水体富营养化污染现状及防治对策

水体富营养化污染现状及防治对策

　　摘 要：城市的水体污染，导致城市景观质量下降，严重影响了居民的身体健康。而在这些被污染的水体中，主要都是由于类社会经济发展必不可少的重要自然资源之一。但是，目前我国大部分淡水湖泊及城市景观河流受到了不同人类经济活动而引起的人为富营养化。所以，使用合理有效的方法恢复景观水体的生态系统，已至关重要。

　　关键词：水体;富营养化;防治措施

　　一、我国的富营养化污染现状

　　据国家环保总局有关部门公布的资料，我国的河流、河段已有近四分之一因污染不能满足灌溉用水的应用要求(这是我国最低一类的水质要求);全国湖泊约有75%的水域受到显著富营养化污染，主要淡水湖泊如滇池、巢湖、太湖等富营养化非常严重，有些水域已经丧失水体功能;我国近海海域受到严重陆源污染，赤潮的爆发频率不断增加;本文中着重考虑的城市水体污染亦很严重，我国10%的城市地下水水质日趋恶化，在118座接受调查的大城市中，97%的城市浅层地下水受到污染，其中40%的城市受到严重污染。根据全国水环境监测网2000年的水质监测资料和国家《地面水环境质量标准》(GB3838-88)，对全国九大流域片的700多条河流的水质进行了评价。在评价的11.4万km河长中，Ⅰ类水占4.9%，Ⅱ类水占24.0%，Ⅲ类水占29.8%，Ⅳ类水占16.1%，Ⅴ类水占8.1%，劣Ⅴ类水占17.1%。枯、丰水期水质变化不大。

　　以天津市而言，该地区水污染严重，甚至达到了中下游河流“有水皆污”的状况。工业废水和城市污水排放量高，其中80%以上的污水是未经处理就直接排放至河流和水库的，导致水体水质差，水中氮磷等物质含量超标，危害极大。南开大学的佟玉洁等人在《天津津河营养状态综合评价及防治对策》中评价津河的富营养化总体水平已达到中――富营养化。

　　同时，由于近几年来在天津渤海湾于水中无机氮，无机磷，化学耗氧量等指标严重超标，导致近海地区多次发生赤潮现象，不仅破坏了生态环境，同时也造成了严重的经济损失。

　　二、富营养化定义及其危害

　　水体中植物所需的营养成分，如氮，磷等，不断补给至过量积聚，致使水体营养过剩的现象叫做“富营养化”。水体富营养化的结果会导致以藻类为主体的水生植物大量的繁殖，影响水体的透明度和水中植物正常的光合作用。藻类的呼吸作用，和藻类死亡被需氧微生物分解都需要氧气，导致水体中的溶解氧含量大大降低，使水体长期处于缺氧状态中，造成鱼类等水生生物的死亡，水质浑浊发臭等众多不良后果。对人类工业，生活，灌溉用水都有不利影响。因富营养化水中含有硝酸盐和亚硝酸盐，人畜长期饮用这些物质含量超过一定标准的水，也会中毒致病。

　　富营养化本身是一个自然过程，但因为人类社会的发展，将大量污水在未经处理的状况下直接排入水体，就加速了富营养化这一过程。则这样的富营养化称为人为富营养化。

　　三、富营养化指标

　　目前，水体富营养化采用的一般指标为：水体中氮含量超过0.2mg/l～0.3mg/l，生化需氧量大于10 mg/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10μg/L。

　　四、水体中营养物质的来源

　　水体中过量的氮磷主要来源与农业肥料，农业废弃物和生活污水。

　　氮源方面，农田径流所携带的大量氨氮和硝酸盐氮进入水体，会导致藻类繁殖破坏水质。最新研究表明，生活污水中人类粪便等所含有的氨氮和尿素排入水体后，亦能破坏水体本身正常的氮循环，造成富营养化现象的发生。

　　磷源方面，同样也由肥料，生活污水等原因导致，尤其是城市生活污水中的洗涤剂中含有大量的磷酸盐，水中的磷含量25%都来自于含磷洗涤剂。调查表明，由于大量含磷的生活污水排入湖泊，可使其本身的生态系统遭到严重的破坏，而这并不仅仅是切断磷源所能解决的问题。这是由于湖泊水体中的底质中多年积聚了大量富含磷酸盐的积聚物，这些积聚物由于不溶性铁盐的保护层作用无法参与水体的混合作用，但是当发生富营养化时，水中的含氧量急剧减少，保护层消失，磷酸盐则又被释入水中。可见，水体生态系统的修复是个长期且复杂的过程。

　　五、富营养化防治对策

　　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：

　　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。上文已经提到过，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：

　　(1)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。

　　(2)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，其毒性随水温的提高而增加，在35℃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，费用较高，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。

　　(3)生物性措施。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。

　　此外，还有养鱼除藻等措施。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)的水质。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。

　　随着水体富营养化的日益严重，单一的防治对策很难解决问题，多种处理方法的联合将成为水体富营养化防治的发展趋势。

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