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水體富營(yíng)養化污染現狀及防治對策
摘 要：城市的水體污染，導致城市景觀(guān)質(zhì)量下降，嚴重影響了居民的身體健康。而在這些被污染的水體中，主要都是由于類(lèi)社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展必不可少的重要自然資源之一。但是，目前我國大部分淡水湖泊及城市景觀(guān)河流受到了不同人類(lèi)經(jīng)濟活動(dòng)而引起的人為富營(yíng)養化。所以，使用合理有效的方法恢復景觀(guān)水體的生態(tài)系統，已至關(guān)重要。
關(guān)鍵詞：水體;富營(yíng)養化;防治措施
一、我國的富營(yíng)養化污染現狀
據國家環(huán)�？偩钟嘘P(guān)部門(mén)公布的資料，我國的河流、河段已有近四分之一因污染不能滿(mǎn)足灌溉用水的應用要求(這是我國最低一類(lèi)的水質(zhì)要求);全國湖泊約有75%的水域受到顯著(zhù)富營(yíng)養化污染，主要淡水湖泊如滇池、巢湖、太湖等富營(yíng)養化非常嚴重，有些水域已經(jīng)喪失水體功能;我國近海海域受到嚴重陸源污染，赤潮的爆發(fā)頻率不斷增加;本文中著(zhù)重考慮的城市水體污染亦很?chē)乐�，我�?0%的城市地下水水質(zhì)日趨惡化，在118座接受調查的大城市中，97%的城市淺層地下水受到污染，其中40%的城市受到嚴重污染。根據全國水環(huán)境監測網(wǎng)2000年的水質(zhì)監測資料和國家《地面水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838-88)，對全國九大流域片的700多條河流的水質(zhì)進(jìn)行了評價(jià)。在評價(jià)的11.4萬(wàn)km河長(cháng)中，Ⅰ類(lèi)水占4.9%，Ⅱ類(lèi)水占24.0%，Ⅲ類(lèi)水占29.8%，Ⅳ類(lèi)水占16.1%，Ⅴ類(lèi)水占8.1%，劣Ⅴ類(lèi)水占17.1%�？�、豐水期水質(zhì)變化不大。
以天津市而言，該地區水污染嚴重，甚至達到了中下游河流“有水皆污”的狀況。工業(yè)廢水和城市污水排放量高，其中80%以上的污水是未經(jīng)處理就直接排放至河流和水庫的，導致水體水質(zhì)差，水中氮磷等物質(zhì)含量超標，危害極大。南開(kāi)大學(xué)的佟玉潔等人在《天津津河營(yíng)養狀態(tài)綜合評價(jià)及防治對策》中評價(jià)津河的富營(yíng)養化總體水平已達到中――富營(yíng)養化。
同時(shí)，由于近幾年來(lái)在天津渤海灣于水中無(wú)機氮，無(wú)機磷，化學(xué)耗氧量等指標嚴重超標，導致近海地區多次發(fā)生赤潮現象，不僅破壞了生態(tài)環(huán)境，同時(shí)也造成了嚴重的經(jīng)濟損失。
二、富營(yíng)養化定義及其危害
水體中植物所需的營(yíng)養成分，如氮，磷等，不斷補給至過(guò)量積聚，致使水體營(yíng)養過(guò)剩的現象叫做“富營(yíng)養化”。水體富營(yíng)養化的結果會(huì )導致以藻類(lèi)為主體的水生植物大量的繁殖，影響水體的透明度和水中植物正常的光合作用。藻類(lèi)的呼吸作用，和藻類(lèi)死亡被需氧微生物分解都需要氧氣，導致水體中的溶解氧含量大大降低，使水體長(cháng)期處于缺氧狀態(tài)中，造成魚(yú)類(lèi)等水生生物的死亡，水質(zhì)渾濁發(fā)臭等眾多不良后果。對人類(lèi)工業(yè)，生活，灌溉用水都有不利影響。因富營(yíng)養化水中含有硝酸鹽和亞硝酸鹽，人畜長(cháng)期飲用這些物質(zhì)含量超過(guò)一定標準的水，也會(huì )中毒致病。
富營(yíng)養化本身是一個(gè)自然過(guò)程，但因為人類(lèi)社會(huì )的發(fā)展，將大量污水在未經(jīng)處理的狀況下直接排入水體，就加速了富營(yíng)養化這一過(guò)程。則這樣的富營(yíng)養化稱(chēng)為人為富營(yíng)養化。
三、富營(yíng)養化指標
目前，水體富營(yíng)養化采用的一般指標為：水體中氮含量超過(guò)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的淡水中細菌總數每毫升超過(guò)10萬(wàn)個(gè)，表征藻類(lèi)數量的葉綠素-a含量大于10μg/L。
四、水體中營(yíng)養物質(zhì)的來(lái)源
水體中過(guò)量的氮磷主要來(lái)源與農業(yè)肥料，農業(yè)廢棄物和生活污水。
氮源方面，農田徑流所攜帶的大量氨氮和硝酸鹽氮進(jìn)入水體，會(huì )導致藻類(lèi)繁殖破壞水質(zhì)。最新研究表明，生活污水中人類(lèi)糞便等所含有的氨氮和尿素排入水體后，亦能破壞水體本身正常的氮循環(huán)，造成富營(yíng)養化現象的發(fā)生。
磷源方面，同樣也由肥料，生活污水等原因導致，尤其是城市生活污水中的洗滌劑中含有大量的磷酸鹽，水中的磷含量25%都來(lái)自于含磷洗滌劑。調查表明，由于大量含磷的生活污水排入湖泊，可使其本身的生態(tài)系統遭到嚴重的破壞，而這并不僅僅是切斷磷源所能解決的問(wèn)題。這是由于湖泊水體中的底質(zhì)中多年積聚了大量富含磷酸鹽的積聚物，這些積聚物由于不溶性鐵鹽的保護層作用無(wú)法參與水體的混合作用，但是當發(fā)生富營(yíng)養化時(shí)，水中的含氧量急劇減少，保護層消失，磷酸鹽則又被釋入水中�？梢�(jiàn)，水體生態(tài)系統的修復是個(gè)長(cháng)期且復雜的過(guò)程。
五、富營(yíng)養化防治對策
富營(yíng)養化的防治可分別根據外源性營(yíng)養物質(zhì)和內源性營(yíng)養物質(zhì)來(lái)控制：
1.外源性營(yíng)養物質(zhì)輸入的控制。絕大多數水體富營(yíng)養化主要是人為性富營(yíng)養化造成的，即有外部氮磷物質(zhì)輸入水體。如果減少或者截斷外部輸入的營(yíng)養物質(zhì)，就使水體失去了營(yíng)養物質(zhì)富集的可能性。所以，首先最為重要的是從外源性營(yíng)養物質(zhì)的輸入入手，盡量減少或切斷營(yíng)養物質(zhì)的來(lái)源。這就必須找出該水體的人為排放源，控制排放源的污水排放量，監測排入水體的廢水和污水中的氮、磷濃度，計算出年排放的氮、磷總量，為實(shí)施控制外源性營(yíng)養物質(zhì)的措施提供可靠的科學(xué)依據。在城市污水方面，應大力提倡不含磷的洗滌劑，從而減少外源性物質(zhì)向內源性物質(zhì)轉變的可能性。許多國家都出臺了禁止或限制含磷洗滌劑的政策，我國在部分城市也有類(lèi)似措施。
2.內源性營(yíng)養物質(zhì)的控制。上文已經(jīng)提到過(guò)，進(jìn)入諸如湖泊，河流等水體的營(yíng)養物質(zhì)，在水體分布中是十分復雜的。營(yíng)養物質(zhì)在進(jìn)入水體以后，大致被分為三種狀態(tài)：被水中的藻類(lèi)吸收，成為水生植物的一部分;也可能被湖泊河流等的底泥積聚，被水生植物的根部固定，或由不溶性鐵鹽的保護層固定，在缺氧的條件下又被重新釋放至水中;或者氮磷營(yíng)養物質(zhì)直接進(jìn)入水體溶解與水中。由上述可知，減少內源性營(yíng)養物負荷，有效地控制湖泊內部磷富集，應視以上三種不同情況，采用不同的方法。
大致分為物理方法，化學(xué)方法和生物修復三種：
(1)物理方法。主要針對底泥中聚集物的工程性措施，包括挖掘底泥沉積物、進(jìn)行水體深層曝氣、注水沖稀以及在底泥表面敷設塑料等。挖掘底泥，可減少以至消除潛在性?xún)炔课廴驹?深層曝氣，可定期或不定期采取人為湖底深層曝氣而補充氧，使水與底泥界面之間不出現厭氧層，經(jīng)常保持有氧狀態(tài)，有利于抑制底泥磷釋放。此外，在有條件的地方，用含磷和氮濃度低的水注入湖泊，可起到稀釋營(yíng)養物質(zhì)濃度的作用。物理方法的缺點(diǎn)是成本高、不經(jīng)濟，不能從根本上排除營(yíng)養成分對藻類(lèi)的刺激作用。比如曝氣增氧設備，要求動(dòng)力大、費用高，對小水體比較有效;在水資源緊缺狀況下，大量引水沖刷不可取;收藻設備受動(dòng)力和活動(dòng)范圍的影響較大;底泥疏�？赡苡捎谔岣咚械挠行У诐舛榷谠孱�(lèi)的增殖等。
(2)化學(xué)方法。這是一類(lèi)包括凝聚沉降和用化學(xué)藥劑殺藻的方法，例如有許多種陽(yáng)離子可以使磷有效地從水溶液中沉淀出來(lái)，其中最有價(jià)值的是價(jià)格比較便宜的鐵、鋁和鈣，它們都能與磷酸鹽生成不溶性沉淀物而沉降下來(lái)。在化學(xué)法中，還有一種方法是用殺藻劑殺死藻類(lèi)。這種方法適合于水華盈湖的水體。殺藻劑將藻殺死后，水藻腐爛分解仍舊會(huì )釋放出磷，因此，應該將被殺死的藻類(lèi)及時(shí)撈出，或者再投加適當的化學(xué)藥品，將藻類(lèi)腐爛分解釋放出的磷酸鹽沉降。在實(shí)際運用中，仍發(fā)現化學(xué)方法有其不足之處。北京在城市河湖水防治中發(fā)現，使用化學(xué)制劑除藻，向水中引入新的化學(xué)成分，有些不僅對藻類(lèi)有抑制性，對其他生物也存在毒性。治理微囊藻水華的方法，多用硫酸銅等藥物清殺，但在生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現有時(shí)候并不理想，往往在清殺之后，微囊藻水華照樣大量出現。此外，現階段的清殺藥物對藻類(lèi)并無(wú)選擇性，在殺死微囊藻水華的同時(shí)，也殺死了其他藻類(lèi)，污染了水體。實(shí)驗表明，硫酸銅的毒性與很多環(huán)境因子有關(guān)，其毒性隨水溫的提高而增加，在35℃以上時(shí)很容易導致魚(yú)類(lèi)死亡，使用上存在一定的安全隱患。另外，對大型和具有流動(dòng)性的水體來(lái)說(shuō)，使用殺藻劑的工作量大，費用較高，效果難以保證;一旦殺藻劑被分解或被稀釋?zhuān)孱?lèi)很快會(huì )大量繁殖，形成惡性循環(huán)。
(3)生物性措施。利用水生生物吸收利用氮、磷元素進(jìn)行代謝活動(dòng)以去除水體中氮、磷營(yíng)養物質(zhì)，并抑制藻類(lèi)過(guò)量繁殖，建立生態(tài)平衡系統，如采用景觀(guān)生態(tài)浮床種植美人蕉、插種水葫蘆、安裝生物柵等。目前，有些國家開(kāi)始試驗用大型水生植物污水處理系統凈化富營(yíng)養化的水體。大型水生植物包括鳳眼蓮、蘆葦、狹葉香蒲、加拿大海羅地、多穗尾藻、麗藻、破銅錢(qián)等許多種類(lèi)，可根據不同的氣候條件和污染物的性質(zhì)進(jìn)行適宜的選栽。水生植物凈化水體的特點(diǎn)是以大型水生植物為主體，植物和根區微生物共生，產(chǎn)生協(xié)同效應，凈化污水。經(jīng)過(guò)植物直接吸收、微生物轉化、物理吸附和沉降作用除去氮、磷和懸浮顆粒，同時(shí)對重金屬分子也有降解效果。水生植物一般生長(cháng)快，因其莖葉中吸收有大量的氮磷元素，所以收割后經(jīng)處理可作為燃料、飼料，或經(jīng)發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，具有其獨特的經(jīng)濟效應。這是目前國內外治理湖泊水體富營(yíng)養化的重要措施。
此外，還有養魚(yú)除藻等措施。例如，近年來(lái)，有些國家采用生物控制的措施控制水體富營(yíng)養化，也收到了比較明顯的效果。例如德國近年來(lái)采用了生物控制，成功地改善了一個(gè)人工湖泊(平均水深7米)的水質(zhì)。其辦法是在湖中每年投放食肉類(lèi)魚(yú)種如狗魚(yú)、鱸魚(yú)去吞食吃浮游動(dòng)物的小魚(yú)，幾年之后這種小魚(yú)顯著(zhù)減少，而浮游動(dòng)物(如水蚤類(lèi))增加了，從而使作為其食料的浮游植物量減少，整個(gè)水體的透明度隨之提高，細菌減少，氧氣平衡的水深分布狀況改善。但也發(fā)現，浮游植物種群有所改變，藍綠藻生長(cháng)量比例增高，因為它們不能被浮游動(dòng)物捕食，為此可以放鰱魚(yú)來(lái)控制這種藻類(lèi)的生長(cháng)。
隨著(zhù)水體富營(yíng)養化的日益嚴重，單一的防治對策很難解決問(wèn)題，多種處理方法的聯(lián)合將成為水體富營(yíng)養化防治的發(fā)展趨勢。
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