6.3生物性措施利用水生生物吸收利用氮、磷元素進(jìn)行代謝活動(dòng)以去除水體中氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)的方法。目 前，有些國家開始試驗(yàn)用大型水生植物污水處理系統(tǒng)凈化富營養(yǎng)化的水體。大型水生植物包 括鳳眼蓮、蘆葦、狹葉香蒲、加拿大海羅地、多穗尾藻、麗藻、破銅錢等許多種類，可根據(jù) 不同的氣候條件和污染物的性質(zhì)進(jìn)行適宜的選栽。水生植物凈化水體的特點(diǎn)是以大型水生植 物為主體，植物和根區(qū)微生物共生，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，凈化污

17、水。經(jīng)過植物直接吸收、微生物 轉(zhuǎn)化、物理吸附和沉降作用除去氮、磷和懸浮顆粒，同時(shí)對(duì)重金屆分子也有降解效果。水生 植物一般生長快，收割后經(jīng)處理可作為燃料、飼料，或經(jīng)發(fā)酵產(chǎn)生沼氣。這是目前國內(nèi)外治 理湖泊水體富營養(yǎng)化的重要措施。近年來，有些國家采用生物控制的措施控制水體富營養(yǎng)化， 也收到了比較明顯的效果。例如德國近年來采用了生物控制， 成功地改善了一個(gè)人工湖泊（平 均水深7米）的水質(zhì)。其辦法是在湖中每年投放食肉類魚種如狗魚、皺魚去吞食吃浮游動(dòng)物的 小魚，幾年之后這種小魚顯著減少，而浮游動(dòng)物 （如水蚤類）增加了，從而使作為其食料的浮 游植物量減少，整個(gè)水體的透明度隨之提高，細(xì)菌減少，氧氣平衡的水深分布狀況改善。但 也發(fā)現(xiàn)，浮游植物種群有所改變，藍(lán)綠藻生長量比例增高，因?yàn)樗鼈儾荒鼙桓∮蝿?dòng)物捕食， 為此可以放鯉魚來控制這種藻類的生長。7總結(jié)富營養(yǎng)化問題越來越受到世界各國的普遍關(guān)注和高度重視。我國水體富營養(yǎng)化程度日趨嚴(yán)重，針對(duì)這一日益突出的環(huán)境問題，必須積極采取措施進(jìn)行預(yù)防和綜合治理 ，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐淖?然條件和具體的富營養(yǎng)化狀況，利用多種治理手段，制定綜合治理方案，分階段加以落實(shí)，逐步 恢復(fù)富營養(yǎng)化水生生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能 ，使之趨丁完善和穩(wěn)定，減緩富營養(yǎng)化進(jìn)程，