水体富营养化及其治理措施.pdf

水体富营养化及其治理措施.pdf

《水体富营养化及其治理措施.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水体富营养化及其治理措施.pdf（4页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

收稿日期:

2002-01-16作者简介:

张智（1960）,男,四川隆昌人,教授。

1986年硕士毕业于重庆建筑大学,从事于水污染控制、水资源保护与综合利用的研究。

活污水处理设备;71印染、涂料污水高效凝剂;81MS系列公害农药;91CHN生物农药.地址:

重庆市沙坪坝区小龙坎正街333号风华大厦6单元3-2电话:

023-6532694768612703所长:

赖维平教授综述水体富营养化及其治理措施张智,林艳,梁健（重庆大学城市建设及环境工程学院,重庆400045）摘要:

由于大量未经处理的污水直接进入水体,使得水体中氮磷营养物质不断积累,部分藻类及水生生物过度繁殖,最终导致了水体的富营养化。

为治理富营养化水体可以采取截污、清淤挖泥、引水冲污等工程性措施,也可以采取利用生物生长需吸收氮磷营养物质这一自然过程来达到去除氮磷的目的,即生物性措施。

关键词:

富营养化;治理措施;氮;磷;水生植物中图分类号:

X52文献标识码:

A文章编号:

1001-2141（2002）03-0052-03WaterEutrophicationandControlsZhangZhi,LinYan,LiangJian（FacultyofUrbanConstructionandEnvironmentEngineering,ChongqingUniversity,Chongqing400045）Abstract:

Becauseaplentyofwastewaterinpourintowaterdirectly,nitrogenandphosphorusaccumulateincessantlyinwater,andafewofalgalandhydrobiosmultiplyexcessively.Alloftheseleadtothewatereutrophication.Forcontrollingandtreatingtheeutrophication,someengineeringcontrols,suchasinterceptionofwastewater,desiltinganddilutingwithdiversionworks,andbiologicalcontrolswhichmakeuseofthenaturalprocessthatbionneedabsorpingnitrogenandphosphorusforgrowthareemployed.Keywords:

Eutrophication,Controls,Nitrogen,Phosphorus,Aquaticplants.随着城市和工业的不断发展,以及农业化肥和含磷洗涤剂的大量使用,大量未经处理的城市生活污水和工农业废水流入湖泊和江河中,使湖泊、江河中的氮、磷等营养盐不断积累,促使部分藻类以及其他水生生物异常大量繁殖,造成水体透明度下降,产生异味,水体功能遭到破坏,进而导致水体的富营养化进程加速发展。

富营养化是水体有机污染的一种表现,严重的富营养化可造成合理水生生态结构的破坏,加快湖泊等水体的老化过程。

我国是一个湖泊众多的国家,大于1km2的天然湖泊有2300余个,湖泊面积为70988km2,约占全国陆地总面积的0.8%,湖泊总贮水量为7077多亿m31。

目前,水体的富营养化已经成为我国一个较为突出的环境问题。

许多大型湖泊,如巢湖、太湖、鄱阳湖、滇池等,都已经处于富营养或重富营养状态,而且一些河流在部分河段也出现了富营养化现象,如黄浦江流域、珠江广州河段等。

据统计,我国主要湖泊处于因氮磷污染而导致富营养化的占统计湖泊的56%2。

由于水体一旦进入富营养阶段就会丧失其应有的功能,影响经济建设和社会发展,因此,治理富营养化水体,减少其中的营养物质含量,恢复水体的综合功能,已成为当前淡水生态学研究的中心问题之一。

1水体的富营养化富营养化是在湖泊、水库以及海湾等缓流水体的水生态系统中,藻类通过与其它水生生物的生存竞争,逐渐取得优势并占据其它水生生物的生存空间,同时也使自身种属减少,少数藻类恶性增殖,进而造成水中溶解氧的急剧变化,使鱼类等水生生物因缺氧而死亡3。

一般认为,缓流水体中的自养型生物主要是藻类,通过光合作用以太阳光能和无机物合成本身的原生质,这就是富营养化过程4:

106CO2+16NO-3+HPO2-4+122H2O+18H+能量+微量元素C106H263O110N16P1（藻类原生质）+138O2由上式可知,无机的氮、磷是藻类繁殖的控制因素,尤其是磷的作用更为突出。

富营养化可以分为天然富营养化和人为富营养化。

在自然条件下,缓流水体也会从贫营养状态过渡到第24卷第3期重庆环境科学2002年6月富营养状态,但整个过程十分缓慢。

而在人类活动的影响下,大量氮、磷等营养物质进入缓流水体,在短时间内就可以导致富营养化。

人类活动所产生的大量含氮、磷和无机盐类的污水进入水体,使水体中营养物质增多,促使自养型生物旺盛生长。

随着富营养化的发展,藻类个体数量迅速增加,而种类却渐渐减少。

藻类生长周期短,繁殖速度很快,而且死亡的水生生物在微生物的作用下分解,不断消耗氧,或者在厌氧条件下产生硫化氢,使水质不断恶化。

由于水中的营养素被水生生物吸收后成为其机体的一部分,水生生物死亡后营养素又重新回到水体中再次被利用,从而形成营养物质的循环。

因此,已经形成富营养化的水体即使切断了外源污染,也很难恢复。

重庆环保工业工程联合总公司:

持有重庆市甲级污染治理证书。

主要承接废水、废气、废渣的治理工程。

地址:

重庆市高新区科园三街丰华园B座AC-2-9-2邮编:

400039电话:

023-68607647负责人:

李俊武2富营养化水体的治理措施2.1工程性措施外源污染是湖泊营养盐的重要来源,因此,对富营养化湖泊的治理应首先从控制和消除外源污染着手,进行截污,将入湖污染物主要是点源污染物尽量控制在最小量,以减轻入湖营养负荷。

但是,对湖水营养盐浓度较高的富营养化湖泊而言,外源污染的影响已不是十分明显。

而且在实际中,降水、地表径流等外源污染也不可能截除。

南京玄武湖的截污措施和杭州西湖的围隔模拟截污试验5都表明,截污后水体的Ch1-a不但未见明显的下降反而有所上升,而且水体中的藻类种群也未见变化。

由此可见,单纯依靠截污很难有效地控制富营养化水体中的藻类暴发。

考虑到湖泊、水库富含营养物质的底泥会成为水体的内源污染,采取清淤挖泥的方法,希望通过对底泥的清掏,减少水体沉积物的营养盐含量,从而减轻可能发生的内源污染。

挖掘底泥对改善那些底泥营养物质含量高的水体应该是有效的,但需注意挖掘底泥的地点和深度。

因为水体深层底泥中的可溶性磷以及氨氮可能反而高于表面底泥。

挖掘表层底泥后,更多的磷和氮从底泥中释放出来,使水质进一步恶化。

1。

王国祥5、韩伟明6等的试验结果显示,清淤挖泥对改善西湖等一些富营养化湖泊水质的效果并不明显,而且Ch1-a还有上升的趋势。

此外,还可以采取引水冲污的方法来稀释水体中氮、磷营养盐和藻类的浓度,但其稀释能力受引水方式、引水量、引水水质等因素影响。

由于稀释作用同时也减缓了藻类生长的密度制约压力,引水冲污后藻类生长往往呈现加剧趋势。

对玄武湖和西湖进行引水冲污,水体中氮磷浓度及Ch1-a等都有所下降。

但换水之后,湖内藻类数量和生物量急剧回升5,7。

因此,靠引水冲污也不能有效抑制藻类的生长繁殖和改善水体水质,最多是一种应急措施。

对于深的湖泊或水库来说,太阳辐射等作用导致了水体中温度的分层。

随着温跃层的出现,水体水质也发生竖向分层8-10。

水体深层的营养物浓度明显的高于表层;而且,汛前浮游植物可直接利用的无机磷浓度大于汛期和汛后。

有关资料11表明,在汛前结合水库的防洪调度排放底层湖水,可有效地去除湖泊、水库中的营养物。

在汛前排放底层水,与排放表层水相比,将使无机磷的排放量增加1倍左右。

2.2生物性治理措施生物性措施是指利用水生生物吸收利用氮、磷元素进行代谢活动这一自然过程达到去除水体中氮、磷营养物质目的的方法。

主要包括了利用藻类、有效微生物群、各种高等水生植物（水生维管束植物）及陆生植物等重建水生生态环境,使湖泊恢复其应有的功能。

水网藻是一种大型的网片状及网袋状绿藻,肉眼可见,其繁殖能力强,在生长过程中能吸收大量的氨氮、硝氮及无机磷等12-13,从而降低富营养化水体中的氮磷水平,使蓝绿藻由于失去耐以生存的高营养条件而无法在水体中大量繁殖,以达到以藻治藻的目的。

藻类生长与温度、光照强度、营养物质浓度等条件密切相关。

随着温度的升高、光强的增强和氮、磷浓度的增加水网藻的生长率也增加。

但当温度、光强过高或者氮磷浓度过大时其生长率反而下降,这是由于高NO3-N浓度在高光照条件下可引起藻类的光抑制作用12。

水网藻对营养物质的吸收能力随着其生长的增强而增强,水网藻生长越旺盛,其对氮、磷营养盐的去除能力也越强。

NP值对水网藻的生长有很大影响,NP在2040时,水网藻生长较好,对水中氮、磷的吸收也较好。

即使在NP不适合于其生长时,水网藻也能保持一定的生长势,对氮、磷也有一定的吸收。

同时,试验14结果表明,水网藻在冬季能正常生长,只是生长率降低,但对氨氮、总磷仍有一定的去除效果。

由此可见,水网藻在一年四季均可正常生长,对氮磷尤其是磷有较好的去除效果,并且可较有效的抑制水体中藻类的过度繁殖,从而防止藻类水华的发生。

所谓有效微生物群是从自然界筛选出各种有益微生物,用特定的方法混合培养所形成的微生物复合体系,其微生物组合以光合细菌、放线菌、酵母菌和乳酸菌为主15。

有关试验15表明,在投入有效微生物群后,水体表面以及水面以下0.5m处的叶绿素a含量、总氮、总磷以及高锰酸盐指数都大幅度下降,而水中的溶353期张智等:

水体富营养化及其治理措施解氧含量和水体的透明度则相应上升。

叶绿素a的下降表明藻类水华已得到控制,并因此直接提高了水体透明度。

由此可见,应用有效微生物群,对藻型富营养化水体叶绿素a含量的降低和水体透明度的提高有显著的效果,可有效地抑制蓝藻的过度繁殖,控制藻类水华的发生。

由于有效微生物群使藻类数量下降导致了总氮、总磷等指标的下降。

重庆环境科学征登页脚文字广告。

广告内容:

企业名片、商品信息、企业单位信息动态及各种启示等,100字左右,每则收费100元。

欢迎国内外广告客户垂询、惠顾。

地址:

重庆市江北区建新北路130号环保大厦6楼,邮编:

400020,电话?

传真:

023267634105,67634264,E2mail:

生物操纵又称“食物网操纵”,指通过对湖泊生物群及其栖息地的一系列调节,增加其中的某些相互作用,促使浮游植物（尤其是蓝藻）生物量下降16。

针对富营养化湖泊的特点,从富营养化水体中分离筛选出适当的菌株,利用其对氮、磷等盐类的吸收转化作用来治理富营养化湖泊。

水体中投放适当的菌体后,细菌的转化吸收使分散的氮、磷及有机物进入食物链,浮游动物捕食细菌,在氮、磷含量减少的同时,浮游动物大量繁殖。

另一方面,大型浮游动物捕食控制藻类,而鱼类捕食浮游动物,从而形成了具较强生态功能的生态环境。

另外,氮、磷富集于鱼类等大型水生动物中,因后者被人为捕捉而从水体中除去。

可见,通过生物操纵,改变了水体生物群落结构,加强了物质和能量的流动,减少了水体内的氮、磷等营养物质的量,控制了藻类的过量繁殖,从而达到了恢复湖泊的目的17.高等水生植物包括挺水植物、漂浮植物、根生浮叶植物和沉水植物。

水生植物在富营养化水体的净化中起着十分重要的作用,其对水体的净化是吸附沉淀、吸收代谢、富集浓缩等各种综合作用的结果18。

一方面,水生植物自身能吸收一部分营养物质以供植物体本身的生长发育,同时,植物根区为微型生物的生存及其降解营养物质提供了必要的场所和相互分异的氧化还原微环境19。

水生高等植物重要的功能之一就是将氧气从上部输送至根部,使根区形成一种好氧环境,从而刺激有机物质的分解和硝化细菌的生长。

因此,选择运送氧气到根区能力强的水生植物来净化水体是至关重要的。

影响植物去除氮磷效果的因素有很多,如温度、水体中的营养盐浓度、CO2、pH值等。

当温度处于植物适应的范围内时,随着温度的升高,植物的生长速度加快,其对水体中氮、磷等营养物质的去除效果也随之增强;水体中营养盐浓度较大时,有利于植物的生长,其对氮磷的去除效果也较好;大气中CO2浓度的升高主要通过影响植物生长而间接影响微生物的生长和活动;在不同pH值条件下,微生物群落活性不相同,其净化效果也不同19。

由于不同植物对水体中氮磷的去除效果不同,因此采用由漂浮植物、浮叶植物及沉水植物等适当配合种植组成的人工复合生态系统可提高对水体的总体净化效率。

试验证明20,湖水经人工复合生态系统后,其藻类生物量（以Ch1-a计）急剧下降,而且水体中的TN、NH+4-N、TP、PO43-P浓度也均有不同程度的下降。

因此,人工复合生态系统能够有效地去除湖水中的高浓度藻类以及氮、磷营养盐。

但是,用水生植物净化水体并不是串联级数越多越好,串连级数多了,后面的植物因水体中营养盐不足而生长不良,甚至萎缩死亡,容易造成二次污染。

根据高等水生植物的生长特点,后部宜种植沉水植物,因为沉水植物能在水体营养盐很低的情况下,利用底泥中的营养盐生长,并有效地抑制藻类生长繁殖。

部分水生高等植物不耐寒,难以越冬,使得利用其净化富营养化水体的生态工程不能在冬季进行。

而一些沉水植物,如伊乐藻、菹草,虽然生长期在冬季,但在只有其生长的区域,很容易由于其衰亡而造成水体透明度的逐渐下降,使得其在冬季的生长受到限制,影响其对水体的净化作用21。

利用耐寒型沉水植物和喜温植物组建常绿型水生植被,可以弥补这一不足,形成生长期和净化功能的季节性交替互补。

除了吸收营养物质之外,这些植物的水质净化功能还表现在其对浮游藻类的竞争抑制以及对湖水中污染物的吸附净化和促进沉降等方面。

研究表明22,不论是夏季还是冬季,常绿水生植被系统对水体中总磷、总氮和Ch1-a均有较高的去除率。

在富营养化水体水面以浮床技术栽培水稻或美人蕉、旱伞草（冬季套种黑麦草）等陆地经济植物,通过其吸收利用和吸附作用,富集去除水体中氮、磷物质,也可以达到净化水质的目的。

在太湖进行的试验23表明,陆生经济植物对氮磷有很好的去除效果,并可使水中藻类数量显著减少,水体透明度大幅度提高。

3参考文献1陈水勇等.水体富营养化的形成、危害和影响.环境科学与技术,1999,

（2）:

1115.2朱亮.水体氮磷营养源控制对策研究.给水排水,1998,24

（1）:

2325.3罗固源等.三峡库区水环境富营养化污染及其控制对策的思考.重庆建筑大学学报,1999,21（3）:

14.4刘培桐.环境学导论.北京:

高等教育出版社,1985,104.5王国祥等.若干人工调控措施对富营养化湖泊藻类种群的影响.环境科学,1999,20

（2）:

7174.6韩伟明.底泥释放磷及其对杭州西湖富营养化的影响.湖泊科学,1993,5

（1）:

7177.7陆开宏等.杭州西湖引流冲污前后浮游藻类变化及防治富营养化效果评价.应用生态学报,1992,3（3）:

266272.（下转第76页）45重庆环境科学24卷3结论依据环境监测数据的类内密集度和类间散开度建立的环境质量综合评价投影寻踪聚类模型,能够根据数据自身的结构特性对样本资料进行较好的分级评价。

实际应用表明,将投影寻踪聚类分析用于环境质量评价是成功的,该方法概念明确,思路清楚,便于计算机编程运算。

通过投影寻踪聚类分析不仅可以给出样本的综合评价结果,而且还可以分析各评价指标在环境质量影响中的重要性,找出影响环境质量的主要因素。

另外,本文的基于投影寻踪聚类分析的环境质量评价方法也属于一种多因素加权评价方法,因此它仅适用于综合考虑多因素影响的环境质量综合评价问题,而对于不能采用加权综合评价的问题则不适用,而应采用相应的其它评价方法。

4参考文献1陈守煜1水质评价模糊集理论与应用1水文,1991,（6）:

5166.2李祚泳1城市综合环境质量评价的BP网络模型1系统工程,1994,15（5）:

7577.3史晓新,夏军1环境影响综合评价灰色层次模型研究1上海环境科学,1996,15（10）:

912.4豆俊峰,邹振扬1主成份分析法在大气环境质量综合评价中的应用.重庆环境科学,2001,23

（2）:

3233.5FriedmanJH,TukeyJW.Aprojectionpursuitalgorithmforexploratorydataanalysis.IEEETransoncomputer,1974,23（9）:

881890.6张欣莉1投影寻踪及其在水文水资源中的应用1成都:

四川大学,20001（上接第54页）8王立武.分层型水库浮游生物的研究.水电站设计,1999,15（3）:

6370.9V.B.GeorgievI.P.IIiev&S.M.Bogdanova.水库的热分层动态特性及其对富营养化过程的影响.保加利亚科学院水问题研究所,1999,10.10徐镜波等.电厂温排水对水库生态环境的影响.重庆环境科学,1992,14（4）:

343711贾海峰等.水库调度和营养物消减关系的探讨.环境科学,2001,22（4）:

104107.12王朝晖等.环境条件对水网藻生长的影响.应用生态学报,1999,10（3）:

345349.13王朝晖等.水网藻在不同环境条件下对氮磷的吸收能力.中国环境科学,1999,19（3）:

257261.14陈汉辉等.冬季水网藻对源水水质的净化作用.上海环境科学,2000,19

（2）:

7678.15李雪梅等.有效微生物群控制富营养化湖泊蓝藻的效应.中山大学学报（自然科学版）,2000,39

（1）:

8185.16孙刚等.中国湖泊渔业与富营养化的关系.东北师大学报（自然科学版）,1999,

（1）:

7478.17李维等.生物操纵法治理富营养化湖泊的细菌类群研究.云南大学学报（自然科学版）,1996,18

（2）:

131134.18田淑媛等.水生维管束植物处理污水及其综合利用.城市环境与城市动态,2000,13（6）:

5456.19梁威等.人工湿地对污水中氮磷的去除机制研究进展.环境科学动态,2000,（3）:

3237.20王国祥等.人工复合生态系统对太湖局部水域水质的净化作用.中国环境科学,1998,18（5）:

410414.21王国祥等.冬季水生高等植物对富营养化湖水的净化作用.中国环境科学,1999,19

（2）:

106109.22李文朝.富营养水体中常绿水生植被组建及净化效果研究.中国环境科学,1997,17

（1）:

5357.23宋祥甫等.浮床水稻对富营养化水体中氮磷的去除效果及规律研究.环境科学学报,1998,18（5）:

489494.（上接第59页）27李祚泳1用投影回归进行大气颗粒物的污染源解析1中国环境科学,1999,19（3）:

270272.28董淑萍,金祖亮,李玉琴等1北京地区大气颗粒物中硝基多环芳烃与多环芳烃的研究1环境科学学报,1989,9（3）:

308316.29孙韧,朱坦,白志鹏1大气颗粒物上多环芳烃的识别和源解析的进展1城市环境与城市生态,1997,10（3）:

273130MalderenHV,RojasCarlos,GrekenRV.CharacterizationofindividualgiantaerosolparticlesabovetheNorthSea.EnvironSciTechnol,1992,26（4）:

750756.31沙因,谷英梅,汪安璞等1用核子微探针进行单个大气颗粒物的分析1环境化学,1995,14（6）:

518523.32KoutraklsPetros,BriggsSusanLK,LeadererBrainP.SourceapportionmentofindooraerosolsinSuffolkandOnondagacounties,NewYork.EnvironSciTechnol,1992,26（3）:

521527.书讯新书面市欢迎订阅由重庆市环保局前任局长吉光树同志编著、中国环境科学出版社出版的环境保护的认识和实践和重庆出版社出版的环境保护小百科两书,已于2002年“六五”世界环境日前夕公开发行。

前者是作者以研究、探索和解决重庆市环境问题为背景所撰写的部分理论和实践性文章;后者是作者从身边的环境问题入手,介绍了环境保护的基本知识、方针政策、法律法规、重大事件,以及衣、食、住、用、行诸方面的环境保护和行为规范。

可供各级党政机关、企事业单位、大中学校的人员和环保工作者阅读和参考,也适用于各级各类学校教学和人员培训的参考。

欲订购此书的单位与个人,请直接与重庆市环境保护宣传教育中心联系。

联系电话:

67633860（传真）联系人:

田坤67634120赵莉67634457重庆环境工程设计研究所及重庆大学环评室承担:

11环境影响评价;21环境工程设计（废水、噪声、固废）;31ISO14000认证与咨询、环境规划管理。

地址:

重庆大学资源及环境学院电话:

02365111477,13808382596;E2mail:

waozft所长及主任:

王里奥联系人:

黄川67重庆环境科学24卷