淺談水體的富營養(yǎng)化及其防治

1、淺談水體的富營養(yǎng)化及其防治摘要:由于氮、磷等元素在水中溶量的增大造成了水體的富營養(yǎng)化,而水體富營養(yǎng)化致使藻類等水生浮游植物迅速繁殖產(chǎn)生赤潮,進而造成水質(zhì)惡化和魚類的大量死亡,甚至導致人、畜中毒,給人類帶來嚴重的災害。本文針對水體富營養(yǎng)化產(chǎn)生的原因,對水體富營養(yǎng)化的治理提出了綜述性建議。關鍵詞: 水體富營養(yǎng)化; 赤潮; 危害; 治理。前言:富營養(yǎng)化是一種嚴重的水體污染,對富營養(yǎng)化的成因及防治的研究一直是熱點問題。就目前國內(nèi)外公認的一些藻型富營養(yǎng)化水體的治理和控制方法進行了總結,并提出了水體富營養(yǎng)化綜合治理的發(fā)展趨勢。一、水體的富營養(yǎng)化水是一切生命體賴以生存的重要物質(zhì)。在江、河、湖、海這些自然水體

2、中存在著大量的生物,藻類等浮游水生植物是其中數(shù)量最大的一種。研究表明,藻類等浮游水生植物在水中的生長、繁殖需要2530種元素,如鈣、鎂、鋅、硼、鐵、銅、鉬、及猛等。另外維生素B1、B12及荷爾蒙也起著營養(yǎng)作用。在25 30種營養(yǎng)元素中植物需要的碳、氮、磷量最大,碳在自然界中存在量多且易獲得,而水中的氮和磷量較少,因此氮和磷通常是水體中植物生長、繁殖的制約因子。由于藻類繁殖過程的呼吸作用,以及死亡藻類的分解作用都會大量消耗氧氣,使水體在一定時間內(nèi)嚴重缺氧,導致水生動物因缺氧死亡。這一過程稱之為水體富營養(yǎng)化。水體富營養(yǎng)化具有三個基本特征:1.水體中氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)的富集。主要來源于農(nóng)田施肥,農(nóng)業(yè)廢

3、棄物,城市生活污水及一些工業(yè)廢水。施入農(nóng)田的化肥,只有一小部分被植物吸收,如氮肥,通常未被植物利用的氮肥超過50%,少數(shù)情況下,超過80%,這些未被植物利用的化肥就又回到地表水和地下水中。其次是大量的城市污水,特別是含磷洗滌劑的污水,屠宰畜產(chǎn)品加工,食品工業(yè)等工業(yè)廢水,這些廢水未經(jīng)處理或經(jīng)一、二級處理即行排放。這就導致了相當多的營養(yǎng)物質(zhì)進入水體,為形成水體富營養(yǎng)化提供了物質(zhì)來源。另外,水質(zhì)質(zhì)量的重要指標生化需氧量(BOD、溫度、維生素類物質(zhì),也能觸發(fā)和促進營養(yǎng)性污染過程。2.在水體的生物群落中,生產(chǎn)者(指綠色植物,尤指藻類遠遠超過消費者(如魚類和分解者(如細菌,這就造成生態(tài)系統(tǒng)的明顯的不平衡。

4、所以在富營養(yǎng)化水體中,植物群落占優(yōu)勢地位,是生產(chǎn)者,而使消費者處于極不重要的地位,水體富營養(yǎng)化進入惡劣的循環(huán)過程中。3.在水底富集的營養(yǎng)物質(zhì)形成一個沉積層。以固體徑流形式進入水體的營養(yǎng)物質(zhì)可以機械地沉積在水底,并在那里進行分解,使原本沉積的營養(yǎng)物質(zhì)慢慢地又一次釋放出來,以溶質(zhì)形式再一次進入水體。這種由營養(yǎng)物質(zhì)吸附作用與水體中的懸浮物一同沉積在水底的過程,加速了水體進一步惡化并向沼澤化趨勢邁進的過程。二、赤潮的危害由于發(fā)生赤潮的種類、季節(jié)、海區(qū)及成因的不同,其危害方式及程度有著很大的差異,其危害方式歸納為:1.分泌或產(chǎn)生粘液,粘附于魚類等海洋動物的腮上,妨礙其呼吸,導致窒息死亡。有些赤潮生物如夜

5、光藻、凸角毛藻就屬這一類,對養(yǎng)殖魚類危害較大。2.分泌有害物質(zhì)(如氮、硫化氫等,危害水體生態(tài)環(huán)境并使其它生物中毒。有些赤潮生物(如夜光藻等大量繁殖時會造成水體氨濃度劇增,使其它生物中毒。當它們死亡分解時會產(chǎn)生尸堿或硫化氫使水體變質(zhì),危害水體生態(tài)環(huán)境,還可以誘發(fā)其它赤潮生物大量繁殖乃至發(fā)生赤潮。3.產(chǎn)生毒素,直接毒死養(yǎng)殖生物或者隨食物鏈轉(zhuǎn)移引起人類中毒死亡,如多邊膝溝藻(CoRyaulaxPolredra。1986年福建東山就發(fā)生一起因食用受赤潮毒素污染的貝類而造成136人中毒、1人死亡的事件。4.導致水體缺氧或造成水體有大量硫化氫和甲烷等,使養(yǎng)殖生物缺氧或中毒致死。由于大量赤潮生物死亡后,在分

6、解過程不斷消耗水體中的溶解氧,使氧含量急劇下降,引起魚、蝦、貝類因缺氧大量死亡。大多數(shù)硅藻(如角毛藻等引發(fā)的赤潮屬這種危害方式。5.吸收陽光,遮敝海面。赤潮生物一般密集于表層幾十厘米以內(nèi),使陽光難于透過表層,水下其它生物因得不到充足陽光而影響生存和繁殖,在赤潮持續(xù)時間長、密度高時經(jīng)常發(fā)生底層海洋生物死亡。三、赤潮發(fā)生的原因及特點自二十世紀以來,赤潮在世界各地頻頻發(fā)生,這與人類社會經(jīng)濟發(fā)展造成的生態(tài)環(huán)境破壞有很大關系。一般認為,適度的水溫、鹽分、營養(yǎng)鹽、促生質(zhì)(即促進藻類生長的物質(zhì)等各種因素都是赤潮生物增殖的因子。一些研究表明,當水體中硝態(tài)氮濃度為0.3mg/l,磷濃度為0.02mg/l時就可引

7、起藻類等浮游植物的瘋狂繁殖。城市生活污水的排放是造成水體富營養(yǎng)化的來源之一,而含磷洗滌助劑的使用是造成水體富磷的主要因素。洗滌助劑在洗滌過程中扮演著重要的角色:軟化水,即消除硬水中的鈣鎂離子,從而增加表面活性劑的活性;控制溶液的pH值,增加分散污垢能力和抗再沉積能力。最早,人們采用碳酸鈉、硅酸鈉、磷酸鈉等沉淀劑型助劑來去鈣鎂離子,但它們?nèi)菀自谝挛锖拖礈炱髅笊狭粝虏蝗芪铩５?0世紀50年代螯合型助劑三聚磷酸鈉在洗滌助劑配方中的引入,徹底改變了這種狀況。STPP能和C、M離子形成水溶性的螯合物而掩蓋這些離子。而且STPP 還具有較強的分散、乳化、增溶污垢能力;pH緩沖作用:與最常用的陰離子表面活性

8、劑直鏈烷基苯磺酸鈉( LAS有顯著的增效效應,因此STPP一直被大量使用。但STPP進入下水道后很快轉(zhuǎn)化為正磷酸鹽,從而增加了水體的含磷量。工業(yè)廢水的排放也是導致水體富營養(yǎng)化的一個原因。近年來全球?qū)I(yè)廢水的排放都加強了治理,我國已建立并實施工業(yè)廢水排放標準,實現(xiàn)了達標排放,但只是低水平達標,工業(yè)廢水中氮磷總量仍然不少。農(nóng)田污染也是水體富營養(yǎng)化的重要原因。自然格局大多是水體附近種植大面積的農(nóng)作物,目前由于管理、技術等原因致使化肥、農(nóng)藥使用量大,利用率低,大量未吸收降解的化肥、農(nóng)藥隨地面徑流入水體,造成水體的富營養(yǎng)化。另外水體交換不暢,生物多樣性減少,一方面造成氮、磷不能有效帶出,另一方面又造成

9、藻類低等植物得以大量繁殖。赤潮發(fā)生的可能性歸納為如下幾點:1.它不僅發(fā)生在熱帶、亞熱帶地區(qū),也發(fā)生在溫帶,甚至是寒帶地區(qū)。2.它不僅發(fā)生在湖泊,而且發(fā)生在海域,但以封閉性海灣為最易發(fā)生,甚至海川也會發(fā)生。3.一年四季均有發(fā)生,而且以高溫季節(jié)為多。4.每次赤潮的延續(xù)時間,通常為半個月左右,分前期、盛期、衰期和末期,盛期一般為35天。四、水體富營養(yǎng)化的治理赤潮防治與治理海洋污染息息相關,必須加強對內(nèi)陸域固定污染源,尤其是工業(yè)污染源的監(jiān)測、管理,控制污染物的排放,控制海上流動污染源的排污,加強漁船油污水排放管理,堅持“預防為主,防治結合”的方針,做到誰污染誰治理,誰使用誰補償,誰破壞誰恢復,建立良好

10、的海洋生態(tài)環(huán)境,這樣才能有利于防止或減少赤潮的發(fā)生?？傮w說來有二方面的舉措:一是防止營養(yǎng)成分進入水體;二是控制水體中的藻類繁殖。1.實施“禁磷”從1999年1月1日起,根據(jù)國務院治理太湖水污染的要求,我國太湖流域?qū)嵤┤妗敖住?從此這一地區(qū)的居民告別使用多年的普通含磷洗滌劑而改用無磷洗滌劑。與此同時,深圳、大連、廈門等城市也相繼出臺禁磷措施。目前我國洗滌劑市場已進入全面禁磷的軌道。國外洗滌劑行業(yè)的限磷、禁磷工作已進行了20多年。美國家用洗滌劑市場早已實現(xiàn)無磷化。歐洲除英國、西班牙、法國外,其他國家?guī)缀跞繉崿F(xiàn)了洗滌劑的無磷化。亞洲的日本也全部實現(xiàn)“禁磷”。2.控制農(nóng)田污染加強農(nóng)業(yè)生態(tài)管理,加

11、強土壤監(jiān)測,幫助指導農(nóng)民努力提高化肥、農(nóng)藥的利用率,鼓勵農(nóng)民使用有機肥, 從而降低流域內(nèi)化肥、農(nóng)藥對水環(huán)境的污染。3.污水處理采用蒸餾、電滲析、離子交換等化學方法對污水進行深度處理,進一步控制污水中的氮、磷的排放量是各國廣泛使用的措施。目前我國在城市用水中增加了污水處理收費,加大污水處理力度,以提高污水處理水平。另外,改變污水排放方式,建立污水灌溉工程,將污水直接用于植物灌溉,既控制了水體營養(yǎng)來源又有利于農(nóng)作物生長,一舉兩得,也是一項很好的措施。4.人工水體凈化及時打撈水生植物,特別是迅速生長的藻類,將其用做有機肥或其它加工利用,進行人工水體凈化,也是一種輔助的水體富營養(yǎng)化的防治措施。5.植物

12、凈水令人振奮的治理水體富營養(yǎng)化的方法是利用生物工程,例如在富氮、磷水體中種植空心菜、鳳眼蓮、鴨拓草、燈心草、知風草、水翁等對氮、磷高吸收植物,均會不同程度的收到對水的凈化效果。目前,利用植物凈化污水已成為環(huán)保領域的一個重要研究課題,相信會有越來越多的植物被人們開發(fā)出來,投入植物凈化水的綠色環(huán)保工程。6.改善水質(zhì)和底態(tài)生態(tài)環(huán)境除了控制多余營養(yǎng)物質(zhì)進人海洋外,在赤潮多發(fā)區(qū)養(yǎng)殖某些海藻吸收富余的氮和磷,可減少赤潮的發(fā)生。因為海藻的生長要吸收海水中大量的氮和磷,如銅藻可固定2%一3%的氮、0.1%一0.3%的磷,江籬則可固定5.9%一6.1%的氮、0.4%一0.5%的磷。德國曾試驗在赤潮多發(fā)區(qū)養(yǎng)殖貽貝來減緩赤潮發(fā)生,因為一只6一scm的貽貝每天可過濾56L海水。在日本還有利用海底耕耘機在有機物堆積的底泥上拖曳,使底泥翻轉(zhuǎn),促進有機物分解,達到改良底質(zhì)的目的,應用粘土改良土質(zhì)和底質(zhì)環(huán)境,撒播石灰可起到促進有機物分解、掙制磷釋放、防止水體營養(yǎng)化、滅菌消毒和防止產(chǎn)生硫化氫等作用,此外海洋清潔劑也可作為凈化水質(zhì)和底質(zhì)的改良劑。7.加強海洋環(huán)境保護,提高環(huán)保意識為了建立良好的海洋生態(tài)環(huán)境,我們必須建立海洋資源開發(fā)利用的法規(guī),制定正確的海洋開發(fā)利用規(guī)劃,開展不同海區(qū)環(huán)境容量的系統(tǒng)