水体富营养化

什么是水体富营养化？天然水体中由于过量营养物质(主要是指氮、磷等)的排入,引起各种水生生物、植物异常繁殖和生长,这种现象称作水体富营养化。这些过量营养物质主要来自于农田施肥、农业废弃物、城市生活污水和某些工业废水。污水中的氮分为有机氮和无机氮两类,前者是含氮化合物,如蛋白质、多肽、氨基酸和尿素等,后者则指氨氮、亚硝酸态氮,它们中大部分直接来自污水,但也有一部分是有机氮经微生物分解转化而形成的。城市生活污水中含有丰富的氮、磷,如人体排泄含有一定数量的氮,使用含磷洗涤剂,含有大量的磷等。另外如磷灰石、硝石、鸟粪层的开采、化肥的大量使用,也是氮、磷等营养物质进入水体的来源[1]。水体富营养化的概念及危害水体富营养化水体富营养化会破坏水生态系统的生态平衡，使有机物生长速度远远超过消耗速度，水体中有机物迅速积累，其后果是：促进细菌类微生物繁殖，加上大量动植物的呼吸作用，使水体耗氧量大大增加；沉于水底的死亡有机体的厌氧分解促使厌氧菌繁殖，产生有毒气体。这样由富营养化而引起的有机体大量生长又造成相反的结果，藻类、植物及水生动物趋于死亡甚至绝迹，生物多样性降低，水产资源遭到严重破坏。藻类的异常生长可使水体生色，透明度降低，其分泌物又能引起水臭、水味。富营养化会给水处理造成困难，富营养化水体做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。水域富营养化对渔业的发展极为不利。水体一旦富营养化，透明度下降，水体浑浊，有臭味等，就会使水域的旅游价值降低或消失，不利于人们休闲娱乐。我国一些有名的风景游览湖泊，如杭州西湖、武汉东湖、长春南湖、云南滇池等都面临这样一个问题[2]。工业废水生活废水有机垃圾家畜粪便农施化肥大气沉降污水灌溉畜牧业、渔业[3]水体富营养化的防治对策水体富营养化的防治可分别根据外源性营养物质和内源性营养物质来控制[4]：（1）外源性营养物质输入的控制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许多国家都出台了禁止或限制含磷洗涤剂的政策，我国在部分城市也有类似措施（2）内源性营养物质的控制进入诸如湖泊，河流等水体的营养物质，在水体分布中是十分复杂的营养物质在进入水体以后，大致被分为三种状态：被水中的藻类吸收，成为水生植物的一部分；也可能被湖泊河流等的底泥积聚，被水生植物的根部固定，或由不溶性铁盐的保护层固定，在缺氧的条件下又被重新释放至水中；或者氮磷营养物质直接进入水体溶解与水中由上述可知，减少内源性营养物负荷，有效地控制湖泊内部磷富集，应视以上三种不同情况，采用不同的方法，大致分为物理方法，化学方法和生物修复三种：（a）物理方法主要针对底泥中聚集物的工程性措施，包括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，可减少以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，有利于抑制底泥磷释放此外，在有条件的地方，用含磷和氮浓度低的水注入湖泊，可起到稀释营养物质浓度的作用物理方法的缺点是成本高不经济，不能从根本上排除营养成分对藻类的刺激作用比如曝气增氧设备，要求动力大、费用高，对小水体比较有效；在水资源紧缺状况下，大量引水冲刷不可取；收藻设备受动力和活动范围的影响较大；底泥疏浚可能由于提高水中的有效氮磷浓度而利于藻类的增殖等。（b）化学方法这是一类包括凝聚沉降和用化学药剂杀藻的方法，例如有许多种阳离子可以使磷有效地从水溶液中沉淀出来，其中最有价值的是价格比较便宜的铁铝和钙，它们都能与磷酸盐生成不溶性沉淀物而沉降下来在化学法中，还有一种方法是用杀藻剂杀死藻类这种方法适合于水华盈湖的水体杀藻剂将藻杀死后，水藻腐烂分解仍旧会释放出磷，因此，应该将被杀死的藻类及时捞出，或者再投加适当的化学药品，将藻类腐烂分解释放出的磷酸盐沉降在实际运用中，仍发现化学方法有其不足之处北京在城市河湖水防治中发现，使用化学制剂除藻，向水中引入新的化学成分，有些不仅对藻类有抑制性，对其他生物也存在毒性治理微囊藻水华的方法，多用硫酸铜等药物清杀，但在生产实践中发现有时候并不理想，往往在清杀之后，微囊藻水华照样大量出现此外，现阶段的清杀药物对藻类并无选择性，在杀死微囊藻水华的同时，也杀死了其他藻类，污染了水体实验表明，硫酸铜的毒性与很多环境因子有关其毒性随温的提高而增加。以上时很容易导致鱼类死亡，使用上存在一定的安全隐患；另外，对大型和具有流动性的水体来说，使用杀藻剂的工作量大，费用高，效果难以保证；一旦杀藻剂被分解或被稀释，藻类很快会大量繁殖，形成恶性循环。（c）生物方法利用水生生物吸收利用氮磷元素进行代谢活动以去除水体中氮磷营养物质，并抑制藻类过量繁殖，建立生态平衡系统，如采用景观生态浮床种植美人蕉插种水葫芦安装生物栅等目前，有些国家开始试验用大型水生植物污水处理系统净化富营养化的水体大型水生植物包括凤眼莲芦苇狭叶香蒲#加拿大海罗地多穗尾藻#丽藻#破铜钱等许多种类，可根据不同的气候条件和污染物的性质进行适宜的选栽水生植物净化水体的特点是以大型水生植物为主体，植物和根区微生物共生，产生协同效应，净化污水经过植物直接吸收微生物转化物理吸附和沉降作用除去氮磷和悬浮颗粒，同时对重金属分子也有降解效果水生植物一般生长快，因其茎叶中吸收有大量的氮磷元素，所以收割后经处理可作为燃料饲料，或经发酵产生沼气，具有其独特的经济效应这是目前国内外治理湖泊水体富营养化的重要措施。（d）生物控制的方法例如，近年来，有些国家采用生物控制的措施控制水体富营养化，也收到了比较明显的效果例如德国近年来采用了生物控制，成功地改善了一个人工湖泊（平均水深7米）的水池。其办法是在湖中每年投放食肉类鱼种如狗鱼鲈鱼去吞食吃浮游动物的小鱼，几年之后这种小鱼显著减少，而浮游动物（如水蚤类）增加了，从而使作为其食料的浮游植物量减少，整个水体的透明度随之提高，细菌减少，氧气平衡的水深分布状况改善但也发现，浮游植物种群有所改变，蓝绿藻生长量比例增高，因为它们不能被浮游动物捕食，为此可以放鲢鱼来控制这种藻类的生长。（1）清洁生产是指在生产过程中采用清洁的能源，无或少废料以及生产无公害产品等。如生产过程中减少废水中磷的含量。洗涤剂中把支链型烷基苯磺酸钠改为直链型。改用磷酸盐的代用品。农业上合理控制施肥。(2)因地制宜[5]具体问题具体分析不同地区不同湖泊产生富营养化问题的主要原因不同应该抓住主要矛，盾具体情况具体分析对污染源的调查分析尤为重要，查出主要污染源针对污染源的性质采取相应的措施不，能盲目照搬其他湖泊的治理经验也不能不加分析的运用，所有的措施和技术而冠之以综合措施的美名当，然湖泊富营养化的治理不可能是单一措施能够解决的，各级政府应该量力而为因地制宜积极探讨适合本地区的治理措施。(3)深层排水深水湖泊或水库中，底层水中营养物含量高于表层水，当水流转时。进入湖上层，往往引起“水华”现象。而一般流出水均是表层水，为此设法将深层水排出，可降低富营养化程度。如波兰一湖中，用此法得到较好效果。奥地利一湖中采用一“虹吸装置”进行深层排水。(4)深海排污华盛顿湖用五年时间修建管道，把经过两级处理后的出水不排人湖中而改为排人海中。7年后完全恢复，表现在磷量下降，浮游植物数量下降，种类改变。这是一个成功的典型。(6)恢复生态系统的完整性和多样性[6]，增强水体抗富营养化的能力发生富营养化后，由于富营养化生物的迅速繁殖，许多其他生物的生存受到威胁，发生部分物种数量减少甚至完全消失的现象（即生物多样性减少），原有生态系统的完整性和多样性遭到破坏；因此，在除磷、排磷的同时，注重恢复水体的生态系统同样是非常重要的。(5)挖除底泥截流和其他措施，用以减少外部营养物负荷。但富营养型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，使宫营养化现象继续存在。挖除的底泥相当于去除了50t磷和450t氮。随之该湖恢复到接近贫营养湖的水平。杭州西湖每年挖泥3—6万吨，耗费比引水法高，但去除的氮、磷亦高于引水法。结语在水资源日益缺乏的今天，治理水体富营养化已经成为全世界共同关注的问题就我国湖泊众多，富营养化程度相对严重的现状来说，治理水体富营养化任重道远在制定湖泊水体富营养化的治理方案时，应根据湖泊所处的地理、地质与地形条件，并结合当地的水文、气候因素，对湖泊的污染来源污染程度作出合理的判断，必要时采用几种处理方法如物理、化学和生物方法同时进行水体富营养化治理。