水體富營養(yǎng)化狀況及防治措施分析.doc

水體富營養(yǎng)化狀況及防治措施分析柴琪瑤（浙江大學應(yīng)用生物科學 3100100127）摘要：本文通過介紹富營養(yǎng)化成因的兩種理論，解釋其產(chǎn)生的機理，并歸納水體富營養(yǎng)化形成的自然因素和人為因素，從五個方面闡述了水體富營養(yǎng)化對生態(tài)環(huán)境及其人類活動的影響與危害。爾后介紹了我國當前的水域富營養(yǎng)化情況，并根據(jù)實際情況從兩個方面總結(jié)并提出了合理建議。關(guān)鍵詞：水體 富營養(yǎng)化 成因 防治Abstract： This paper introduces two kinds of theory about the cause of eutrophication, explain its mechanism, and induce eutrophication formed by natural factors and human factors. It elaborates from five aspects that the water eutrophication has vital impact on ecological environment and human activity. Then it introduces the current eutrophication status at home. According to the actual situation, it puts forward some reasonable suggestions from two aspects.Key Word： Water; eutrophication; cause; control水體富營養(yǎng)化是指在人類活動的影響下，生物所需的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)大量進入湖泊、河口、海灣等緩流水體，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水質(zhì)惡化，魚類及其他生物大量死亡的現(xiàn)象。水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化現(xiàn)象時，浮游藻類大量繁殖，形成水華，這種現(xiàn)象在海洋中則叫做赤潮或紅潮。一、水體富營養(yǎng)化成因簡析自上世紀初開始, 水體富營養(yǎng)化問題引就起了國外部分生態(tài)學家、湖沼學家的注意, 并開始對其成因進行初步探索, 以便更加行之有效地治理富營養(yǎng)化的水體。由于富營養(yǎng)化的發(fā)生、發(fā)展包含一系列生物、化學和物理變化的過程,所以其演變過程十分復(fù)雜, 所涉及的學科多種多樣，以下就從幾個方面進行探討與歸納。（一） 富營養(yǎng)化成因的兩種理論水體富營養(yǎng)化的成因主要有兩種理論。一種是由荷蘭科學家馬丁肖頓在1997年6月在“磷酸鹽技術(shù)研討會”上提出的食物鏈理論。該理論認為，自然水域中存在水生食物鏈。如果浮游生物的數(shù)量減少或捕食能力降低，將使水藻生長量超過消耗量，平衡被打破，發(fā)生富營養(yǎng)化。另一種理論是近年來普遍為人們所接受的生命周期理論。它認為，含氮和含磷的化合物過多排入水體，破壞了原有的生態(tài)平衡，引起藻類大量繁殖，過多的消耗水中的氧，使魚類、浮游生物缺氧死亡，它們的尸體腐爛又造成水質(zhì)污染。從目前我國水體的富營養(yǎng)化狀況來看，富營養(yǎng)化產(chǎn)生的原因主要是用后者(生命周期理論)來解釋。 （二） 富營養(yǎng)化形成機理從化學角度講，水體中P/N含量指標分為：貧營養(yǎng)的水體P/N含量8/312 mg/m3，中營養(yǎng)20/500 mg/m3，富營養(yǎng)80/l 000 mg/m3。顯然，總氮、總磷等營養(yǎng)鹽只是發(fā)生富營養(yǎng)化的必要條件。其次還有碳、微量元素或維生素等。富營養(yǎng)化的發(fā)生和發(fā)展是水體的整個環(huán)境系統(tǒng)出現(xiàn)失衡，導致某種優(yōu)勢藻類大量生長繁殖的過程。從物理角度講，光照和溫度是影響藻類生長的最重要的物理因子。水溫在2530時，最可能發(fā)生富營養(yǎng)化。藻類為中溫性微生物，在夏季、無風且陽光充足時繁殖得很快。有了適宜的光照和溫度，在N、P和水中營養(yǎng)鹽不過剩的情況下，也能促進藻類大量繁殖，可能造成富營養(yǎng)化。從生物學角度講，水體界面中的水生動植物、浮游生物、微生物及其外界環(huán)境構(gòu)成水生生態(tài)系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)穩(wěn)定、流暢的循環(huán)和能量流動是生態(tài)系統(tǒng)協(xié)調(diào)與平衡的關(guān)鍵，營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)是系統(tǒng)平衡運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)。當水體中營養(yǎng)物質(zhì)過剩時，湖體濁度增加，使水生植物進行光合作用所能利用的光能總量減少，部分藻類(特別是藍藻)由于在光能利用上占有優(yōu)勢而形成優(yōu)勢種群，從而擾亂了湖泊內(nèi)食物鏈的循環(huán)。(三) 富營養(yǎng)化形成因素根據(jù)導致水體富營養(yǎng)化的對象來看，我們可以劃分為自然因素和認為因素兩大類進行概括和剖析。從自然因素上看，發(fā)生、發(fā)展、衰老、死亡是湖泊隨處環(huán)境的變遷必然要經(jīng)歷的過程，富營養(yǎng)化是湖泊演化過程中的一種自然現(xiàn)象。隨著時間的推移和環(huán)境的變化，動植物死亡后的機體沉積在湖底，積累形成底泥沉積物，而殘存的動植物殘體不斷分解，由此釋放出的營養(yǎng)物質(zhì)又被新的生物體所吸收。因此，富營養(yǎng)化是天然水體普遍存在的現(xiàn)象。但是在沒有人為因素影響的水體中，富營養(yǎng)化的進程是非常緩慢的，即使生態(tài)系統(tǒng)不夠完善，仍需至少幾百年才能出現(xiàn)。從人為因素上看，在現(xiàn)代文明社會日益加劇的人類活動的影響下，湖泊富營養(yǎng)化過程已鮮明地加上人為作用的烙印。例如，在我國，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對化肥的利用率僅有30-50，大量氮、磷成分隨農(nóng)田徑流進入到水體中，成為水體富營養(yǎng)化最主要的污染源之一。在城市中，大量修建不透水地面，促成大流量的城市徑流，攜帶著生活垃圾、生活污水及某些工業(yè)廢水中的氮、磷等營養(yǎng)鹽，進入河湖并造成水體污染。二、水體富營養(yǎng)化的影響與危害其一，水域生態(tài)平衡將受破壞。處于富營養(yǎng)化的水體, 正常的生態(tài)平衡遭到破壞, 水體溶解氧量下降, 水質(zhì)惡化, 魚類及其他生物大量死亡, 最終發(fā)展為沼澤、濕地等。這種生物種類演替會導致水生生物的穩(wěn)定性和多樣性降低，破壞了湖泊生態(tài)平衡。其二，影響水體的溶解氧。水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象出現(xiàn)后，會阻礙水體的自然得到補充氧，漂浮在水面上的藻類會使陽光不能穿透射到水中，減少光合作用對氧的釋放。同時，藻類的呼吸作用和水生生物的尸體分解也會消耗溶解氧，使水中溶解氧下降，水體將由飽和氧狀態(tài)轉(zhuǎn)變到不飽和甚至缺氧狀態(tài)。其三，對水體產(chǎn)生毒化作用。富營養(yǎng)化使水體中有機質(zhì)增加, 病原菌孳生, 并產(chǎn)生有害的藻毒素。處于富營養(yǎng)化狀態(tài)的水體作為供水水源時, 會增加水處理費用、降低處理效果和產(chǎn)水量等。有毒物質(zhì)進入水體后，危及飲用水的安全，有害人體健康。其四，降低水體的透明度。富營養(yǎng)化水體中的藍、綠藻類大量繁殖,這些水藻浮在湖水表面，形成一層“綠色浮渣”，致使水體色度增加、水質(zhì)渾濁、透明度降低,湖水感官性狀大大下降, 污染居住環(huán)境, 喪失水體美學價值。其五，導致水體氣味惡化。水體發(fā)生富營養(yǎng)化，使水體中藍藻等瘋長，水生生態(tài)平衡遭到破壞，大量的水生動植物死亡，死亡的水生生物在微生物作用下，可以在厭氧條件下分解產(chǎn)生硫化氫臭氣；另外還有一些藻類能夠散發(fā)出腥味異臭。難聞臭味向湖泊四周的空氣擴散，直接影響、煩擾人們的正常生活。三、當前我國水體富營養(yǎng)化狀況我國是一個湖泊較多的國家，面積大于1km2的湖泊有2305個，湖泊總面積為71787km2，總蓄水量7088億m3，其中淡水貯水量為2261m3，占湖泊貯水總量的31.9%，而全國有50%的飲用水來自湖泊和水庫。隨著現(xiàn)代經(jīng)濟的迅速發(fā)展，農(nóng)業(yè)技術(shù)的進步，人類的生活和生產(chǎn)活動明顯地加快了水體的富營養(yǎng)化進程。根據(jù)20世紀80年代后期與90年代前期的調(diào)查結(jié)果，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)。其中，在國家重點控制的湖（庫）中，太湖、滇池和巢湖水質(zhì)均為劣類，主要污染指標為總氮和總磷，太湖和巢湖都處于中度富營養(yǎng)狀態(tài)；而在國家重點控制的大型淡水湖泊中，洱海和鄱陽湖屬中度營養(yǎng)狀態(tài)，南四湖和洪澤湖為輕度富營養(yǎng)，鏡泊湖和洞庭湖處于中度富營養(yǎng)狀態(tài)，由此可見，我國著名的五大淡水湖泊都處于輕度或者中度的富營養(yǎng)化狀態(tài)。四、防治措施及建議水體富營養(yǎng)化的防治是一個浩大而具有挑戰(zhàn)的過程。總結(jié)國內(nèi)外今年來分析研究富營養(yǎng)化治理手段的教訓與經(jīng)驗，將對于以后的整治工作具有借鑒意義。目前國內(nèi)外主要從控制外源性營養(yǎng)物質(zhì)和內(nèi)源性營養(yǎng)物質(zhì)負荷這兩方面來控制湖泊的富營養(yǎng)化。（一）控制外源性污染物質(zhì)根據(jù)國內(nèi)外湖泊污染和富營養(yǎng)化控制的經(jīng)驗，減少外源性污染物質(zhì)尤其是營養(yǎng)物質(zhì)進入湖泊，是控制湖泊富營養(yǎng)化的關(guān)鍵措施，控制外源性氮、磷輸入仍是湖泊富營養(yǎng)化治理的重點。而控制外源性營養(yǎng)物質(zhì)的輸入主要從點源和面源兩個方面進行排放污染控制。其一，控制點源污染?？梢愿鶕?jù)污染源排放的途徑和特點，因地制宜地采取集中處理和分散處理相結(jié)合的方式，對生活污水進行脫氮、除磷工藝，提高氮和磷等營養(yǎng)物質(zhì)的去除率。而對湖（庫）流域地區(qū)排放氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)的工業(yè)污染源，應(yīng)采用先進生產(chǎn)工藝和技術(shù)，提高水的循環(huán)利用率，減少生產(chǎn)過程產(chǎn)生的污水量和污染物負荷。其二，控制面源污染。面源沒有固定的集中發(fā)生源，污染物的遷移轉(zhuǎn)化在時間和空間上有不確定性和不連續(xù)性，其性質(zhì)和污染負荷受氣候、地形、地貌、土壤、植被以及人為活動等因素的綜合影響。面源污染主要來自農(nóng)牧地區(qū)地表徑流、城鎮(zhèn)地表徑流、林區(qū)地表徑流、以及大氣降塵、降水等。（二）減少內(nèi)源性營養(yǎng)物質(zhì)負荷控制外源性營養(yǎng)物質(zhì)后，在入湖營養(yǎng)鹽負荷減少或完全截污的情況下，富含營養(yǎng)物質(zhì)的底泥在一定條件下還是會釋放出氮磷，維持湖水中的高營養(yǎng)鹽濃度，成為湖泊富營養(yǎng)化的主導因子。這時可利用物理、化學或生物方法凈化湖水且能使底泥穩(wěn)定。一是采用物理方法。采取一些工程性措施，比如挖掘底泥沉積物，進行水體深層曝氣，注水沖稀以及在底泥表面敷設(shè)塑料等。挖掘底泥，可減少甚至消除潛在性內(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)，有利于控制底泥中磷的釋放。二是采用化學方法。化學方法就是向水體添加諸如絮凝劑之類的化學藥劑，通過凝聚作用來減少水體中的N和P， 如可以先利用一些殺藻劑殺死湖泊中的藻類，再盡快地打撈出死亡的藻類植物進行再利用，然后投加合適的化學藥品去除死藻釋放的含磷物質(zhì)。三是采用生物方法。生物方法是利用水生生物的生命活動，對水中的N和P營養(yǎng)物質(zhì)及其他污染物進行遷移、轉(zhuǎn)化、降解和代謝，從而使水體得到凈化的方法。常見的方法是生物浮床和人工濕地等。五、結(jié)語我國水體的富營養(yǎng)化污染問題，其實質(zhì)主要是元素N和P的富集造成的，而其根源是由于長期以來，我國城市和農(nóng)村之間的物質(zhì)循環(huán)始終是單方向運動的結(jié)果。要想從根本上解決我國水體富營養(yǎng)化污染問題，必須從污染源頭治理，并依賴我國城鄉(xiāng)農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)。因此必須堅持科學發(fā)展觀，應(yīng)用生態(tài)學原理，根據(jù)城鄉(xiāng)物質(zhì)生產(chǎn)與消費的關(guān)系，以及生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的特點，通過農(nóng)業(yè)植被、城市園林和低產(chǎn)林改造等措施，盡快實現(xiàn)我國城鄉(xiāng)物質(zhì)的雙向良性循環(huán)，最終徹底改善我國城鄉(xiāng)環(huán)境質(zhì)量，真正實現(xiàn)經(jīng)濟和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。參考文獻1程麗巍，許海，陳銘達，等水體富營養(yǎng)化成因及其防治措施研究進展J環(huán)境保護科學，2007，33(1)：18212馬蕊，林英，牛翠娟，等淡水水域富營養(yǎng)化及其治理J生物學通報，2003，38(11)：593黃沈發(fā)，陳長虹，賀軍峰，等黃浦江上游匯水區(qū)畜禽業(yè)污染及其防治對策J上海環(huán)境科學，1994，13(5)：484李振，陳玉林水產(chǎn)養(yǎng)殖中水體污染的營養(yǎng)控制措施J廣東飼料，2004，13(2)：41425梁靜靜.湖泊富營養(yǎng)化的成因及防治措施J.