水體富營養(yǎng)化控制的研究進展

摘 要:水體富營養(yǎng)化已經(jīng)成為人們?nèi)找骊P(guān)注的環(huán)境問題之一。針對我國湖泊和近海海域出現(xiàn)的富營養(yǎng)化現(xiàn)狀，分析了導(dǎo)致富營養(yǎng)化產(chǎn)生的原因及影響因素，總結(jié)了近幾年富營養(yǎng)化控制的研究進展，提出了控制富營養(yǎng)化包括物理、化學和生物法多種方法綜合控制的措施。

關(guān)鍵詞:湖泊 富營養(yǎng)化 氮磷化合物

中圖分類號:X52文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)04(b)-0011-01

在我國，富營養(yǎng)化湖泊主要分布在長江中下游湖區(qū)、云貴湖區(qū)，部分東北山地及平原湖區(qū)與蒙新湖區(qū)。我國五大淡水湖泊中營養(yǎng)鹽濃度，尤其是氮.濃度均已超過富營養(yǎng)化水平10倍以上。其中，太湖和巢湖已經(jīng)進入富營養(yǎng)化狀態(tài)，部分水體已經(jīng)達到嚴重富營養(yǎng)化水平，其他三個湖也已臨近水體富營養(yǎng)化狀態(tài)[1]近年來，我國近海海域水體富營養(yǎng)化程度呈加劇趨勢。闞文靜等對渤海灣水體富營養(yǎng)化進行研究，指出了2008年渤海灣近海域為富營養(yǎng)化水平，有機污染程度3級。洪雄業(yè)和袁倩[3～4]對天津金岸海域的水體富營養(yǎng)化進行了研究，提出了天津近岸海域無機氮污染嚴重，水體富營養(yǎng)化程度高的結(jié)論。

1 水體富營養(yǎng)的形成原因

1.1 水土流失和農(nóng)業(yè)施肥

不同地形集水區(qū)和不同肥力土壤輸出的氮、磷量不同，水土流失提高了水體中營養(yǎng)物質(zhì)的量。而且，營養(yǎng)物質(zhì)從土壤中流失量與施肥量有密切的關(guān)系。為提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量，人們常施用較多的氮肥和磷肥，它們極易在降雨或灌溉時隨地表徑流或滲濾方式進入地面水體中或地下水體中，這是導(dǎo)致地表水富營養(yǎng)化的主要原因。

1.2 畜牧業(yè)、漁業(yè)

畜牧養(yǎng)殖過程中，畜禽會排泄出大量的營養(yǎng)物質(zhì)，這些營養(yǎng)物質(zhì)進入土壤然后隨地表徑流進入江河、湖泊而污染水體。另外，家畜排出的糞水有些情況下直接被排入水體，因此，在養(yǎng)殖業(yè)發(fā)達的地區(qū)，養(yǎng)殖過程中產(chǎn)生的糞水對水體富營養(yǎng)化的影響非常嚴重。

1.3 生活污水與污水灌溉

近些年，由于工業(yè)的不斷發(fā)展和人們生活水平的提高，工業(yè)廢水和生活污水的大量排放成為主要的營養(yǎng)物質(zhì)來源之一。如一些含磷的洗滌劑的應(yīng)用，食品廠、化工廠、毛皮工業(yè)等都會帶來大量的營養(yǎng)物質(zhì)。

1.4 城鎮(zhèn)與礦區(qū)地表徑流

由于城鎮(zhèn)路面大部分是不透水的，人類產(chǎn)生的生活污水、生活垃圾以及某些工業(yè)廢水中含有高濃度的氮磷化合物，這些氮磷化合物易隨地表徑流進入地表水中造成湖泊水體富營養(yǎng)化。另一方面，磷礦區(qū)也是導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的重要因素。

1.5 大氣沉降

燃料的燃燒會產(chǎn)生大量的含氮氣體，這些氮氧化合物隨雨雪降落在土壤或水體表面，從而污染地表水源，導(dǎo)致含氮化合物濃度升高。隨著大氣污染日益嚴重，大氣沉降也成為重要的水域富營養(yǎng)化原因之一。

2 水體富營養(yǎng)化危害

2.1 降低水體透明度

在富營養(yǎng)化水體中生長著大量的藍藻、綠藻等。這些藻類形成一層“綠色浮渣”，使水質(zhì)變的渾濁，透明度降低。

2.2 破壞生態(tài)環(huán)境

富營養(yǎng)化現(xiàn)象出現(xiàn)以后，大量藻類鋪滿水體表面，阻斷光線向水底透射，使下層水生植物光合作用受阻，氧的釋放量減少。當藻類大量繁殖水體營養(yǎng)消耗枯竭時又會發(fā)生大面積死亡，尸體在被微生物分解時會消耗大量氧，兩種作用的結(jié)果導(dǎo)致水中溶解氧濃度降低，從而引起水生動物，如魚類的死亡。

2.3 影響城市供水和人體健康

人們賴以生存的水庫、河流、湖泊以及城市工業(yè)和生活用水，如果污染或者產(chǎn)生富營養(yǎng)化，會使水體中有機質(zhì)增加以及藻類毒素的產(chǎn)生。含有藻毒素的水被動物飲用后可引起動物胃腸疾病。水體富營養(yǎng)化還能產(chǎn)生亞硝酸鹽和硝酸鹽，人畜長期飲用這樣的水會導(dǎo)致中毒。

3 水體富營養(yǎng)化的研究現(xiàn)狀

3.1 國外

來自聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)的調(diào)查結(jié)果表明，世界范圍內(nèi)30%～40%湖泊和水庫遭受不同程度的污染。相對湖泊來說，河流的富營養(yǎng)化程度一般要輕，這與湖泊水體的靜止營養(yǎng)鹽容易積累有關(guān)。另外，河流中水生植物的增長對富營養(yǎng)化有一定的控制作用。

3.2 國內(nèi)

近20年來，我國湖泊水體富營養(yǎng)化發(fā)展相當快。多年的調(diào)查結(jié)果表明，全國富營養(yǎng)化湖的比例由70年代的41%發(fā)展到80年代的61%，90年代已經(jīng)上升到77%。根據(jù)對全國39個大、中、型水庫的調(diào)查，處于富營養(yǎng)狀態(tài)的水庫個數(shù)和庫容分別占調(diào)查總數(shù)的30.8%和11.2%。處于中營養(yǎng)狀態(tài)的水庫個數(shù)和庫容分別占所調(diào)查水庫的43.6%和83.1%。此外，近年來我國部分河流水域如漢江、珠江等也出現(xiàn)了水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象[6]。因此，水體“富華”是我國當前亟待解決的環(huán)境問題之一。

4 水體富營養(yǎng)化的防治

4.1 物理方法

可以采用污水分流方法，通過改造排放管道，將富含營養(yǎng)鹽的工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的污水引致別處。此外，也可以通過深層排水、機械曝氣、挖泥、機械除藻等方法進行富營養(yǎng)化治理。

4.2 化學方法

大量營養(yǎng)鹽的注入到水體后，引起藻類的大量繁殖，導(dǎo)致深層水體中水生植物光合作用下降，出現(xiàn)厭氧層。在深水進行人工曝氣可以在不改變水體分層的情況下改善氧的濃度;其次還可以向水體中加入鐵鹽、鋁鹽、泥土顆粒、石灰泥等，使無機和顆粒磷沉淀出來，從而降低氨氮、錳離子等濃度。

4.3 生物方法

最常用的是水生植物修復(fù)技術(shù)。原理是水生植物可以有效的吸收富營養(yǎng)化水體中的營養(yǎng)鹽，起到“營養(yǎng)泵”和“營養(yǎng)庫”的作用。合理構(gòu)建并維持水生植物的生物量可以有效的轉(zhuǎn)移出氮磷化合物，降低營養(yǎng)化程度。

利用生物膜技術(shù)進行水體富營養(yǎng)治理。以比表面積較大的天然材料或人工介質(zhì)為載體，通過微生物在其表面的附著和繁殖形成一層生物膜結(jié)構(gòu)，對富營養(yǎng)化水體中的有機氮磷等化合物進行降解轉(zhuǎn)化來控制富營養(yǎng)化程度。

5 結(jié)語

在水資源日益缺乏的今天，治理水體富營養(yǎng)化已經(jīng)成為全世界共同關(guān)注的問題。就我國湖泊眾多，富營養(yǎng)化程度相對嚴重的現(xiàn)狀來說，治理水體富營養(yǎng)化任重道遠。在制定湖泊水體富營養(yǎng)化的治理方案時，應(yīng)根據(jù)湖泊所處的地理、地質(zhì)與地形條件，并結(jié)合當?shù)氐乃?、氣候因素，對湖泊的污染來源、污染程度作出合理的判斷，必要時采用幾種處理方法如物理、化學和生物方法同時進行水體富營養(yǎng)化治理。

參考文獻

[1] 田永杰，唐志堅，李世斌.我國湖泊富營養(yǎng)化的現(xiàn)狀和治理對策.環(huán)境科學與管理，2006.

[2] 闞文靜，張秋豐，胡延忠，石海明，薄文杰.渤海灣水體富營養(yǎng)化與有機污染狀況初步評價.海洋通報，2010.

[3] 洪雄業(yè).莆田市近海水體富營養(yǎng)化狀況及對策研究.化學工程與裝備，2010.