水體富營養(yǎng)化與防治精編版

1、 4 4 水體富營養(yǎng)化成因及防治技術(shù) 水體富營養(yǎng)化(eutrophication)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(jìn)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。 發(fā)生在海域時叫赤潮發(fā)生在湖泊時叫水華 什么是富營養(yǎng)化 富營養(yǎng)化危害富營養(yǎng)化危害 富營養(yǎng)化的危害很大，影響深遠(yuǎn)，不僅在經(jīng)濟(jì)上造成損失， 而且危害人類健康。具體說來，有以下幾點： 使水味變得腥臭難聞。 降低水體透明度。 向水體釋放有毒物質(zhì)。 消耗水體的溶解氧。 影響供水水質(zhì)并增加制水成本。 造成對水生生態(tài)、漁業(yè)、水環(huán)境質(zhì)量的影響。 1

2、 使水味變得腥臭難聞 在富營養(yǎng)狀態(tài)的水體中生長著很多藻類，其中 有一些藻類能夠散發(fā)出腥味異臭。藻類散發(fā)出這種腥臭， 向湖泊四周的空氣擴(kuò)散，直接影響、煩擾人們的正常生活， 給人以不舒適感覺，同時，這種腥臭味也使水味難聞，大 大降低了水質(zhì)質(zhì)量。 2 降低水體的透明度 在富營養(yǎng)水體中，生長著以藍(lán)藻、綠藻為優(yōu)勢 種類的大量水藻。這些水藻浮在湖水表面，形成一層 “綠 色浮渣”，使水質(zhì)變得渾濁，透明度明顯降低，富營養(yǎng)嚴(yán) 重的水質(zhì)透明度僅有0.2米，湖水感官性狀大大下降。 富營養(yǎng)化危害富營養(yǎng)化危害 3 影響水體的溶解氧 富營養(yǎng)湖泊的表層，藻類可以獲得充足的陽光，從空氣中 獲得足夠的二氧化碳進(jìn)行光合作用而放出

3、氧氣，因此表層水體有充足 的溶解氧。但是，在富營養(yǎng)湖泊深層，情況就不同，首先是表層的密 集藻類使陽光難以透射入湖泊深層，而且陽光在穿射過程中被藻類吸 收而衰減，所以深層水體的光合作用明顯受到限制而減弱，使溶解氧 來源減少。其次，湖泊藻類死亡后不斷向湖底沉積，不斷地腐爛分解， 也會消耗深層水體大量的溶解氧，嚴(yán)重時可能使深層水體的溶解氧消 耗殆盡而呈厭氧狀態(tài)，使得需氧生物難以生存。這種厭氧狀態(tài)，可以 觸發(fā)或者加速底泥積累的營養(yǎng)物質(zhì)的釋放，造成水體營養(yǎng)物質(zhì)的高負(fù) 荷，形成富營養(yǎng)水體的惡性循環(huán)。 4 向水體釋放有毒物質(zhì) 富營養(yǎng)對水質(zhì)的另一個影響是某些藻類能夠分泌、釋放有 毒性的物質(zhì)，有毒物質(zhì)進(jìn)入水體后

4、，若被牲畜飲入體內(nèi)，可引起牲畜 腸胃道炎癥，人若飲用也會發(fā)生消化道炎癥，有害人體健康。 5 影響供水水質(zhì)并增加制水成本 湖泊常常是生活飲用水和工業(yè)用水的供給水源。富營養(yǎng)水 體在作為供給水源時，會給制水廠帶來一系列問題。首先是在夏日高 溫藻類增殖旺盛的季節(jié)，過量的藻類會給制水廠在過濾過程中帶來障 礙，需要改善或增加過濾措施。其次，富營養(yǎng)水體由于缺氧而產(chǎn)生硫 化氫、甲烷和氨等有毒有害氣體，而且水藻產(chǎn)生的某些有毒的物質(zhì)， 在制水過程中，更增加了水處理的技術(shù)難度。既影響制水廠的出水率， 同時也加大了制水成本費用。 6 對水生生態(tài)的影響 在正常情況下，湖泊水體中各種生物都處于相對平衡的狀 態(tài)。但是，一旦

5、水體受到污染而呈現(xiàn)富營養(yǎng)狀態(tài)時，水體的這種正常 的生態(tài)平衡就會被擾亂，某些種類的生物明顯減少，而另外一些生物 種類則顯著增加。這種生物種類演替會導(dǎo)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。 富營養(yǎng)化成因富營養(yǎng)化成因 富營養(yǎng)化是在特定的化學(xué)、生物和物理因素都具備的條件 下發(fā)生的?？偟膩碚f，以下幾方面是造成水體富營養(yǎng)化的 具體原因： 1. 農(nóng)田化肥 2 .牲畜糞便 3 .污水灌溉 4.工業(yè)廢水排入水體 5.水體人工養(yǎng)殖 一 外源污染源外源污染源 1點源 工業(yè)廢水 城鎮(zhèn)生活污水 固體廢物處理場 2面源 l城鎮(zhèn)地表徑流 l農(nóng)牧區(qū)地表徑流 l礦區(qū)地表徑流 l大氣降塵 l大氣降水 l水體養(yǎng)殖投

6、鉺 l水面娛樂活動廢棄物 l水土流失及土地侵蝕 最小值定律與藻類增值 在光合作用中，藻類將水和空氣中的一部分二氧在光合作用中，藻類將水和空氣中的一部分二氧 化碳利用，合成有機(jī)物質(zhì)，同時放出氧氣。這個化碳利用，合成有機(jī)物質(zhì)，同時放出氧氣。這個 過程可以用下面的反應(yīng)式表述：過程可以用下面的反應(yīng)式表述： 2612622 666OOHCOHCO光照 在一個給定的水體，陽光照射通常是穩(wěn)定的，二氧化碳在一個給定的水體，陽光照射通常是穩(wěn)定的，二氧化碳 的供應(yīng)也是充分的。因此，對藻類增殖過程有著極其重的供應(yīng)也是充分的。因此，對藻類增殖過程有著極其重 要影響的因素，就是藻類所在的水環(huán)境中的營養(yǎng)物質(zhì)。要影響的因素

7、，就是藻類所在的水環(huán)境中的營養(yǎng)物質(zhì)。 利貝格曾于利貝格曾于1840年提出一個概念，即：植物生長取決于外界供給年提出一個概念，即：植物生長取決于外界供給 它所需要的養(yǎng)料中數(shù)量最少的那一種。世稱它所需要的養(yǎng)料中數(shù)量最少的那一種。世稱“利貝格最小值定利貝格最小值定 律律”。這一定律同樣適于藻類生長。這一定律同樣適于藻類生長。 斯托姆（斯托姆（Stumm)曾對藻類的化學(xué)成分進(jìn)行過分析研究。提出了曾對藻類的化學(xué)成分進(jìn)行過分析研究。提出了 藻類的藻類的“經(jīng)驗分子式經(jīng)驗分子式”：C106H263O110N16P。根據(jù)斯托姆經(jīng)驗分。根據(jù)斯托姆經(jīng)驗分 子式，可以計算出這些元素所占藻類分子量的重量百分比，磷在子式

8、，可以計算出這些元素所占藻類分子量的重量百分比，磷在 藻類分子量中所占的重量百分比最小，氮次之，氧所占的重量百藻類分子量中所占的重量百分比最小，氮次之，氧所占的重量百 分比最大。其次是碳，氫介乎其中。分比最大。其次是碳，氫介乎其中。 國際湖中學(xué)會會長、加拿大湖沼研究中心高級研究員瓦倫泰因博國際湖中學(xué)會會長、加拿大湖沼研究中心高級研究員瓦倫泰因博 士（士（J.Vallentyne）研究了淡水湖泊水生植物的平均化學(xué)元素的）研究了淡水湖泊水生植物的平均化學(xué)元素的 組成后發(fā)現(xiàn)，在有植物生長的水環(huán)境中，磷和氮的含量最低。他組成后發(fā)現(xiàn)，在有植物生長的水環(huán)境中，磷和氮的含量最低。他 認(rèn)為磷和氮是限制水生植物

9、生產(chǎn)量的最主要的營養(yǎng)元素。認(rèn)為磷和氮是限制水生植物生產(chǎn)量的最主要的營養(yǎng)元素。 從斯托姆藻類經(jīng)驗分子式的化學(xué)元素組成百分比的計算和瓦倫泰從斯托姆藻類經(jīng)驗分子式的化學(xué)元素組成百分比的計算和瓦倫泰 因博士對淡水湖泊水生植物化學(xué)元素的比價以及加拿大湖泊實驗因博士對淡水湖泊水生植物化學(xué)元素的比價以及加拿大湖泊實驗 結(jié)果，都說明了：磷和氮，特別是磷控制著湖泊藻類的增殖，是結(jié)果，都說明了：磷和氮，特別是磷控制著湖泊藻類的增殖，是 藻類生長的主要限制因素。藻類生長的主要限制因素。 丹麥湖泊水質(zhì)富營養(yǎng)化研究專家捷爾吉森博士指出：在熱帶一丹麥湖泊水質(zhì)富營養(yǎng)化研究專家捷爾吉森博士指出：在熱帶一 些湖泊，例如非洲東部

10、的一些湖泊的富營養(yǎng)化，則表現(xiàn)出氮是些湖泊，例如非洲東部的一些湖泊的富營養(yǎng)化，則表現(xiàn)出氮是 最主要限制因素。在可能是這些地區(qū)的土地廣泛受到侵蝕而導(dǎo)最主要限制因素。在可能是這些地區(qū)的土地廣泛受到侵蝕而導(dǎo) 致土壤中的氮受到破壞的結(jié)果，或者這些湖泊通過脫氮過程而致土壤中的氮受到破壞的結(jié)果，或者這些湖泊通過脫氮過程而 使硝酸鹽變成氮而損失掉，從而明顯地降低了湖泊硝酸鹽的含使硝酸鹽變成氮而損失掉，從而明顯地降低了湖泊硝酸鹽的含 量。量。 實際上，現(xiàn)在氮元素已成為某些湖泊富營養(yǎng)化的主要限制因素。實際上，現(xiàn)在氮元素已成為某些湖泊富營養(yǎng)化的主要限制因素。 因為藻類所需要的氮濃度比所需要的磷濃度要高因為藻類所需要

11、的氮濃度比所需要的磷濃度要高4-10倍，而現(xiàn)倍，而現(xiàn) 在排放的污水中的氮濃度僅比磷濃度高出在排放的污水中的氮濃度僅比磷濃度高出3倍左右，難以滿足倍左右，難以滿足 藻類生長的需要。加之脫氧作用使得一部分硝酸鹽變成氮氣而藻類生長的需要。加之脫氧作用使得一部分硝酸鹽變成氮氣而 損失掉，降低了湖水中硝酸鹽的濃度，限制了藻類增殖過程。損失掉，降低了湖水中硝酸鹽的濃度，限制了藻類增殖過程。 自然界的很多現(xiàn)象常常是相互聯(lián)系而非常微妙的。當(dāng)硝酸鹽濃自然界的很多現(xiàn)象常常是相互聯(lián)系而非常微妙的。當(dāng)硝酸鹽濃 度低時，湖水中的一部分藻類如藍(lán)藻、綠藻，卻能夠利用天氣度低時，湖水中的一部分藻類如藍(lán)藻、綠藻，卻能夠利用天氣

12、 中的氮通過固氮作用而彌補(bǔ)硝酸鹽濃度低的不足，因此藻類增中的氮通過固氮作用而彌補(bǔ)硝酸鹽濃度低的不足，因此藻類增 殖過程仍然照常進(jìn)行。所以，和磷元素相比，氮作為湖泊水質(zhì)殖過程仍然照常進(jìn)行。所以，和磷元素相比，氮作為湖泊水質(zhì) 富營養(yǎng)化的限制因素，處于次要地位。富營養(yǎng)化的限制因素，處于次要地位。 藻類固氮作用與氮循環(huán) 所謂固氮作用或者固氮過程，按照生物學(xué)的觀點，我們可以將其定義為：生所謂固氮作用或者固氮過程，按照生物學(xué)的觀點，我們可以將其定義為：生 物體僅僅以氮氣作為氮的來源而生長的生物學(xué)過程。如果從生物化學(xué)的角度，物體僅僅以氮氣作為氮的來源而生長的生物學(xué)過程。如果從生物化學(xué)的角度， 我們可以將固氮

13、作用定義為：氮氣分子中穩(wěn)定的三價鍵被生物酶徹底裂解而我們可以將固氮作用定義為：氮氣分子中穩(wěn)定的三價鍵被生物酶徹底裂解而 被生物利用的能量反應(yīng)。被生物利用的能量反應(yīng)。 亞硝化細(xì)菌 大氣中的氮 （N2） 固氮細(xì)菌 藍(lán)藻，雷電作用 反硝化細(xì)菌 硝酸鹽氮 （NO3-） 沉淀損失 蛋白質(zhì)合成 食物鏈 氨化作用 （細(xì)菌，真菌） 氨（NH3） 火山爆發(fā) 亞硝酸鹽 NO2- 硝化細(xì)菌 氮循環(huán)示意圖氮循環(huán)示意圖 生物合成蛋白質(zhì)需要吸生物合成蛋白質(zhì)需要吸 收硝酸鹽和氮，而固氮收硝酸鹽和氮，而固氮 細(xì)菌和藍(lán)藻則可以從大細(xì)菌和藍(lán)藻則可以從大 氣中進(jìn)行固氮作用而生氣中進(jìn)行固氮作用而生 成硝酸鹽，而細(xì)菌和真成硝酸鹽，而細(xì)

14、菌和真 菌可以將食物鏈中各種菌可以將食物鏈中各種 生物排泄物腐爛分解生生物排泄物腐爛分解生 成氮，滿足蛋白質(zhì)合成成氮，滿足蛋白質(zhì)合成 的需求。反硝化細(xì)菌則的需求。反硝化細(xì)菌則 把硝酸鹽轉(zhuǎn)變成分子氮，把硝酸鹽轉(zhuǎn)變成分子氮， 使得氮重新回到大氣中。使得氮重新回到大氣中。 因此，控制氮供給源，因此，控制氮供給源， 對于富營養(yǎng)化湖泊來說，對于富營養(yǎng)化湖泊來說， 是非常困難的。是非常困難的。 磷元素和藻類增殖 磷主要來源于磷酸鹽礦、動物糞便以及化石等天然磷酸鹽沉磷主要來源于磷酸鹽礦、動物糞便以及化石等天然磷酸鹽沉 積物。積物。 在富營養(yǎng)化湖泊水體中，磷以各種形態(tài)存在于藻類細(xì)胞之中。在富營養(yǎng)化湖泊水體中，

15、磷以各種形態(tài)存在于藻類細(xì)胞之中。 磷酸鹽類是核酸的主要組成成分，磷酸鹽也存在于三磷酸腺磷酸鹽類是核酸的主要組成成分，磷酸鹽也存在于三磷酸腺 苷（苷（ATP) )這樣的具有很高能量的物質(zhì)中。目前，對化合態(tài)的這樣的具有很高能量的物質(zhì)中。目前，對化合態(tài)的 磷是否適合于藻類吸收還缺乏確切的證據(jù)。但是，對于離子磷是否適合于藻類吸收還缺乏確切的證據(jù)。但是，對于離子 態(tài)的正磷酸鹽是水生植物吸收的最主要的形式這一事實已經(jīng)態(tài)的正磷酸鹽是水生植物吸收的最主要的形式這一事實已經(jīng) 清楚。有機(jī)磷化合物被藻類直接吸收利用的問題，國內(nèi)外對清楚。有機(jī)磷化合物被藻類直接吸收利用的問題，國內(nèi)外對 此研究頗多，現(xiàn)在已經(jīng)初步揭示，微

16、生物利用體內(nèi)的酶，將此研究頗多，現(xiàn)在已經(jīng)初步揭示，微生物利用體內(nèi)的酶，將 磷酸根（磷酸根（PO43-）從有機(jī)磷分子中分解出來，或者通過釋放胞）從有機(jī)磷分子中分解出來，或者通過釋放胞 外酶的方式來加速這一分解過程。外酶的方式來加速這一分解過程。 在湖泊的水體中，磷的存在形式與湖水的在湖泊的水體中，磷的存在形式與湖水的PHPH值有著直接的密值有著直接的密 切關(guān)系。當(dāng)湖水切關(guān)系。當(dāng)湖水PH值在值在3-7的范圍時，磷主要以的范圍時，磷主要以H2PO4-形式形式 存在；而當(dāng)湖水存在；而當(dāng)湖水PH值在值在8-12時，則主要的形態(tài)為時，則主要的形態(tài)為HPO42-。 磷濃度對藻類生長速率的影響，通過研究現(xiàn)已知

17、道：磷濃度對藻類生長速率的影響，通過研究現(xiàn)已知道： 磷的吸收與細(xì)胞生長兩者之間并不是直接相關(guān)的。磷的吸收與細(xì)胞生長兩者之間并不是直接相關(guān)的。 當(dāng)磷在直接需要過剩時，磷便在藻類細(xì)胞內(nèi)貯存起當(dāng)磷在直接需要過剩時，磷便在藻類細(xì)胞內(nèi)貯存起 來，因此，這時候的磷營養(yǎng)物質(zhì)吸收可能只發(fā)生細(xì)來，因此，這時候的磷營養(yǎng)物質(zhì)吸收可能只發(fā)生細(xì) 胞生物量的少量增加；相反，當(dāng)貯備的磷被利用時，胞生物量的少量增加；相反，當(dāng)貯備的磷被利用時， 藻類生長可能只伴隨少量的磷吸收，甚至不吸收磷。藻類生長可能只伴隨少量的磷吸收，甚至不吸收磷。 許多環(huán)境因素影響磷濃度的變化而在藻類生物量中許多環(huán)境因素影響磷濃度的變化而在藻類生物量中

18、表現(xiàn)出來。當(dāng)環(huán)境中供給的磷的總量減少時，則水表現(xiàn)出來。當(dāng)環(huán)境中供給的磷的總量減少時，則水 體中的磷濃度減低。影響種類體中的磷濃度減低。影響種類 特定特定 生長速率，接生長速率，接 著便影響到整個生長速率。磷濃度由于被藻類吸收著便影響到整個生長速率。磷濃度由于被藻類吸收 而逐漸降低，結(jié)果，磷的總量也逐漸減少，從而最而逐漸降低，結(jié)果，磷的總量也逐漸減少，從而最 終限制了生物量，甚至磷最后被耗盡。相反，當(dāng)環(huán)終限制了生物量，甚至磷最后被耗盡。相反，當(dāng)環(huán) 境中連續(xù)不斷地增加磷的供應(yīng)時，則發(fā)生與上述相境中連續(xù)不斷地增加磷的供應(yīng)時，則發(fā)生與上述相 反的過程使得藻類得以大量地迅速地增殖。弄清楚反的過程使得藻類

19、得以大量地迅速地增殖。弄清楚 這種關(guān)系，這對于在后述的富營養(yǎng)化控制研究中是這種關(guān)系，這對于在后述的富營養(yǎng)化控制研究中是 很必要的。很必要的。 藻類的生長變化關(guān)系藻類的生長變化關(guān)系 )( p kp p k kc dt dc 邁克利斯梅特（邁克利斯梅特（MichaeIis-Menten） 營養(yǎng)物質(zhì)吸收公式營養(yǎng)物質(zhì)吸收公式 式中的式中的k k值，包括了光照和其他營養(yǎng)物質(zhì)的影響，因值，包括了光照和其他營養(yǎng)物質(zhì)的影響，因 為藻類需要光照以便進(jìn)行光合作用，而光在穿過湖表為藻類需要光照以便進(jìn)行光合作用，而光在穿過湖表 面稠密的藻類的水層時，很容易被吸收而衰減，因而面稠密的藻類的水層時，很容易被吸收而衰減，因

20、而 水體從表層向深層的光合作用依次遞減，釋放氧的能水體從表層向深層的光合作用依次遞減，釋放氧的能 力也隨之依次減弱。力也隨之依次減弱。 磷循環(huán) 磷酸鹽巖磷酸鹽巖 鳥糞沉積鳥糞沉積 化石骨沉積化石骨沉積 侵蝕采掘侵蝕采掘 海鳥、魚類海鳥、魚類 淺海淤泥淺海淤泥 溶解性磷酸鹽溶解性磷酸鹽 原生質(zhì)合成原生質(zhì)合成 食物鏈?zhǔn)澄镦?磷酸鹽細(xì)菌磷酸鹽細(xì)菌 沉入海底而損失沉入海底而損失 經(jīng)過開采礦藏、土地開發(fā)以及土壤侵蝕，儲藏在地球表層的磷進(jìn)入到水循環(huán)和食經(jīng)過開采礦藏、土地開發(fā)以及土壤侵蝕，儲藏在地球表層的磷進(jìn)入到水循環(huán)和食 物鏈。而后，經(jīng)過各種環(huán)節(jié)和渠道最終沉入海底，實現(xiàn)短期的磷循環(huán)過程。沉入物鏈。而后，經(jīng)

21、過各種環(huán)節(jié)和渠道最終沉入海底，實現(xiàn)短期的磷循環(huán)過程。沉入 海底的磷，有時通過捕魚等人為活動，使部分磷回到陸地上。但是，大部分磷往海底的磷，有時通過捕魚等人為活動，使部分磷回到陸地上。但是，大部分磷往 往直到發(fā)生大的地質(zhì)運動，磷始得重新進(jìn)入循環(huán)圈。往直到發(fā)生大的地質(zhì)運動，磷始得重新進(jìn)入循環(huán)圈。 氮、磷比值與藻類增殖 在研究氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)與水質(zhì)富營養(yǎng)化過程中，大量在研究氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)與水質(zhì)富營養(yǎng)化過程中，大量 的事實表明，湖泊水體氮、磷濃度的比值與藻類增值的事實表明，湖泊水體氮、磷濃度的比值與藻類增值 有著密切的關(guān)系。有著密切的關(guān)系。 日本湖泊學(xué)者坂本曾經(jīng)研究指出：當(dāng)湖水的總氮和總?cè)毡竞磳W(xué)者坂本

22、曾經(jīng)研究指出：當(dāng)湖水的總氮和總 磷濃度的比值在磷濃度的比值在10:125:1的范圍時，藻類生長與氮、的范圍時，藻類生長與氮、 磷濃度存在著直線相關(guān)關(guān)系。磷濃度存在著直線相關(guān)關(guān)系。 日本的另一位湖沼專家合田健博士進(jìn)而提出：湖水總?cè)毡镜牧硪晃缓訉＜液咸锝〔┦窟M(jìn)而提出：湖水總 氮與總磷的濃度比為氮與總磷的濃度比為12:113:1時，最適宜于藻類增時，最適宜于藻類增 值，若總氮對總磷濃度之比小于此值時，則藻類增值值，若總氮對總磷濃度之比小于此值時，則藻類增值 可能受到影響?？赡苁艿接绊?。 丹麥水質(zhì)研究專家捷爾吉森強(qiáng)調(diào)，當(dāng)總氮與總磷的濃丹麥水質(zhì)研究專家捷爾吉森強(qiáng)調(diào)，當(dāng)總氮與總磷的濃 度比之低于度比之低

23、于4以下時，氮很可能會成為湖泊水質(zhì)富營以下時，氮很可能會成為湖泊水質(zhì)富營 養(yǎng)化決定性的限制性因素。養(yǎng)化決定性的限制性因素。 點源磷與水質(zhì)富營養(yǎng)化 所謂點源磷是指經(jīng)過相對確定的排放點排入湖泊所謂點源磷是指經(jīng)過相對確定的排放點排入湖泊 水體的磷。點源磷往往來源于生活污水、工業(yè)廢水體的磷。點源磷往往來源于生活污水、工業(yè)廢 水，經(jīng)過下水道和排污泵排入水體。水，經(jīng)過下水道和排污泵排入水體。 通過點源排放入湖的氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)，在入湖的通過點源排放入湖的氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)，在入湖的 總營養(yǎng)物質(zhì)中通常占有很大的比重，是人為富營總營養(yǎng)物質(zhì)中通常占有很大的比重，是人為富營 養(yǎng)化的主要因素之一。排入武漢東湖的生活污水養(yǎng)

24、化的主要因素之一。排入武漢東湖的生活污水 中的磷，每年平均達(dá)到中的磷，每年平均達(dá)到39t左右，戰(zhàn)術(shù)入湖內(nèi)的每左右，戰(zhàn)術(shù)入湖內(nèi)的每 年總磷量年總磷量67.5t的的58%，生活污水中的總氮量每年，生活污水中的總氮量每年 為為475.5t，占輸入湖內(nèi)的每年總氮量，占輸入湖內(nèi)的每年總氮量752.5t的的63%。 杭州西湖，日本的琵琶湖等湖泊水體，點源磷在杭州西湖，日本的琵琶湖等湖泊水體，點源磷在 水質(zhì)富營養(yǎng)化進(jìn)程中都起著主要的作用。水質(zhì)富營養(yǎng)化進(jìn)程中都起著主要的作用。 非點源營養(yǎng)物質(zhì)與水質(zhì)富營養(yǎng)化 u非點源營養(yǎng)物質(zhì)又稱散在源或者擴(kuò)散源營養(yǎng)物質(zhì)。它是相非點源營養(yǎng)物質(zhì)又稱散在源或者擴(kuò)散源營養(yǎng)物質(zhì)。它是相

25、對點源營養(yǎng)物質(zhì)而言的。非點源營養(yǎng)物質(zhì)，通常是指通過對點源營養(yǎng)物質(zhì)而言的。非點源營養(yǎng)物質(zhì)，通常是指通過 不確定的途徑、在不確定的時間內(nèi)排放不確定量的氮、磷不確定的途徑、在不確定的時間內(nèi)排放不確定量的氮、磷 營養(yǎng)物質(zhì)。營養(yǎng)物質(zhì)。 u美國聯(lián)邦水污染控制法（美國聯(lián)邦水污染控制法（1972）對非點源做過如下的解釋：）對非點源做過如下的解釋： 非點源是一種分散的污染源，其污染物的構(gòu)成來自一個大非點源是一種分散的污染源，其污染物的構(gòu)成來自一個大 范圍或者大的面積。故有文獻(xiàn)將非點源稱為范圍或者大的面積。故有文獻(xiàn)將非點源稱為“面源面源”。鑒。鑒 于非點源包括許多小的點源，例如，廣大農(nóng)村的糞池、小于非點源包括許多

26、小的點源，例如，廣大農(nóng)村的糞池、小 型動物飼養(yǎng)廄與家禽飼養(yǎng)場等等，因此，這個定義有不確型動物飼養(yǎng)廄與家禽飼養(yǎng)場等等，因此，這個定義有不確 切之處。美國環(huán)境環(huán)保局進(jìn)一步對非點源做了解釋：凡是切之處。美國環(huán)境環(huán)保局進(jìn)一步對非點源做了解釋：凡是 向環(huán)境中排放不連續(xù)的分散過程，而不能由一般的污水處向環(huán)境中排放不連續(xù)的分散過程，而不能由一般的污水處 理方法獲得改善的排放源，它包括農(nóng)業(yè)施肥，家畜、野生理方法獲得改善的排放源，它包括農(nóng)業(yè)施肥，家畜、野生 動物的排泄物，礦藏開采，工程建設(shè)，城市、礦區(qū)和林牧動物的排泄物，礦藏開采，工程建設(shè)，城市、礦區(qū)和林牧 等土地面積都可能成為非點源。等土地面積都可能成為非點源

27、。 土地溶出和浸蝕 降水的氮、磷 負(fù)荷 人和動物排泄物 和養(yǎng)魚投餌肥 外源性磷和內(nèi)源性磷 l外源性磷和內(nèi)源性磷是描述水質(zhì)富營養(yǎng)化過程中外源性磷和內(nèi)源性磷是描述水質(zhì)富營養(yǎng)化過程中 經(jīng)常使用的兩個概念。經(jīng)常使用的兩個概念。 l外源性磷外源性磷，通常是指來自水體以外的一切磷的供，通常是指來自水體以外的一切磷的供 給源，它包括前面所述的從水體外部輸入的點源給源，它包括前面所述的從水體外部輸入的點源 磷和非點源磷。在絕大多數(shù)情況下，外源性磷，磷和非點源磷。在絕大多數(shù)情況下，外源性磷， 例如生活污水、工業(yè)廢水以及農(nóng)田雨水徑流的磷例如生活污水、工業(yè)廢水以及農(nóng)田雨水徑流的磷 是導(dǎo)致湖泊、水庫水質(zhì)富營養(yǎng)化的主要

28、原因。是導(dǎo)致湖泊、水庫水質(zhì)富營養(yǎng)化的主要原因。 l和外源性磷相反，和外源性磷相反，內(nèi)源性磷內(nèi)源性磷則是來自水體內(nèi)部的則是來自水體內(nèi)部的 磷，包括江河、海灣、和湖泊底泥釋放的磷、水磷，包括江河、海灣、和湖泊底泥釋放的磷、水 生生物死亡后腐爛分解而釋放的磷等。內(nèi)源性磷生生物死亡后腐爛分解而釋放的磷等。內(nèi)源性磷 與水體的地質(zhì)構(gòu)造、地球化學(xué)以及底泥沉積物的與水體的地質(zhì)構(gòu)造、地球化學(xué)以及底泥沉積物的 特性有關(guān)。特性有關(guān)。 天然源與人為源營養(yǎng)物質(zhì) p天然源營養(yǎng)物質(zhì)是指受天然因素的影響，經(jīng)過天然途天然源營養(yǎng)物質(zhì)是指受天然因素的影響，經(jīng)過天然途 徑，例如降水、降塵以及流域自身地球化學(xué)特征而溶徑，例如降水、降塵

29、以及流域自身地球化學(xué)特征而溶 出、滲透所進(jìn)入水體的磷、氮營養(yǎng)物質(zhì)。出、滲透所進(jìn)入水體的磷、氮營養(yǎng)物質(zhì)。 p人為源營養(yǎng)物質(zhì)系相對天然源而言，它包括人類生活人為源營養(yǎng)物質(zhì)系相對天然源而言，它包括人類生活 和生產(chǎn)活動而造成的營養(yǎng)物質(zhì)負(fù)荷，例如排放工業(yè)廢和生產(chǎn)活動而造成的營養(yǎng)物質(zhì)負(fù)荷，例如排放工業(yè)廢 水、土地開發(fā)利用、農(nóng)田耕作使用肥料的流失、水產(chǎn)水、土地開發(fā)利用、農(nóng)田耕作使用肥料的流失、水產(chǎn) 養(yǎng)殖投餌肥以及使用含磷的合成洗滌劑等等，都屬人養(yǎng)殖投餌肥以及使用含磷的合成洗滌劑等等，都屬人 為源的范疇。為源的范疇。 p凡主要由于天然源營養(yǎng)物質(zhì)引起的富營養(yǎng)化成為天然凡主要由于天然源營養(yǎng)物質(zhì)引起的富營養(yǎng)化成為天

30、然 富營養(yǎng)化；凡是有認(rèn)為源所致的富營養(yǎng)化則稱為人為富營養(yǎng)化；凡是有認(rèn)為源所致的富營養(yǎng)化則稱為人為 富營養(yǎng)化。富營養(yǎng)化。 富營養(yǎng)化現(xiàn)狀及其治理富營養(yǎng)化現(xiàn)狀及其治理 來自聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署的一項水體富營養(yǎng)化調(diào)查 結(jié)果表明：在全球范圍內(nèi)30%40%的湖泊和水庫 遭受不同程度的影響，目前歐洲湖泊面臨的最大 問題是富營養(yǎng)化問題，在統(tǒng)計的96個湖泊中有 80%的湖泊不同程度的受到氮磷的污染，呈現(xiàn)富 營養(yǎng)化狀態(tài)。亞洲南部大部分湖泊富營養(yǎng)化問題 突出。 世界海域富營養(yǎng)化分布圖世界海域富營養(yǎng)化分布圖 從全國范圍來看從全國范圍來看，城市湖泊目前都已處于重富營養(yǎng)或異常營養(yǎng)狀態(tài)，城市湖泊目前都已處于重富營養(yǎng)或異常營養(yǎng)狀

31、態(tài)， 絕大部分大中型湖泊均已具備發(fā)生富營養(yǎng)化的條件或處于富營養(yǎng)化狀絕大部分大中型湖泊均已具備發(fā)生富營養(yǎng)化的條件或處于富營養(yǎng)化狀 態(tài)。態(tài)。 以太湖梅梁灣等為代表的重污染湖灣以太湖梅梁灣等為代表的重污染湖灣，其水污染的程度和范圍仍呈，其水污染的程度和范圍仍呈 加重的趨勢；以洱海為代表的富營養(yǎng)化初期湖泊面臨著水質(zhì)惡化的加加重的趨勢；以洱海為代表的富營養(yǎng)化初期湖泊面臨著水質(zhì)惡化的加 大壓力；大壓力； 白洋淀白洋淀等草型湖泊面臨沼澤化威脅；等草型湖泊面臨沼澤化威脅； 以巢湖東端湖區(qū)等為代表的飲用水源地局部湖區(qū)以巢湖東端湖區(qū)等為代表的飲用水源地局部湖區(qū)已經(jīng)殃及周邊居民已經(jīng)殃及周邊居民 健康，并帶來社會安定

32、問題；健康，并帶來社會安定問題； 鄱陽湖、洞庭湖等大型過水型湖泊鄱陽湖、洞庭湖等大型過水型湖泊水生生態(tài)面臨嚴(yán)重的生態(tài)退化；水生生態(tài)面臨嚴(yán)重的生態(tài)退化； 另外，另外，城市湖泊，特別是大城市周邊湖泊城市湖泊，特別是大城市周邊湖泊富營養(yǎng)化仍未擺脫逐年加富營養(yǎng)化仍未擺脫逐年加 重趨勢。隨著湖泊富營養(yǎng)化的加劇，水華暴發(fā)頻繁發(fā)生，將成為制約重趨勢。隨著湖泊富營養(yǎng)化的加劇，水華暴發(fā)頻繁發(fā)生，將成為制約 我國社會和國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重大環(huán)境問題。我國社會和國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重大環(huán)境問題。 我國富營養(yǎng)化現(xiàn)狀我國富營養(yǎng)化現(xiàn)狀 中國湖泊富營養(yǎng)化中國湖泊富營養(yǎng)化水華水華 我國五大淡水湖水體中的營養(yǎng)鹽據(jù)以大大超過氮磷我

33、國五大淡水湖水體中的營養(yǎng)鹽據(jù)以大大超過氮磷 富營養(yǎng)化發(fā)生濃度，尤其總氮濃度達(dá)富營養(yǎng)化發(fā)生濃度，尤其總氮濃度達(dá)1O倍以上，目前倍以上，目前 太湖和巢湖已進(jìn)入富營養(yǎng)化狀態(tài)，部分水體已經(jīng)達(dá)到太湖和巢湖已進(jìn)入富營養(yǎng)化狀態(tài)，部分水體已經(jīng)達(dá)到 嚴(yán)重富營養(yǎng)化水平，其他三個湖泊只要某些條件已具嚴(yán)重富營養(yǎng)化水平，其他三個湖泊只要某些條件已具 備，水體的富養(yǎng)化現(xiàn)象就會顯現(xiàn)出來，見表備，水體的富養(yǎng)化現(xiàn)象就會顯現(xiàn)出來，見表l。 中型湖泊的氮磷已接近或超過富營養(yǎng)化發(fā)生濃度，同時這些中型湖泊的氮磷已接近或超過富營養(yǎng)化發(fā)生濃度，同時這些 湖泊滯留時間較長，水體淺，所以大部分湖泊已進(jìn)人富營養(yǎng)湖泊滯留時間較長，水體淺，所以大部

34、分湖泊已進(jìn)人富營養(yǎng) 化狀態(tài)，部分水體已達(dá)嚴(yán)重富營養(yǎng)化水平，如滇池、洱海等化狀態(tài)，部分水體已達(dá)嚴(yán)重富營養(yǎng)化水平，如滇池、洱海等 總的來講，營養(yǎng)化是水體受到氮磷的污染，營養(yǎng)物質(zhì) 進(jìn)入水體并造成藻類和其他微生物異常增殖的結(jié)果。 前面已經(jīng)講過，藻類生長的限制因素是氮和磷。藻類在氮磷利用 上存在一定相關(guān)性，當(dāng)磷含量處于低濃度時，氮濃度對藻類生長 的影響比之磷處于高濃度時的影響為低。從藻類對氮磷需要的關(guān) 系看，磷的需求更為重要，生產(chǎn)力受磷的限制更為明顯。這是因 為水中氮的缺乏，可以有許多固氮的微生物來補(bǔ)充，尤其是潛水 型封閉水體，光照充足，生物固氮作用活躍。 大多數(shù)情況下，氮主要通過面源進(jìn)入水體，磷主 要

35、通過點源進(jìn)入水體。 農(nóng)業(yè)面源污染主要是農(nóng)業(yè)施肥經(jīng)流失造成的，其 中最主要的因素是大量施用化學(xué)肥料造成的。我 國是一個農(nóng)業(yè)大國，化肥施用量已達(dá)1億t，施用化 肥水平比世界化肥施用水平高出2.6倍，而施肥利 用率僅有3050%的水平，大量氮磷成分通過各種 途徑進(jìn)入水體。 磷的主要來源是家庭洗滌劑的使用，其磷的污染 強(qiáng)度約占總的磷污染負(fù)荷的50%左右。 下表為水體富營養(yǎng)化狀態(tài)與氮、磷含量關(guān)系：一般來講， 總磷和無機(jī)氮分別超過20mg/m3和300mg/m3，就可以認(rèn)為 是危險狀態(tài)。 富營養(yǎng)化的治理 控制水體富營養(yǎng)化最根本的措施是加強(qiáng)對生態(tài)環(huán)境的 管理，制定法規(guī)，對污水排放一定要嚴(yán)格控制，一般 應(yīng)達(dá)到

36、二級處理排放標(biāo)準(zhǔn)，以去除氮和磷。 如果水體發(fā)生了富營養(yǎng)化，應(yīng)采取以下方法加以處 理： 控制外源性污染物質(zhì)輸入。 減少內(nèi)源性營養(yǎng)物質(zhì)負(fù)荷。 去除污水中的營養(yǎng)物質(zhì) 。 控制外源性營養(yǎng)物質(zhì)輸入 絕大多數(shù)水體富營養(yǎng)化主要是外界輸入的營養(yǎng)物質(zhì)在水體中富集 造成的。如果減少或截斷外部輸入的營養(yǎng)物質(zhì)，就使水體失去了 營養(yǎng)物質(zhì)富集的可能性。從長遠(yuǎn)觀點來看，要想從根本上控制湖 泊水體富營養(yǎng)化，首先應(yīng)該著重減少或者截斷外部營養(yǎng)物質(zhì)的輸 入。控制外源性營養(yǎng)物質(zhì)可以采取以下措施。 制訂向水體排放營養(yǎng)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)，是為了達(dá)到符合規(guī)定的水體營 養(yǎng)物質(zhì)濃度的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)確定某一湖泊水體的主要功能后，可根據(jù) 水體功能要求再制訂

37、相應(yīng)的水質(zhì)氮、磷濃度的允許標(biāo)準(zhǔn)。 。 對湖泊的環(huán)境磷容量進(jìn)行測算后，我們可以據(jù)此制訂磷排放量的 逐年削減和分配排放磷的總量控制辦法。同時，嚴(yán)格的行政管理措施 也是必不可少的。 就目前普遍使用的洗滌劑而言，除少數(shù)幾個國家洗滌劑中的磷含量 低于 2%，一般洗滌劑都含有5-12%的磷酸鹽成分，這使進(jìn)入水體的磷 相當(dāng)可觀。因此，采用行政措施控制洗滌劑中的磷含量，推廣使用行 政措施控制洗滌劑中的磷含量，推廣使用無磷洗衣粉等不失為一種控 制磷的方法。對違反總量控制計劃規(guī)定的單位，應(yīng)該采取相應(yīng)的約束 措施，如加倍收費或者罰款等。 截斷向湖泊水體排放營養(yǎng)物質(zhì)的排放源，是控制某些湖泊水體富 營養(yǎng)化的關(guān)鍵性措施。

38、 實施截污工程，需要比較高的一次性投資。但經(jīng)過這樣的一次性 高額投訴，可以從根本上消除水體富營養(yǎng)化的主要的人為外源性污染 源，提供了改善水質(zhì)的基本條件。因此，從長遠(yuǎn)觀點來看，這樣的投 資是必須的。 只要合理規(guī)劃利用土地，最大限度地防止土壤侵蝕和地表徑流 過份漫流，如在建筑物、農(nóng)田安排自然排泄系統(tǒng)，就可以減少被暴雨 或融雪沖走的氮和磷。同樣，保護(hù)湖邊綠化帶、集中收集飼養(yǎng)場的家 禽糞便等也是控制面源營養(yǎng)物質(zhì)的方法。 減少內(nèi)源性營養(yǎng)物質(zhì)負(fù)荷 生物性措施是指利用水生生物吸收利用氮、磷元素進(jìn)行 代謝活動這一自然過程達(dá)到去除水體中氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)目的的方法。 它的最大特點是投資省，有利于建立合理的水生生態(tài)循環(huán)。 在淺水型的富營養(yǎng)湖泊，通常種植高等植物，如蓮藕、蒲草等， 隨著這些水生植物收獲，氮、磷營養(yǎng)物也就隨著水生植物體一道離開 了湖泊水體。這種方法適用底泥中營養(yǎng)物質(zhì)積累豐富的淺水湖泊，是 一項既有經(jīng)濟(jì)效益又有明顯