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水体富营养化防治研究进展

摘要：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，引起藻类及其它浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其它生物产生变异现象，导致水体富营养化发，水体富营养化使水质变劣．对人们的生活和周围的环境造成了一系列影响和损失，面对日益严重的水体富营养化，应该采取积极的态度。应用科学的方法，在实践的基础上对水体富营养化这个环境问题进行深入的研究。本文就是对目前的防治方法进行了一些总结。
关键词：水体富营养化 危害 防治

水体富营养化是指水体接纳过量的氮，磷等营养物质，使藻类以及其他水生生物异常繁殖，水体透明度和溶解氧变化，给饮用，工农业供水，水产养殖，旅游以及水上运输等带来巨大损失，并对人体健康构成危害。因此，水体富营养化是水体受氮，磷等有机污染所产生的生态效应。
1：引言
水体富营养化形成条件：第一，营养元索(特别足氮和磷)是形成水体富营养化的重要条件。根据1iebig 1940年提出的liebig最小值定律，“生物的生长决定于外界供给它所需养分中数量最少的那一种’。通过藻类原生质组成的分析，因此，藻类生长繁殖主要决定于氮和磷，特别是磷，在富营养化水体中磷含量的高低决定着藻类繁殖速度和富营养化的程度。第二，光是决定水体中绿色植物分布，生长的主要条件，它决定于水的透明度。水体中的光照强弱，水生植物光合强度的强弱直接影响水体的富营养化。第三，温度，水体温度的时间变化(季节，昼夜)形成水体的运动，是影响水中氧和营养物质的垂直运动和在各层分布的重要因素[1]。
水体富营养化的控制因子[2]：
1．限制性营养物质，所谓富营养化实质上是指水体初级生产力异常增大的现象。支配这种初级生产力的营养性物质，很显然是富营养化的极为重要的指标，也是主要控制因子．根据A6P的测定，大多数湖泊是磷限制性的，但是也存在氮限制性的湖泊，并且富营养化程度越高，这种比例也就越大。当然，过渡性的类型也是存在的。
2．温度和照度在20度以下和40度以上，藻类生长率很小。同时，研究表明，6001x到3000lx是最适宜水华藻类异常增长的光照范围。
3．溶解氧和PH值在低氧条件下，藻类容易繁殖，在PH值很高的情况，藻类可以很好的生长，但同时高PH不利于底质中磷，铁，锰等物质的溶出，这又是有利的一面。
2：危害
水体富营养化是我国许多湖泊，水库的甫大环境问题，它已对这些水体的水资源利用产生了严重的障碍，富营养化的危害主要在以下儿方面：
1．水质恶化。由于富营养化，湖泊，水库水质恶化具体表现在：水体中蓝藻和绿藻大量繁殖，浮游植物个数增加：水体中悬浮物增加：产生有异味的有机物质；水体的PH上升：深层溶解氧降低；。“水华”发生在富营养化比较严重的湖泊，如：巢湖，滇池，太湖，武汉东湖频频发生，部分海湾也因富营养化发生赤潮。[3]
2．影响水场供水。水体富营养化的最大危害之一是影响水场的供水系统和水质。作为自来水水源的湖泊水库由于藻类的繁殖造成自来水过滤池的堵塞和过滤效率降低。如；巢湖四水厂，滇池三水J。都受其影响．同时，随着水体富营养化的发展，产生一种富含铁的自来水称为“红水”。
3．影响水产养殖。由于藻类的大量繁殖引起水中缺氧．鱼类等水生动物面临死亡的威胁。如，1986．9云南滇池圉凤眼莲等水生植物人量生长，覆盖水面，挤压养鱼网箱。造成鱼类大量死亡，损失惨重。南京玄武湖也曾发生过“水华”，鱼类因缺氧而大量死亡。[4]
4．对旅游业的影响。湖泊．水库都是人们的理想去处．一旦发生富营养化就会因藻类大量繁殖而发生水体浑浊，臭味弥漫而大煞风景使旅游观光的价值大减。甚至丧失旅游功能。
5．影响作物生长。以富营养化的水作灌溉用水，会使土壤产生大量的H2S，甲烷和有机酸，造成作物生理障碍影响养分吸收．
6．加速湖泊衰亡。富营养化的湖泊中，浮游藻类大量繁殖，它们的排泄物和残体伴随流入湖泊的泥沙不断在湖底堆积使湖床不断抬高，湖水变浅，沼泽化，加速了衰老进程。
3：水体富营养化的防治与对策
3.1:湖泊富营养化的防治措施
湖泊富营养化的防治是水污染处理中一个较为复杂和困难的问题，至今还没有任何单一的物理学、化学和生物学措施能较好地治理富营养化的水体。从目前对湖泊的治理情况来看，可以采取以下一系列措施。
（一）加强宣传教育与管理
加强环境宣传教育，提高全民的环境意识。改革目前的管理体制，建立有权威性的统一指挥和协调机构，以保证各项治理措施得以有效实施。加强湖泊流域的监测工作，建立湖泊流域监测网络，重点对主要污染企业和入湖河道的水质进行监控；建
立湖泊流域水质污染和富营养化预警系统，为湖泊富营养化的治理提供科学的决策依据。
(二)控制外源性营养物质的输入
1．流域水土保持工程与环湖绿化工程在湖泊上游采取工程措施、生态措施和农业垦耕相结合的方法，实现水土保持的新局面，特别是要加强上游地区的植被覆盖率的提高工作，这样将会大大减轻湖泊营养物质的输入。在环湖大堤外侧一定范围内营造防护林带，这样不仅能有效地防止水土流失，在一定程度上也起到了美化环境的作用。
2．加大对工业废水和生活污水的处理加大对废水、污水的处理力度，一方面要提高城市的污水处理率，另一方面要加强集中处理时对污水的深度处理与脱氮除磷功能，逐步实现城市污水的达标排放和污水回用。
3．控制农业非点源污染改进施肥方式、灌溉方式，合理种植农作物，推广新型复合肥以减少化肥的使用量，减少农业径流引起的肥料损失，努力加强生态农业体系的建设。
(三)减少内源性营养物质的负荷
1．湖泊的生态修复工程
生态修复可采用以下几种方法：①大型水生植被恢复工程：在湖泊适当的区域分别种植挺水植物(如芦苇、菱草、莲藕)、沉水植物(如马来眼子菜、苦草、黑藻等)，通过生物量的收获消除内源负荷，美化环境。②水产养殖工程：向湖泊中投放鱼苗、河蚌，鱼、蚌在生长过程中会从湖泊中摄取一定量的营养物质，通过鱼类和蚌类的收获也可以带出湖体的氮、磷。
2．底泥疏浚工程
底泥疏浚[5]旨在清除湖泊水体中的污染底泥，并为水生生态系统的恢复创造条件，同时还应与湖泊综合整治方案相协调。
3．养殖污染控制工程
人工养殖投饵已成为湖泊营养盐的重要来源之一，因此，严格控制湖区围网养殖面积，降低围网养殖密度，大力推广鱼草轮养，减少养殖污染对于改善湖区水质具有重要意义。
3.2：大型水生植物对富营养化的控制
植物为主的富营养化水体修复系统，主要由太阳能来驱动，对富营养化水体处理的过程中还可回收资源和固定能源，加之处理过程中基本不使用化学品，也不会产生有害副产物，是一种非常环保的处理技术，具有以下优势：①净化所需的能源由光合作用提供；②许多植物具有美学价值，能改善景观生态环境；③植物可被收割和利用，创造新的价值；④可作为介质所受污染程度的指示物；⑤能固定土壤或底泥中的水分，圈定污染区，防止污染源进一步扩散；⑥为降解微生物提供了良好的柄息场所，有利于微生物的生存。水生植物庞大的根系为细菌提供了多样性的生境，且植物可输送氧气至根区，有利于微生物的好氧呼吸。
与传统的一些处理方式相比，它的优势在于：低投资，低能耗、处理过程与自然生态系统有更大的相融性等[6]。植物系统净化富营养化水体和主因是通过植物的吸收作用，根区微生物的降解作用，植物的口厦附、过滤和沉淀作用，植物的抑制藻类生长的作用及作为生态系统的牛产者来凋节其他生物种类和数量的作用米完成的。
3.3：微生物修复
微生物对富营养化水体也有很好的净化作用。研究表明，微生物净化富营养化水体主要是因为它们具有降解的能力。研究表明，微生物对一个稳定人工生态系统的发展、运转和维持起着积极的作用。微生物对植物生长也起到一定的调节作用，根际微生物可促进植物结实和分裂生成小植株，微生物在富营养化水体的净化和生态恢复的过程中起着积极的作用。目前国内在这方面进行了很多研究[7-8]，中国科学院南京地理与湖泊研究所利用固定化增殖氮循环细菌群SBR法净化富营养化湖水，经固定化细菌群ZBR工艺净化后，总氮下降75％，氨氮下降91.5％，COD下降75％，水质得到明显的改善[7]。利用菌根真菌生产生物菌肥既可增加农作物产量又可减少农业面源污染对水体的污染[9]，菌根真菌在控制水体富营养化中将起到积极的作用。
3.4:水生动物修复
用水生动物来净化富营养化水体，主要是利用放养食浮游植物的动物来减少藻类等浮游植物对水体造成的危害。研究认为，水体富营养化的防治除了对藻类等浮游植物的修复外，对负有动物的防治也不能忽视[10]。
防治浮游动物繁盛最有效的办法就是放养鳙鱼，而放养鲢鱼通常是为了消灭浮游植物。放养鲢鳙的多少及如何搭配亦值得研究。鲢鳙混养时，鲢鱼大量摄取浮游植物，从而抑制了以浮游植物为食的浮游动物的生长和繁殖；如果鳙鱼的数量放养过多，就得不到足够的食物，生物量受到抑制。放养太少，不能充分利用饵料而影响产量。合理地搭配鲢鳙的放养数量，可充分地利用天然饵料，减少浮游植物和浮游动物的数量，既可治理水体的富营养化，又可提高经济效益，是一项非常值得研究的生物修复技术。
3.5：物理化学方法防治
脱氮的物理化学方法有氨汽提法、沸石法和折点氯处理法等。但这些方法只能去除铵态氮，所以在二级处理中如果发生亚硝酸化和硝酸化反应，这些处理方法就不起作用。物理除磷法有电渗析，反渗透等，但价格都较昂贵，且磷的去除率不高，仅10%。而采用金属盐的化学除磷技术，效果稳定可靠。对于除磷，目前技术上信得过的方法是各种混凝沉淀法，但需添加大量的混凝剂，所产生的大量难脱水的化学污泥不但很难处理，且可能有毒性，造成二次污染。国内外，较成熟的除磷处理工艺有厌氧—好氧法（A/O）和厌氧—缺氧—好氧法（A2/O）[11]。由于化学除磷要产生大量的化学污泥，人们对此进行了深入的研究，并开发出了新型的化学药剂[12]，涉及新型的反应器以减少药剂的使用量。
4:结语
水体富营养化是一个日益严重的环境污染问题。对湖泊生态系统来说，水就相当于陆地生态系统中的土壤。土壤通过其支撑的动植物来体现其对人类生存的价值，而淡水生态系统中的水体本身就直接提供了人类社会生存的物质基础，但高度富营养化的淡水生态系统将屋其饮用水资源的极度破坏。虽然这类湖泊生态系统的生物生产力功能大大提高，对人类来说极其宝贵的饮用水源功能却严重退化，严重地威胁着人们的身体健康。为此，我们要充分意识到它的危害性，真正要解决水资源污染问题，关键要从水资源可持续利用的角度．从水资源配备、节约、保护、开源四方面去下工夫开展工作。建议湖泊，水库的治理思路虑以水域允许纳污能力为总量控制基础，以经济结构调整为契机，以水资源配置为限制手段，以治污、截流、引水、清淤为综合措施，以加强流域统一管理和监督为保障。准备以较长的时问、较大的投资，来根治湖泊，水库的水体富营养化．
水体中氮、磷含量过高是导致水体富营养化的根本原因，其中磷含量是评价水体富营养化的重要指标。氮、磷的来源有农业排水、居民生活污水、洗涤剂、工业污染源及底泥释放磷等内部来源。由于各污染源对富营养化的影响程度不同，故在制订对富营养化的防治措施前对水体中氮、磷的主要来源进行分析是非常必要的。对富营养化的防治，应采取预防和治理相结合的方法。预防的手段包括科学施肥、加强植树造林、洗涤剂禁磷等方法。治理手段包括建立水生生态系统处理污水和直接疏浚底泥和建立引水工程等措施。只要在思想上、政策上及技术上都重视水体富营养化问题，水体的质量就能得到相应的保证。

5：参考文献
[1]:张忠祥,钱易著,《城市可持续发展与水污染防治对策》。中国建筑工业出版杜，1998．
[2]:孙铁衍,周启星,李培军主编,《污染生态学》，北京科学出版社，2001．
[3]:赤潮——水体富营养化的后果,．
[4]:水体富营养化,http://m.vaterenv.iwhr.con
[5]:玉成,污染环境生态修复工程,北京：化学工业出版社，2003
[6]:种云霄,胡洪葵,钱易.大型水生植物在水污染治理中的应用研究进展.[J]．环境污染浩理技术与设备，2003,4(2):36—40
[7]:李正魁,濮培民．固定化增殖氮循环纽菌群SBR法净化富营养化湖水[J]．核技术，2001，24(8)：674—679．
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[12]:Van Dijk J C Phosphorus removal by crystallization in a fluidized bed 1984(1/2)