水体富营养化的危害及其防治措施

水体富营养化的危害及其防治措施组员：主讲：•富营养化内容•富营养化来源及机理•富营养化危害•富营养化防止措施富营养化富营养化是湖泊分类学和演化学的一个概念,是指为水生生物生长所需氮磷等营养物质大量进入湖泊,当其浓度超过一定数值引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖,快速消耗水中溶解氧,导致水质恶化乃至生物死亡的现象。1、水体富营养化的几个指标•水体中氮含量超过0．2mg/L～0．3mg/L；•生化需氧量（BOD）大于10mg/L；•磷含量大于0．01mg/L～0．02mg/L，•pH值7～9的淡水中细菌总数每毫升超过10万个；•表征藻类数量的叶绿素．a含量大于1Oug/L。•严重的整个淡水湖面被藻类覆盖而形成水华，在海洋中出现称为赤潮。2、我国富营养化现状从上世纪70年代到现在的近40年间，全国湖泊富营养化面积增长了约60倍。上世纪70年代，中国湖泊富营养化面积约为135平方公里。而随着近年来经济社会快速发展，目前富营养化面积已达约8700平方公里。《2011年中国环境状况公报》中指出我国湖泊(水库)富营养化问题突出，监测的26个湖泊(水库)中，处于富营养化状态的湖泊(水库)占53.8％，其中，轻度富营养状态和中度富营养状态的湖泊(水库)比例分别为46.1％和7.7％。中国如此，全球也如此，全球约有75%以上的封闭型水体存在富营养化问题。图片展污染来源及污染机理1.农田面源污染近年来，我国农村施肥结构不合理，农田施肥中原型肥料使用量逐渐减少，化学肥料使用量剧增，从而导致土壤物理性状的恶化、土块板结和土壤通透性降低、地表径流加大、大量养分流失，造成水体富营养化。据报道，我国每年土壤流失量高达50亿吨，带走的氮、磷、钾及微量元素等养分相当于全国一年的化肥使用总量，其中大部分进入了水。2.污水排放的污染生活污水经过污水处理厂的一级、二级处理后，仍含有大量的无机营养物，这些物质排放到自然水体可以直接被藻类利用；工业废水中一般都含有磷、氮等有机物质。此外，工业废气或汽车燃烧的尾气直接排人大气后，造成空气中的氮、磷化合物的含量严重超标，这些化合物随雨水降落汇集到水体中，导致水体的富营养化。3水体富营养化产生机理•水体富营养化是一个十分复杂的过程。首先从藻类生长繁殖所需的外界条件说起。温度、光照、无机盐、CO2等都是藻类繁殖必需的，藻类利用光能，通过化合作用制造有机物，以满足自身生长繁殖所需。光合作用中所需的叶绿素、藻蓝素等光合色素几许多酶需要氮、磷等，氮磷等含量的增多会提高这些物质的含量，进而提高光合效率，制造较多有机物，繁殖也更快一些。对于藻类等浮游生物大量繁殖影响水质的大致过程可用下图表示：富营养化的危害破坏生态系统富营养化会打破湖泊水体中各种能量和物质的循环平衡，从而藻类大量繁殖，遮蔽阳光，降低水中的溶解氧量，产生水华现象。有些藻类还能分泌藻毒素，严重影响了水生生物的生存，造成水生生物的中毒，甚至死亡。死亡藻类不断沉到底部，加快了底部氧的消耗，使表面以下的水体处于厌氧状态，造成好氧生物死亡。水生生物不能正常的生长、发育、繁殖，最终大量死亡，严重地破坏了生态系统。影响经济增长•富营养氧化严重影响水产养殖业和捕捞业。•富营养化水体作饮用水源会严重影响水厂的工艺运行、腐蚀管网、恶化出水水质。•修复已受破坏的水体需要投入大量的人力物力和财力，从而带来经济方面的巨大压力和负担。•富营养化导致水体发臭，破坏流域景观，严重影响旅游业的发展，影响经济增长。危害人体健康•水源地水质的污染直接影响了饮用水的水质，从而影响人的身体健康安全。水质下降在表观上影响水的气味和浊度，水中微生物导致疾病的产生。•富营养化水体中含有亚硝酸盐和硝酸盐，而人类和蓄类如果长期饮用富营养化水体，其水体中富含的硝酸盐或亚硝酸盐会使得人蓄体内代谢失调，进而中毒致病。防止措施控制外源性营养物质输入•绝大多数水体富营养化主要是人为性富营养化造成的，即有外部氮磷物质输入水体。如果减少或者截断外部输入的营养物质，就使水体失去了营养物质富集的可能性。所以，首先最为重要的是从外源性营养物质的输入入手，尽量减少或切断营养物质的来源。这就必须找出该水体的人为排放源，控制排放源的污水排放量，监测排入水体的废水和污水中的氮、磷浓度，计算出年排放的氮、磷总量，为实施控制外源性营养物质的措施提供可靠的科学依据。在城市污水方面，应大力提倡不含磷的洗涤剂，从而减少外源性物质向内源性物质转变的可能性。•为防止水体富营养化，美国、日本及西欧一些国家和地区从20世纪70年代就开展了洗涤用品的禁磷工作。通过禁磷并加强生活污水处理，取得了治理的明显效果。如德国从1975年开始禁磷，其莱茵河流域140个监测点的水质资料显示，1987年河水中总磷浓度较1979年下降了64%。近年来，我国也有许多省市和地区开展了禁磷工作，其中太湖、滇池、巢湖周边地区从1998年开始率先实施禁磷。渤海地区沿海省份如辽宁、山东已在全省开展“禁磷”行动。据了解，实施禁磷后，太湖、滇池的富营养化程度均得到了一定程度的缓解。物理方法•(1)污水分流。湖泊富营养化的一个重要原因就是外源污染。工、农业生产的污水直接排放到湖泊是造成湖泊水体营养盐含量增加的主要原因。通过对排放管道的改造，将污水的排放引至别处，是防治湖泊富营养化重要的、有效的措施。•(2)换水稀释。湖泊内营养盐含量过多，通过换水稀释可以直接将湖泊水体内的营养盐浓度降低，同时可以排除掉大量的营养盐。•(3)深层排水。湖泊底层营养物含量高，一般而言，底层水的营养盐浓度高于表层水，当水流转时，底层湖水进入上层，引起表层湖水营养物含量的增加。•(4)曝气混合。采用机械搅拌、压缩空气、水泵、喷射泵等方法进行曝气和促进水的流动，可以防止底泥释放磷，改善氧气状况，加强矿化作用，降低浮游植物光合作用等效果。•(5)挖泥。富营养化湖泊中的底部沉积物常是一个营养库，在一定条件下可不断释放磷，这称为内部负荷。当外部负荷减少后，内部负荷可补偿，使富营养化现象继续存在，挖泥可以直接去除底泥中的营养盐含量，减轻内部负荷对湖泊的影响。•(6)机械收草藻。利用机械收割装置直接收获水草和藻戋可以直接改善湖泊的表层生态环境，同时，水草和藻类本身就会吸收大量的营养盐，通过对它们的收获也可以从湖泊中去除营养盐。化学方法•(1)深水曝气技术。营养盐类的大量注入，致使藻类及浮游生物异常繁殖，水体溶解氧急速下降，在水与底泥的交界面甚至出现厌氧现象。在深水进行人工曝气，可以在不改变水体分层的状态下提高溶解氧浓度；其次还可以降低氨氮、铁、锰等离子性物质的浓度,可有效改善厌氧状况。•(2)营养物钝化。利用铝盐与颗粒磷产生沉淀，可以减少水体中磷的含量，铁盐(氯盐或铝盐)、硫酸铝铁、泥土颗粒和石灰泥都有类似的功能，钙盐也是相当有效的营养物钝化剂。生物修复植物修复利用植物及其根际圈微生物体系的吸收、挥发、转化和降解的作用机制，清除环境中污染物质的一项新兴污染环境治理技术微生物修复微生物起着很重要的作用，包括降解、共代谢、去毒和激活作用，其中主要是去毒作用和激活作用植物修复植物修复通常可分为植物净化修复、植物提取修复、植物挥发修复、植物稳定修复、植物降解修复和根际圈生物降解修复。水生植物可通过光合作用将光能转化为有机能，并向周围的环境释放氧气，在水生生态系统中处于初级生产者的地位，能够发挥多种生态功能，如：短期储存N、P、K等水体中的植物营养物质，吸收与净化水中的污染物，抑制低等藻类的生长和促进水中其他水生生物的代谢。水生植物的特点是易于人工操纵，可通过人工收获将其固定的氮、磷带出水体。这一特点是利用水生植物进行污水处理，特别是应用于水体富营养化治理的理论基础。微生物修复环境介质在受到污染后，一般能够进行一定程度的自然净化。在这个过程中，自然界存在的微生物起着很重要的作用，包括降解、共代谢、去毒和激活作用。如细菌(Bacterium)、真菌(Fungus)、藻类(Algae)和原生动物(P1．protozoa)等可利用污染物质作为生物氧化基质，产生ATP并在好养条件下将有机污染物彻底氧化为C02和H20；假单胞菌属(Pseudonwnassp．)、不动杆菌属(Acinetobacter)、诺卡菌属(Nocardia)和节杆菌属(Arthrobactersp．)等在碳源和能源型基质上生长时，可将一些非生长基质的物质共代谢转化；藻类、原生动物、真菌和细菌等可通过细胞内酶的作用改变污染物分子结构，形成的产物被分泌到胞外或被彻底氧化为CO2释放出来。蓝藻生物法治理前后的太湖对比图片