水体富营养化状况及防治措施分析

水体富营养化状况及防治措施分析柴琪瑶（浙江大学应用生物科学3100100127）摘要：本文通过介绍富营养化成因的两种理论，解释其产生的机理，并归纳水体富营养化形成的自然因素和人为因素，从五个方面阐述了水体富营养化对生态环境及其人类活动的影响与危害。尔后介绍了我国当前的水域富营养化情况，并根据实际情况从两个方面总结并提出了合理建议。关键词：水体富营养化成因防治Abstract：Thispaperintroducestwokindsoftheoryaboutthecauseofeutrophication,explainitsmechanism,andinduceeutrophicationformedbynaturalfactorsandhumanfactors.Itelaboratesfromfiveaspectsthatthewatereutrophicationhasvitalimpactonecologicalenvironmentandhumanactivity.Thenitintroducesthecurrenteutrophicationstatusathome.Accordingtotheactualsituation,itputsforwardsomereasonablesuggestionsfromtwoaspects.KeyWord：Water;eutrophication;cause;control水体富营养化是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。水体出现富营养化现象时，浮游藻类大量繁殖，形成水华，这种现象在海洋中则叫做赤潮或红潮。一、水体富营养化成因简析自上世纪初开始,水体富营养化问题引就起了国外部分生态学家、湖沼学家的注意,并开始对其成因进行初步探索,以便更加行之有效地治理富营养化的水体。由于富营养化的发生、发展包含一系列生物、化学和物理变化的过程,所以其演变过程十分复杂,所涉及的学科多种多样，以下就从几个方面进行探讨与归纳。（一）富营养化成因的两种理论水体富营养化的成因主要有两种理论。一种是由荷兰科学家马丁·肖顿在1997年6月在“磷酸盐技术研讨会”上提出的食物链理论。该理论认为，自然水域中存在水生食物链。如果浮游生物的数量减少或捕食能力降低，将使水藻生长量超过消耗量，平衡被打破，发生富营养化。另一种理论是近年来普遍为人们所接受的生命周期理论。它认为，含氮和含磷的化合物过多排入水体，破坏了原有的生态平衡，引起藻类大量繁殖，过多的消耗水中的氧，使鱼类、浮游生物缺氧死亡，它们的尸体腐烂又造成水质污染。从目前我国水体的富营养化状况来看，富营养化产生的原因主要是用后者(生命周期理论)来解释。（二）富营养化形成机理从化学角度讲，水体中P/N含量指标分为：贫营养的水体P/N含量8/312mg/m3，中营养20/500mg/m3，富营养80/l000mg/m3。显然，总氮、总磷等营养盐只是发生富营养化的必要条件。其次还有碳、微量元素或维生素等。富营养化的发生和发展是水体的整个环境系统出现失衡，导致某种优势藻类大量生长繁殖的过程。从物理角度讲，光照和温度是影响藻类生长的最重要的物理因子。水温在25℃～30℃时，最可能发生富营养化。藻类为中温性微生物，在夏季、无风且阳光充足时繁殖得很快。有了适宜的光照和温度，在N、P和水中营养盐不过剩的情况下，也能促进藻类大量繁殖，可能造成富营养化。从生物学角度讲，水体界面中的水生动植物、浮游生物、微生物及其外界环境构成水生生态系统，系统内稳定、流畅的循环和能量流动是生态系统协调与平衡的关键，营养物质循环是系统平衡运转的基础。当水体中营养物质过剩时，湖体浊度增加，使水生植物进行光合作用所能利用的光能总量减少，部分藻类(特别是蓝藻)由于在光能利用上占有优势而形成优势种群，从而扰乱了湖泊内食物链的循环。(三)富营养化形成因素根据导致水体富营养化的对象来看，我们可以划分为自然因素和认为因素两大类进行概括和剖析。从自然因素上看，发生、发展、衰老、死亡是湖泊随处环境的变迁必然要经历的过程，富营养化是湖泊演化过程中的一种自然现象。随着时间的推移和环境的变化，动植物死亡后的机体沉积在湖底，积累形成底泥沉积物，而残存的动植物残体不断分解，由此释放出的营养物质又被新的生物体所吸收。因此，富营养化是天然水体普遍存在的现象。但是在没有人为因素影响的水体中，富营养化的进程是非常缓慢的，即使生态系统不够完善，仍需至少几百年才能出现。从人为因素上看，在现代文明社会日益加剧的人类活动的影响下，湖泊富营养化过程已鲜明地加上人为作用的烙印。例如，在我国，农业生产中对化肥的利用率仅有30％-50％，大量氮、磷成分随农田径流进入到水体中，成为水体富营养化最主要的污染源之一。在城市中，大量修建不透水地面，促成大流量的城市径流，携带着生活垃圾、生活污水及某些工业废水中的氮、磷等营养盐，进入河湖并造成水体污染。二、水体富营养化的影响与危害其一，水域生态平衡将受破坏。处于富营养化的水体,正常的生态平衡遭到破坏,水体溶解氧量下降,水质恶化,鱼类及其他生物大量死亡,最终发展为沼泽、湿地等。这种生物种类演替会导致水生生物的稳定性和多样性降低，破坏了湖泊生态平衡。其二，影响水体的溶解氧。水体富营养化现象出现后，会阻碍水体的自然得到补充氧，漂浮在水面上的藻类会使阳光不能穿透射到水中，减少光合作用对氧的释放。同时，藻类的呼吸作用和水生生物的尸体分解也会消耗溶解氧，使水中溶解氧下降，水体将由饱和氧状态转变到不饱和甚至缺氧状态。其三，对水体产生毒化作用。富营养化使水体中有机质增加,病原菌孳生,并产生有害的藻毒素。处于富营养化状态的水体作为供水水源时,会增加水处理费用、降低处理效果和产水量等。有毒物质进入水体后，危及饮用水的安全，有害人体健康。其四，降低水体的透明度。富营养化水体中的蓝、绿藻类大量繁殖,这些水藻浮在湖水表面，形成一层“绿色浮渣”，致使水体色度增加、水质浑浊、透明度降低,湖水感官性状大大下降,污染居住环境,丧失水体美学价值。其五，导致水体气味恶化。水体发生富营养化，使水体中蓝藻等疯长，水生生态平衡遭到破坏，大量的水生动植物死亡，死亡的水生生物在微生物作用下，可以在厌氧条件下分解产生硫化氢臭气；另外还有一些藻类能够散发出腥味异臭。难闻臭味向湖泊四周的空气扩散，直接影响、烦扰人们的正常生活。三、当前我国水体富营养化状况我国是一个湖泊较多的国家，面积大于1km2的湖泊有2305个，湖泊总面积为71787km2，总蓄水量7088亿m3，其中淡水贮水量为2261m3，占湖泊贮水总量的31.9%，而全国有50%的饮用水来自湖泊和水库。随着现代经济的迅速发展，农业技术的进步，人类的生活和生产活动明显地加快了水体的富营养化进程。根据20世纪80年代后期与90年代前期的调查结果，我国富营养化湖泊主要分布在长江中下游湖区、云贵湖区，部分东北山地及平原湖区与蒙新湖区。其中，在国家重点控制的湖（库）中，太湖、滇池和巢湖水质均为劣Ⅴ类，主要污染指标为总氮和总磷，太湖和巢湖都处于中度富营养状态；而在国家重点控制的大型淡水湖泊中，洱海和鄱阳湖属中度营养状态，南四湖和洪泽湖为轻度富营养，镜泊湖和洞庭湖处于中度富营养状态，由此可见，我国著名的五大淡水湖泊都处于轻度或者中度的富营养化状态。四、防治措施及建议水体富营养化的防治是一个浩大而具有挑战的过程。总结国内外今年来分析研究富营养化治理手段的教训与经验，将对于以后的整治工作具有借鉴意义。目前国内外主要从控制外源性营养物质和内源性营养物质负荷这两方面来控制湖泊的富营养化。（一）控制外源性污染物质根据国内外湖泊污染和富营养化控制的经验，减少外源性污染物质尤其是营养物质进入湖泊，是控制湖泊富营养化的关键措施，控制外源性氮、磷输入仍是湖泊富营养化治理的重点。而控制外源性营养物质的输入主要从点源和面源两个方面进行排放污染控制。其一，控制点源污染。可以根据污染源排放的途径和特点，因地制宜地采取集中处理和分散处理相结合的方式，对生活污水进行脱氮、除磷工艺，提高氮和磷等营养物质的去除率。而对湖（库）流域地区排放氮、磷等营养物质的工业污染源，应采用先进生产工艺和技术，提高水的循环利用率，减少生产过程产生的污水量和污染物负荷。其二，控制面源污染。面源没有固定的集中发生源，污染物的迁移转化在时间和空间上有不确定性和不连续性，其性质和污染负荷受气候、地形、地貌、土壤、植被以及人为活动等因素的综合影响。面源污染主要来自农牧地区地表径流、城镇地表径流、林区地表径流、以及大气降尘、降水等。（二）减少内源性营养物质负荷控制外源性营养物质后，在入湖营养盐负荷减少或完全截污的情况下，富含营养物质的底泥在一定条件下还是会释放出氮磷，维持湖水中的高营养盐浓度，成为湖泊富营养化的主导因子。这时可利用物理、化学或生物方法净化湖水且能使底泥稳定。一是采用物理方法。采取一些工程性措施，比如挖掘底泥沉积物，进行水体深层曝气，注水冲稀以及在底泥表面敷设塑料等。挖掘底泥，可减少甚至消除潜在性内部污染源；深层曝气，可定期或不定期采取人为湖底深层曝气而补充氧，使水与底泥界面之间不出现厌氧层，经常保持有氧状态，有利于控制底泥中磷的释放。二是采用化学方法。化学方法就是向水体添加诸如絮凝剂之类的化学药剂，通过凝聚作用来减少水体中的N和P，如可以先利用一些杀藻剂杀死湖泊中的藻类，再尽快地打捞出死亡的藻类植物进行再利用，然后投加合适的化学药品去除死藻释放的含磷物质。三是采用生物方法。生物方法是利用水生生物的生命活动，对水中的N和P营养物质及其他污染物进行迁移、转化、降解和代谢，从而使水体得到净化的方法。常见的方法是生物浮床和人工湿地等。五、结语我国水体的富营养化污染问题，其实质主要是元素N和P的富集造成的，而其根源是由于长期以来，我国城市和农村之间的物质循环始终是单方向运动的结果。要想从根本上解决我国水体富营养化污染问题，必须从污染源头治理，并依赖我国城乡农林生态系统的物质循环。因此必须坚持科学发展观，应用生态学原理，根据城乡物质生产与消费的关系，以及生态系统物质循环的特点，通过农业植被、城市园林和低产林改造等措施，尽快实现我国城乡物质的双向良性循环，最终彻底改善我国城乡环境质量，真正实现经济和环境的可持续发展。参考文献[1]程丽巍，许海，陈铭达，等．水体富营养化成因及其防治措施研究进展[J]．环境保护科学，2007，33(1)：18—21．[2]马蕊，林英，牛翠娟，等．淡水水域富营养化及其治理[J]．生物学通报，2003，38(11)：5—9．[3]黄沈发，陈长虹，贺军峰，等．黄浦江上游汇水区畜禽业污染及其防治对策[J]．上海环境科学，1994，13(5)：4—8．[4]李振，陈玉林．水产养殖中水体污染的营养控制措施[J]．广东饲料，2004，13(2)：41—42．[5]梁静静.湖泊富营养化的成因及防治措施[J].科技资讯，2007，（11）[6]施勇峰，凌军辉.我国湖泊富营养化严重[J].瞭望，2007，（23）[7]陈德淑，刘晖霞，刘宁等.湖泊水体富营养化的治理[J].重庆大学学报（自然科学版），2007，（3）[8]史丹.我国湖泊富营养化问题及防治对策[J].资源开发与市场，2005，（1）[9]朱孔颖.湖泊富营养化原因及控制措施[J].江苏环境科技，2004，（S1）[10]赵国军.湖泊富营养化问题及其防治浅议[J].科技创新导报，2009，（29）[11]任友昌，吕斌等.湖泊富营养化治理技术进展[J].能源与环境，2009，（3）