水體富營(yíng)養(yǎng)化污染現(xiàn)狀及防治對(duì)策

　　摘 要：城市的水體污染，導(dǎo)致城市景觀質(zhì)量下降，嚴(yán)重影響了居民的身體健康。而在這些被污染的水體中，主要都是由于類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展必不可少的重要自然資源之一。但是，目前我國(guó)大部分淡水湖泊及城市景觀河流受到了不同人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)而引起的人為富營(yíng)養(yǎng)化。所以，使用合理有效的方法恢復(fù)景觀水體的生態(tài)系統(tǒng)，已至關(guān)重要。

　　關(guān)鍵詞：水體;富營(yíng)養(yǎng)化;防治措施

　　一、我國(guó)的富營(yíng)養(yǎng)化污染現(xiàn)狀

　　據(jù)國(guó)家環(huán)�？偩钟嘘P(guān)部門公布的資料，我國(guó)的河流、河段已有近四分之一因污染不能滿足灌溉用水的應(yīng)用要求(這是我國(guó)最低一類的水質(zhì)要求);全國(guó)湖泊約有75%的水域受到顯著富營(yíng)養(yǎng)化污染，主要淡水湖泊如滇池、巢湖、太湖等富營(yíng)養(yǎng)化非常嚴(yán)重，有些水域已經(jīng)喪失水體功能;我國(guó)近海海域受到嚴(yán)重陸源污染，赤潮的爆發(fā)頻率不斷增加;本文中著重考慮的城市水體污染亦很嚴(yán)重，我國(guó)10%的城市地下水水質(zhì)日趨惡化，在118座接受調(diào)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(yán)重污染。根據(jù)全國(guó)水環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)2000年的水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料和國(guó)家《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-88)，對(duì)全國(guó)九大流域片的700多條河流的水質(zhì)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。在評(píng)價(jià)的11.4萬(wàn)km河長(zhǎng)中，Ⅰ類水占4.9%，Ⅱ類水占24.0%，Ⅲ類水占29.8%，Ⅳ類水占16.1%，Ⅴ類水占8.1%，劣Ⅴ類水占17.1%。枯、豐水期水質(zhì)變化不大。

　　以天津市而言，該地區(qū)水污染嚴(yán)重，甚至達(dá)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(kù)的，導(dǎo)致水體水質(zhì)差，水中氮磷等物質(zhì)含量超標(biāo)，危害極大。南開(kāi)大學(xué)的佟玉潔等人在《天津津河營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)及防治對(duì)策》中評(píng)價(jià)津河的富營(yíng)養(yǎng)化總體水平已達(dá)到中――富營(yíng)養(yǎng)化。

　　同時(shí)，由于近幾年來(lái)在天津渤海灣于水中無(wú)機(jī)氮，無(wú)機(jī)磷，化學(xué)耗氧量等指標(biāo)嚴(yán)重超標(biāo)，導(dǎo)致近海地區(qū)多次發(fā)生赤潮現(xiàn)象，不僅破壞了生態(tài)環(huán)境，同時(shí)也造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

　　二、富營(yíng)養(yǎng)化定義及其危害

　　水體中植物所需的營(yíng)養(yǎng)成分，如氮，磷等，不斷補(bǔ)給至過(guò)量積聚，致使水體營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩的現(xiàn)象叫做“富營(yíng)養(yǎng)化”。水體富營(yíng)養(yǎng)化的結(jié)果會(huì)導(dǎo)致以藻類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。藻類的呼吸作用，和藻類死亡被需氧微生物分解都需要氧氣，導(dǎo)致水體中的溶解氧含量大大降低，使水體長(zhǎng)期處于缺氧狀態(tài)中，造成魚(yú)類等水生生物的死亡，水質(zhì)渾濁發(fā)臭等眾多不良后果。對(duì)人類工業(yè)，生活，灌溉用水都有不利影響。因富營(yíng)養(yǎng)化水中含有硝酸鹽和亞硝酸鹽，人畜長(zhǎng)期飲用這些物質(zhì)含量超過(guò)一定標(biāo)準(zhǔn)的水，也會(huì)中毒致病。

　　富營(yíng)養(yǎng)化本身是一個(gè)自然過(guò)程，但因?yàn)槿祟惿鐣?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(yǎng)化這一過(guò)程。則這樣的富營(yíng)養(yǎng)化稱為人為富營(yíng)養(yǎng)化。

　　三、富營(yíng)養(yǎng)化指標(biāo)

　　目前，水體富營(yíng)養(yǎng)化采用的一般指標(biāo)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(xì)菌總數(shù)每毫升超過(guò)10萬(wàn)個(gè)，表征藻類數(shù)量的葉綠素-a含量大于10μg/L。

　　四、水體中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的來(lái)源

　　水體中過(guò)量的氮磷主要來(lái)源與農(nóng)業(yè)肥料，農(nóng)業(yè)廢棄物和生活污水。

　　氮源方面，農(nóng)田徑流所攜帶的大量氨氮和硝酸鹽氮進(jìn)入水體，會(huì)導(dǎo)致藻類繁殖破壞水質(zhì)。最新研究表明，生活污水中人類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(yǎng)化現(xiàn)象的發(fā)生。

　　磷源方面，同樣也由肥料，生活污水等原因?qū)е�，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(diào)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(tǒng)遭到嚴(yán)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(hù)層作用無(wú)法參與水體的混合作用，但是當(dāng)發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化時(shí)，水中的含氧量急劇減少，保護(hù)層消失，磷酸鹽則又被釋入水中。可見(jiàn)，水體生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)是個(gè)長(zhǎng)期且復(fù)雜的過(guò)程。

　　五、富營(yíng)養(yǎng)化防治對(duì)策

　　富營(yíng)養(yǎng)化的防治可分別根據(jù)外源性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和內(nèi)源性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)控制：

　　1.外源性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸入的控制。絕大多數(shù)水體富營(yíng)養(yǎng)化主要是人為性富營(yíng)養(yǎng)化造成的，即有外部氮磷物質(zhì)輸入水體。如果減少或者截?cái)嗤獠枯斎氲臓I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，就使水體失去了營(yíng)養(yǎng)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(yǎng)物質(zhì)的輸入入手，盡量減少或切斷營(yíng)養(yǎng)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(jiān)測(cè)排入水體的廢水和污水中的氮、磷濃度，計(jì)算出年排放的氮、磷總量，為實(shí)施控制外源性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的措施提供可靠的科學(xué)依據(jù)。在城市污水方面，應(yīng)大力提倡不含磷的洗滌劑，從而減少外源性物質(zhì)向內(nèi)源性物質(zhì)轉(zhuǎn)變的可能性。許多國(guó)家都出臺(tái)了禁止或限制含磷洗滌劑的政策，我國(guó)在部分城市也有類似措施。

　　2.內(nèi)源性營(yíng)養(yǎng)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(yǎng)物質(zhì)，在水體分布中是十分復(fù)雜的。營(yíng)養(yǎng)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(hù)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(yǎng)物質(zhì)直接進(jìn)入水體溶解與水中。由上述可知，減少內(nèi)源性營(yíng)養(yǎng)物負(fù)荷，有效地控制湖泊內(nèi)部磷富集，應(yīng)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(fù)三種：

　　(1)物理方法。主要針對(duì)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(shè)塑料等。挖掘底泥，可減少以至消除潛在性內(nèi)部污染源;深層曝氣，可定期或不定期采取人為湖底深層曝氣而補(bǔ)充氧，使水與底泥界面之間不出現(xiàn)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(yǎng)物質(zhì)濃度的作用。物理方法的缺點(diǎn)是成本高、不經(jīng)濟(jì)，不能從根本上排除營(yíng)養(yǎng)成分對(duì)藻類的刺激作用。比如曝氣增氧設(shè)備，要求動(dòng)力大、費(fèi)用高，對(duì)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(shè)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�中的有效氮磷濃度而利于藻類的增殖等。

　　(2)化學(xué)方法。這是一類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。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(yīng)該將被殺死的藻類及時(shí)撈出，或者再投加適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)藥品，將藻類腐爛分解釋放出的磷酸鹽沉降。在實(shí)際運(yùn)用中，仍發(fā)現(xiàn)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(xiàn)，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(duì)藻類有抑制性，對(duì)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(xiàn)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(xiàn)。此外，現(xiàn)階段的清殺藥物對(duì)藻類并無(wú)選擇性，在殺死微囊藻水華的同時(shí)，也殺死了其他藻類，污染了水體。實(shí)驗(yàn)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(dǎo)致魚(yú)類死亡，使用上存在一定的安全隱患。另外，對(duì)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(fèi)用較高，效果難以保證;一旦殺藻劑被分解或被稀釋，藻類很快會(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(yǎng)物質(zhì)，并抑制藻類過(guò)量繁殖，建立生態(tài)平衡系統(tǒng)，如采用景觀生態(tài)浮床種植美人蕉、插種水葫蘆、安裝生物柵等。目前，有些國(guó)家開(kāi)始試驗(yàn)用大型水生植物污水處理系統(tǒng)凈化富營(yíng)養(yǎng)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、破銅錢等許多種類，可根據(jù)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(qū)微生物共生，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，凈化污水。經(jīng)過(guò)植物直接吸收、微生物轉(zhuǎn)化、物理吸附和沉降作用除去氮、磷和懸浮顆粒，同時(shí)對(duì)重金屬分子也有降解效果。水生植物一般生長(zhǎng)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(dú)特的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。這是目前國(guó)內(nèi)外治理湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化的重要措施。

　　此外，還有養(yǎng)魚(yú)除藻等措施。例如，近年來(lái)，有些國(guó)家采用生物控制的措施控制水體富營(yíng)養(yǎng)化，也收到了比較明顯的效果。例如德國(guó)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)顯著減少，而浮游動(dòng)物(如水蚤類)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(xì)菌減少，氧氣平衡的水深分布狀況改善。但也發(fā)現(xiàn)，浮游植物種群有所改變，藍(lán)綠藻生長(zhǎng)量比例增高，因?yàn)樗鼈儾荒鼙桓∮蝿?dòng)物捕食，為此可以放鰱魚(yú)來(lái)控制這種藻類的生長(zhǎng)。

　　隨著水體富營(yíng)養(yǎng)化的日益嚴(yán)重，單一的防治對(duì)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(yǎng)化防治的發(fā)展趨勢(shì)。

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