中國(guó)藍(lán)藻爆發(fā)原因及處理方法

中國(guó)藍(lán)藻爆發(fā)原因及處理方法

1水體受污染嚴(yán)重水體富營(yíng)養(yǎng)化是世界環(huán)境的一個(gè)問(wèn)題，尤其是城市景觀水體及其周邊地區(qū)的富營(yíng)養(yǎng)化和過(guò)度營(yíng)養(yǎng)化。水體富營(yíng)養(yǎng)化是由于水體中接納了過(guò)量的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)性物質(zhì),在適宜的環(huán)境下,促使藻類瘋狂生長(zhǎng)繁殖,水體呈藍(lán)色、棕色或是深綠色,水體透明度和溶解氧下降,從而使水體生態(tài)系統(tǒng)和水功能受到阻礙和破壞,進(jìn)一步加劇了湖泊水體的污染程度,對(duì)中國(guó)正在實(shí)施的水資源可持續(xù)利用戰(zhàn)略帶來(lái)了負(fù)面的影響。本文研究城市景觀湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化防治措施,以太湖作為研究對(duì)象,討論城市景觀湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化的防治,為解決水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題找到一條切實(shí)可行的道路1.1富營(yíng)養(yǎng)結(jié)合的兩種理論1.1.1水生食食論荷蘭科學(xué)家馬丁肖頓于1997年6月在“磷酸鹽技術(shù)研討會(huì)”上提出。該理論認(rèn)為,自然水域中存在水生食物鏈。如果浮游生物的數(shù)量減少或不是能力降低,將使水藻生長(zhǎng)量超過(guò)消耗量,平衡被打破,發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化。該理論說(shuō)明營(yíng)養(yǎng)負(fù)荷的增加不是導(dǎo)致營(yíng)養(yǎng)化的唯一原因。1.1.2水景系統(tǒng)富營(yíng)養(yǎng)化的表現(xiàn)近年來(lái)人們普遍接受的一種理論。含氮和含磷的化合物過(guò)多排入水體,特別是含磷化合物,破壞了原有的生態(tài)平衡,引起藻類大量繁殖,過(guò)多的消耗水中的氧,使魚類、浮游生物缺氧死亡,它們的尸體腐爛又造成水質(zhì)污染。由此理論可知,氮磷的過(guò)量排放是造成富營(yíng)養(yǎng)化的根本原因,藻類是富營(yíng)養(yǎng)化的主體,它的生長(zhǎng)速度直接影響水質(zhì)狀態(tài)。在合適的光照、溫度、pH值、硅以及其它營(yíng)養(yǎng)物充分的條件下容易造成富營(yíng)養(yǎng)化。此外,水體動(dòng)力學(xué)和更新周期對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化的影響。中國(guó)大部分地區(qū)都屬于大陸性季風(fēng)氣候,風(fēng)力對(duì)水體的流動(dòng)有很大的影響。在風(fēng)力較適中的季節(jié),由于受風(fēng)力的作用水流將從水體下部向上流動(dòng)。在水體流動(dòng)的過(guò)程中,底泥中的營(yíng)養(yǎng)鹽被水流攪起隨水流進(jìn)入水體,水體中營(yíng)養(yǎng)鹽含量增加。在其它條件都適宜的條件下,藻類會(huì)大量生長(zhǎng),水體可能產(chǎn)生富營(yíng)養(yǎng)化。1.2深層水體,降低溶解氧水華的出現(xiàn)使水味變得腥臭難聞,降低水體的透明度,增加濁度。水面被藻類遮蓋,陽(yáng)光難以進(jìn)入,嚴(yán)重抑制了深層水體的光合作用,降低溶解氧。部分藻類還能分泌藻毒素,引起鳥類、牛、羊等動(dòng)物中毒,富營(yíng)養(yǎng)化對(duì)水體生態(tài)和人們生活造成很大影響,對(duì)于那些依靠富營(yíng)養(yǎng)化水體為飲用水源的城市來(lái)說(shuō),情況尤為嚴(yán)重。2富營(yíng)養(yǎng)化和食品管理2.1加強(qiáng)水土保持治理(1)實(shí)施洗滌劑禁磷。(2)根據(jù)水環(huán)境中氮磷容量,實(shí)施總量控制。(3)實(shí)施截污工程或引排污染源。(4)加強(qiáng)水土保持以減少水土流失,強(qiáng)化水域的綜合整治。(5)在農(nóng)業(yè)區(qū)大力發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè),大力推廣農(nóng)業(yè)新技術(shù),改進(jìn)施肥方式、灌溉制度以及合理種植農(nóng)作物,推廣新型復(fù)合肥等措施控制化肥的使用量,減少農(nóng)業(yè)面源污染,節(jié)水灌溉,控制施肥,輪植作物,減少?gòu)搅饕鸬姆柿蠐p失等。2.2減少內(nèi)源性養(yǎng)分負(fù)荷2.2.1生物方法2.2.1.魚類種群輪養(yǎng)圍網(wǎng)養(yǎng)殖密度高,單產(chǎn)高,但因圍網(wǎng)阻滯水流的物理障礙與養(yǎng)殖污染的疊加效應(yīng),長(zhǎng)時(shí)養(yǎng)殖勢(shì)必影響湖泊環(huán)境,在限制養(yǎng)殖面積同時(shí)還可從生態(tài)系統(tǒng)能流、種群密度,捕食者生態(tài)習(xí)性等方面加以考慮。如對(duì)前二者而言,可采用控餌輪養(yǎng)。從系統(tǒng)能流考慮,圍網(wǎng)養(yǎng)魚超量投料造成消費(fèi)者營(yíng)養(yǎng)冗余,未及利用的養(yǎng)分(能量)被分解者釋放,水中N,P含量增加,為藻類種群爆發(fā)提供了物質(zhì)條件。因此,依魚類種群在不同時(shí)段與餌料間生態(tài)轉(zhuǎn)換效率精控投餌量,提高魚類與餌料間生態(tài)轉(zhuǎn)換效率是降低能量冗余、污染水體的關(guān)鍵。在此基礎(chǔ)上還可對(duì)養(yǎng)殖區(qū)實(shí)行輪養(yǎng),為湖泊生態(tài)系統(tǒng)自凈與恢復(fù)贏得時(shí)(空)間;對(duì)后者可實(shí)行以蟹代魚。顯然,草型湖泊圍網(wǎng)養(yǎng)蟹是既可監(jiān)利,又能兼顧湖泊生境保護(hù)的養(yǎng)殖方式。但圍網(wǎng)養(yǎng)蟹應(yīng)以低密度種群放流養(yǎng)殖為主,并在養(yǎng)殖后期輔以適當(dāng)投餌。2.2.1.提高小波小及小波小及小波小、小群密度的含量,增強(qiáng)捕食者一級(jí)消費(fèi)者種群密度從系統(tǒng)角度分析,控制水體富營(yíng)養(yǎng)應(yīng)采取雙向調(diào)控策略,一是減少水體N、P富集量,二是提高捕食者(一級(jí)消費(fèi)者)種群密度,增強(qiáng)捕食(藍(lán)藻)強(qiáng)度,進(jìn)而達(dá)到控制藍(lán)藻水華目的。劉建康等研究表明,鰱、鳙魚對(duì)藍(lán)藻消化率為30%~40%,即鰱、鳙魚每增加1kg生物量,就有50kg藍(lán)藻等浮游植物被消耗掉。2.2.1.減少農(nóng)藥投加量大量化肥農(nóng)藥的使用,不僅使植物體內(nèi)藥物含量明顯增加,影響人的身體健康,而且多余的農(nóng)藥,將隨雨水和灌溉進(jìn)入水體,加重水體富營(yíng)養(yǎng)負(fù)荷。應(yīng)開展精確施肥以減少化肥用量;進(jìn)行生物防蟲降低農(nóng)藥投加量;從食物鏈、物流循環(huán)等生態(tài)原理出發(fā),實(shí)施秸稈、有機(jī)肥等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源循環(huán)利用,減輕乃至避免環(huán)境污染。2.2.1.營(yíng)造生態(tài)防污的第一道屏障湖濱帶是湖泊生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)脆弱帶與污染緩沖帶,來(lái)自陸地的礦物質(zhì)、有機(jī)物及污染物,在各種理、化(環(huán)境梯度或地形和水文學(xué)過(guò)程)和生物過(guò)程作用下跨帶進(jìn)入水體。因此,建設(shè)湖濱帶是構(gòu)筑各大湖體生態(tài)防污的首道屏障,途徑包括:選栽具抗污、凈污、抗沖擊能力高等植物,并注意因環(huán)境梯度變化而導(dǎo)致植物生活型分異;設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理、防污高效的湖濱植被空間格局。最內(nèi)層是水葫蘆、水花生、水稻、稗草為主的農(nóng)業(yè)生態(tài)濕地,次內(nèi)層以蘆葦為主,最外層是柳樹、楓楊為主的沼澤森林,三者合一,成為集生態(tài)農(nóng)業(yè)(飼料、有機(jī)肥料)、生產(chǎn)燃料、造紙?jiān)虾吐糜我惑w的濕地湖水凈化系統(tǒng);生物多樣性構(gòu)建。增加湖濱交錯(cuò)帶物種多樣性,生態(tài)系統(tǒng)多樣性,乃至景觀多樣性,這有助于提高湖濱緩沖帶生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。2.2.2死藻的預(yù)處理這類方法包括用化學(xué)藥劑殺藻和凝聚沉降等。使用殺藻劑可殺死藻類,適合于水華盈湖的水體。藻類被殺死后,水藻腐爛分解仍舊會(huì)釋放出磷。因此,死藻應(yīng)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。對(duì)那些溶解性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)如正磷酸鹽等,采用往水體中投加化學(xué)物質(zhì)(如鐵鹽、鋁鹽或石灰)使其生成沉淀而沉降。脫氮的物理化學(xué)方法有氨汽提法、沸石法和折點(diǎn)加氯法等。這些方法只適合去除銨態(tài)氮,所以對(duì)于發(fā)生硝化和反硝化反應(yīng),這些處理方法就起不到作用。此外,還有工程性措施,主要包括挖掘底泥沉積物、進(jìn)行水體深層曝氣、注水沖稀等。3以太湖梅梁灣水體豐富為例自20世紀(jì)90年代中期,太湖大部分水域已達(dá)中富養(yǎng)~富營(yíng)養(yǎng)水平。今年太湖水域再次爆發(fā)藍(lán)藻。其主要導(dǎo)致富營(yíng)養(yǎng)化的原因如下:3.1水體受波浪作用造成的水質(zhì)差異淺水湖泊中,富營(yíng)養(yǎng)化程度除了依賴于外源輸入外,內(nèi)源釋放亦是舉足輕重,而底泥中的內(nèi)源釋放主要源于風(fēng)強(qiáng)迫作用下形成的水面波動(dòng)和底層湖流產(chǎn)生的剪切作用,并且波浪產(chǎn)生的切應(yīng)力遠(yuǎn)大于底層湖流產(chǎn)生的切應(yīng)力。此外,湖岸邊界處的波浪作用能侵蝕岸堤,造成泥沙堆積而由此導(dǎo)致航道淤積,波浪作用引起的對(duì)水體中營(yíng)養(yǎng)鹽的水平和垂直輸送會(huì)造成整個(gè)湖體中不同地區(qū)的水質(zhì)差異,這也是太湖藍(lán)藻水華爆發(fā)具有季節(jié)性和區(qū)域性的原因之一。研究發(fā)現(xiàn)夏季東南風(fēng)作用下,西北沿岸帶由于水淺和風(fēng)的吹程較大而易引起底泥懸浮,而冬季受西北風(fēng)影響時(shí)易懸浮區(qū)域位于太湖東南部。太湖梅梁灣形似敞開的大口袋,污染物易進(jìn)不易出,湖水淺,換水次數(shù)少,年均換水不足2次,不易帶走污染物。由于風(fēng)力,風(fēng)向等原因,藻類易聚集。此外,由于20世紀(jì)60年代,圍湖造田及不合理的水利工程,致使湖水面劇減,同時(shí)改變了梅梁灣湖流結(jié)構(gòu),導(dǎo)致湖泊內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能嚴(yán)重失調(diào),馬山圍湖造田把原本微弱的湖流隔斷。外太湖的湖流也無(wú)法深入到梅梁灣內(nèi)部,梅梁灣湖流由原來(lái)的多途徑循環(huán)方式變?yōu)閱窝h(huán)方式,水體很難與外太湖交換。梅梁灣西部接納直湖港河水,內(nèi)部與通入無(wú)錫市區(qū)的梁溪河相連,上述河道為該地區(qū)的重污染水體。這正是夏季梅梁灣發(fā)生水華的主要原因。3.2工業(yè)廢水污染生活污水排放量與水體磷含量呈顯著正相關(guān)。生活污水中含有機(jī)氮和氨態(tài)氮,人類的排泄物、合成洗滌劑、食物污物都含有大量的磷。據(jù)估算,中國(guó)人均體內(nèi)排出的磷為1g/d左右。消耗的洗衣粉中的磷為0.21g/d。食品加工企業(yè)(如乳制品加工)、化肥生產(chǎn)企業(yè)等工業(yè)廢水中含有大量較高濃度的氮,當(dāng)這些工業(yè)廢水不加處理或處理不充分時(shí),都將導(dǎo)致大量的化合物進(jìn)入水體,造成嚴(yán)重的污染。含磷工業(yè)主要是磷化工行業(yè),排放的污水中含有磷酸鹽、氟化物、二氧化硅等物質(zhì)。3.3肥料的流失來(lái)自于農(nóng)業(yè)土壤中施入的肥料中,每年土壤中施入的肥料,很大部分都在作物吸收之前流失到水體,進(jìn)入周圍的河流湖泊海洋。人類的活動(dòng)使得水土流失的程度提高了2~3倍。3.4漁民經(jīng)濟(jì)效率+量化型水產(chǎn)養(yǎng)殖集中在東太湖、青湖、貢湖、竺山湖等湖灣內(nèi),流域內(nèi)有魚塘6.7×104hm2。圍網(wǎng)面積>0.42×104hm2。漁民為求經(jīng)濟(jì)效率,過(guò)量投餌(>2.0×109kg/a),餌料利用率僅為20%~30%,剩余餌料加重湖水營(yíng)養(yǎng)負(fù)荷。水產(chǎn)捕撈、湖面運(yùn)輸、旅游等湖內(nèi)開發(fā)活動(dòng)也使污染物發(fā)生量直線上升,局部岸邊水域N,P負(fù)荷增加。3.5在現(xiàn)有基礎(chǔ)上增加對(duì)藍(lán)藻的生物凈化率,并將其作為一種排汗藥物,其重點(diǎn)在于控制增長(zhǎng)水平、凈化空氣,改善國(guó)內(nèi)文化氛圍湖底污淤泥長(zhǎng)期積累也已成為太湖營(yíng)養(yǎng)鹽分的補(bǔ)給來(lái)源。根據(jù)監(jiān)測(cè)資料估算,太湖淤泥中積累總N、總P分別為3.5×107kg,2.26×107kg,加快了太湖富營(yíng)養(yǎng)化進(jìn)程。目前,太湖梅梁灣水體富營(yíng)養(yǎng)化的處理方法,有以下幾種:(1)投加粘土吸附藻類沉降至湖底泥土中。(2)高密度放養(yǎng)鰱鳙魚,鰱鳙魚對(duì)藍(lán)藻的消化率為30%~40%。(3)在不影響防洪安全的前提下利用太湖現(xiàn)有水利工程增加入湖水量,提升太湖水位,降低湖水升溫速度,減緩藻類生長(zhǎng)繁殖。(4)在黿頭渚至大箕山一線,采用固體浮子式橡膠圍油欄,將梅梁湖主要景觀湖區(qū)與外太湖隔離,減少外來(lái)的湖面藍(lán)藻漂進(jìn)該湖區(qū)。此外,水體富營(yíng)養(yǎng)化是造成此次太湖藍(lán)藻危機(jī)的主要原因,而藻毒素是造成水體富營(yíng)養(yǎng)的主要因素。研究表明,藻毒素是由一種水中有害藻類分泌的物質(zhì)。無(wú)錫太湖藍(lán)藻就是一種分泌藻毒素的有害藻類。針對(duì)藻毒素,復(fù)旦大學(xué)主要采用溶藻細(xì)菌高效滅藻,納米技術(shù)去除藻毒素,景觀植物緩解富營(yíng)養(yǎng)三種方法治理太湖藍(lán)藻。4將自己的水質(zhì)控制到了湖體的所有水質(zhì)湖體本身就是一個(gè)收納體,它不像工業(yè)廢水一樣可以用各種水處理方法來(lái)處理,使其達(dá)標(biāo)。處理的方法不外乎物理固定,生物吸附,物理化學(xué)轉(zhuǎn)變,但是這些方法處理的最終結(jié)果是各類污染物質(zhì)只是換了一種形態(tài),以及換了一個(gè)場(chǎng)所(由水體進(jìn)入植物或者動(dòng)物的體內(nèi),一部分被他們洗手,一部分在他們死后又繼續(xù)排入水體),它們依然還是在水體之中,就像是個(gè)定時(shí)的炸彈,隨時(shí)因外界條件的變化而爆發(fā)。它的收納體的特征,決定了它本身不能直接去污水處理廠處理,所以我們應(yīng)該控制進(jìn)入湖體