洗衣粉中的磷對水體的污染

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)洗衣粉中的磷對水體的污染 程鴻鵬(滁州學(xué)院化學(xué)與材料工程學(xué)院) 摘要：本文主要闡述洗衣粉中會對水體造成污染的成分，洗衣粉中的磷引起水體富營養(yǎng)化的機理，水體富營養(yǎng)化的危害，為了防止水體富營養(yǎng)化，目前關(guān)于水體富營養(yǎng)化的防治政策，禁磷的原因和現(xiàn)階段的禁磷情況，以及本人對防治洗衣粉中的磷造成水體污染的解決方案的建議。關(guān)鍵詞：洗衣粉，磷，水體富營養(yǎng)化據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署等機構(gòu)對全球水質(zhì)監(jiān)測的報告，目前全世界約有3040的湖泊水庫出現(xiàn)富營養(yǎng)化的現(xiàn)象。在我國，長江、淮河、太湖、巢湖等很

2、多江河湖泊都不同程度地存在富營養(yǎng)化問題。據(jù)專家對巢湖水污染的調(diào)查，水中的磷含易超過標(biāo)準(zhǔn)的3.4倍，而含磷量的增加皆源于含磷的洗衣粉。南京玄武湖水中的磷70.8來自生活污水；太湖藍(lán)藻爆發(fā)，主要原因之一也因為洗衣粉的排入，使水中含磷量劇增。洗衣粉本是清潔之物，如今卻成了污染的元兇。一概述洗衣粉是由多種化學(xué)成分組成的混合物，起主要做用的是表面活性劑：烷基苯磺酸鈉、脂肪醇硫酸鈉、脂肪醇聚氯乙烯醚、環(huán)乙烷和環(huán)氯丙烷等。這些表面活性劑可直接用來作為洗滌劑使用。但去污效果并不十分理想，而且成本高。因此，配制洗衣粉時還要加入一些助劑和輔助劑，使洗衣粉的性能更加完善，貯存和使用更加方便。洗衣粉通用的助劑分為無機

3、鹽和有機鹽兩大類，按洗衣粉是否含有磷，又分為含磷洗衣粉和無磷洗衣粉。含磷洗衣粉中應(yīng)用較為普遍的是三聚磷酸鈉，三聚磷酸鈉中陰離子具有較強的鏊合能力，并對微細(xì)的無機離子或脂肪微滴具有分散、乳化、膠溶做用，大大提高了洗衣粉的洗凈作用。但三聚磷酸鈉和硅酸鈉對皮膚有強烈的刺激作用。磷是所有生物生命所必須的元素，它的作用不能被任何其他養(yǎng)分所代替，但磷也與環(huán)境退化有關(guān)，這主要是含磷污水被排放到河流、湖泊中，造成水體中生物富營養(yǎng)化。水體1是指在人類活動的影響下，生物所需的、等營養(yǎng)物質(zhì)大量進入湖泊、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，類及其他生物大量死亡的現(xiàn)象。在自然條件

4、下，湖泊也會從貧營養(yǎng)狀態(tài)過渡到富營養(yǎng)狀態(tài)，不過這種自然過程非常緩慢。而人為排放含營養(yǎng)物質(zhì)的和所引起的水體富營養(yǎng)化則可以在短時間內(nèi)出現(xiàn)。水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化現(xiàn)象時，浮游藻類大量繁殖，形成。因占優(yōu)勢的浮游藻類的顏色不同，水面往往呈現(xiàn)藍(lán)色、紅色、棕色、乳白色等。這種現(xiàn)象在海洋中則叫做赤潮或紅潮。二洗衣粉中的磷是如何引起水體污染的洗衣粉中的P進入湖泊后，其中一部分轉(zhuǎn)化為正磷酸鹽，如PO43-、HPO42-、H2PO4-，其中大部分與懸浮顆粒結(jié)合存在，可作為營養(yǎng)物質(zhì)被藻類吸收，但這些鹽溶解度小，在水中的濃度也較低。另一部分則仍以聚合物的形式存在于水體中，如P2O74-、P3O105-、HP3O92-、CaP

5、2072-,也可為藻類吸收。洗衣粉中的P進入湖泊后，便參加生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)，構(gòu)成水生物個體和生物群落，并經(jīng)由自養(yǎng)生物和異養(yǎng)生物等所組成的營養(yǎng)級依次轉(zhuǎn)化遷移。然而總磷中有相當(dāng)一部分磷的形態(tài)是生物不能吸收利用的，這部分磷對水質(zhì)沒有什么直接影響。水體中生物可利用磷代表可被藻類吸收生長所潛在利用的磷，包括溶解態(tài)磷和顆粒態(tài)生物可利用磷兩部分。溶解態(tài)磷是指能通過0.45m濾膜的無機磷酸鹽，是生物可直接利用的磷形態(tài)，稱為溶解態(tài)反應(yīng)磷。據(jù)有關(guān)人員對我國三個湖泊(玄武湖、太湖、五里湖)中的藻類對磷吸收快慢的研究表明：溶解反應(yīng)磷的利用效率都是在一天以內(nèi)達(dá)到最大值，其次是總?cè)芙饬祝瑑H稍慢于溶解反應(yīng)磷達(dá)到最大利用率

6、，表明湖水中溶解的磷形態(tài)尤其是正磷酸鹽類是最先被藻類利用的。但是水體中可溶性P很有限，它們很容易與Ca2+、Fe2+、A13+等生成難溶性沉淀物，沉積于底部，作為受納水體藻類及其它水生植物生長的長期磷源。聚積于底泥中的P的存在形式和數(shù)量，決定于水中的P與底泥中的磷的交換情況。水中的P經(jīng)無機P生物吸收和有機P沉淀而除去。沉淀物中顆粒態(tài)P通過懸浮作用與湍流擴散作用而釋放到上層水中。就可溶性P而言，當(dāng)沉積物空隙水中溶解的無機磷的濃度超過上覆水中P的濃度時，溶解性無機P才能被釋放至表層水中。湖泊中P的循環(huán)大體可以看作是一個動態(tài)的穩(wěn)態(tài)體系。在湖泊底質(zhì)中的P起著營養(yǎng)庫的作用。底質(zhì)P的釋放是上層水中可溶性P

7、的主要來源之一，它的釋放速度受諸多因素的影響。武漢東湖底泥釋磷狀況的探究實驗的結(jié)果表明2，環(huán)境因素（如溫度、PH值、溶解氧、攪動等）和底泥磷形態(tài)都能影響底泥磷的釋放：升高水溫和攪動上覆水均能加速磷釋放；上覆水中性時(PH=7.4)，底泥釋磷量最低；在較高或較低PH值時，底泥釋磷量倍增；厭氧條件下底泥釋磷量是好氧條件下的30倍。底泥中不同形態(tài)的磷與底泥磷釋放量有不同程度的相關(guān)性，其中可溶性磷和鐵磷對底泥釋磷貢獻(xiàn)尤為重要。三水體富營養(yǎng)的危害富營養(yǎng)化會影響水體的水質(zhì)，會造成水的透明度降低，使得陽光難以穿透水層，從而影響水中植物的光合作用，可能造成溶解氧的過飽和狀態(tài)。溶解氧的過飽和以及水中溶解氧少，都

8、對水生動物有害，造成魚類大量死亡。同時，因為水體富營養(yǎng)化，水體表面生長著以藍(lán)藻、綠藻為優(yōu)勢種的大量水藻，形成一層“綠色浮渣”，致使底層堆積的有機物質(zhì)在厭氧條件分解產(chǎn)生的有害氣體和一些浮游生物產(chǎn)生的生物毒素也會傷害魚類。因富營養(yǎng)化水中含有硝酸鹽和亞硝酸鹽，人畜長期飲用這些物質(zhì)含量超過一定標(biāo)準(zhǔn)的水，也會中毒致病。在形成“綠色浮渣”后，水下的藻類會因得不到陽光照射而呼吸水內(nèi)氧氣，不能進行光合作用。水內(nèi)氧氣會逐漸減少，水內(nèi)生物也會因氧氣不足而死亡。死去的藻類和生物又會在水內(nèi)進行氧化作用，這時水體也會變得很臭，也會被污染的不可再用。水體富營養(yǎng)化，常導(dǎo)致水生生態(tài)系統(tǒng)紊亂，水生生物種類減少，多樣性受到破壞。

9、昆明滇池水質(zhì)在20世紀(jì)50年代處于貧營養(yǎng)狀態(tài)，到80年代則處于富營養(yǎng)化狀態(tài)，大型水生植 物種數(shù)由50年代的44種降至20種，浮游植物屬數(shù)由 87 屬降至45屬，土著魚種數(shù)由15種降至4種；武漢漢江在 1992 年發(fā)生水華時，藻類種群的多樣性指數(shù)也呈下降趨勢。普遍的富營養(yǎng)造成多種用水功能的嚴(yán)重?fù)p害，甚至完全喪失。此外，由于藻類帶有明顯的魚腥味，從而影響飲用水質(zhì)。而藻類產(chǎn)生的毒素則會危害人類和動物的健康。 水體富營養(yǎng)化的危害主要表現(xiàn)在六個方面。 （1）降低水體的透明度。在富營養(yǎng)水體中，生長著以藍(lán)藻、綠藻為上風(fēng)種類的大量水藻。這些水藻浮在湖水外貌，形成一層“綠色浮渣”，使水質(zhì)變得污濁，透明度顯著降低

10、，富營養(yǎng)嚴(yán)重的水體透明度僅有 0.2 米，嚴(yán)重影響水中植物的光合作用和氧氣的釋放，同時浮游生物的大量繁殖，消耗了水中大量的氧，使水中溶解氧嚴(yán)重不足，而水面植物的光合作用，則可能造成局部溶解氧的過飽和，溶解氧過飽以及水中溶解氧少，都對水生動物有害，造成魚類大量死亡。 （2）富營養(yǎng)化水體底層堆積的有機物質(zhì)在厭氧條件下分解產(chǎn)生的有害氣體，以及一些浮游生物產(chǎn)生的生物毒素(如石房蛤毒素)也會傷害水生動物。 （3） 富營養(yǎng)化水中含有亞硝酸鹽和硝酸鹽，人畜長期飲用這些物質(zhì)含量超過一定標(biāo)準(zhǔn)的水，會中毒致病等等。 （4）向水體開釋有毒物質(zhì)。富營養(yǎng)化對水質(zhì)的另一個影響是某些藻類能夠排泄、開釋有毒 性的物質(zhì),有毒物

11、質(zhì)進入水體后,若被牲口飲入體內(nèi),可引起牲口腸胃道疾病。 （5）對水生生態(tài)的影響在正常情況下，水體中種種生物都處于相對平衡的狀態(tài)。但是，一旦水體受到污染而出現(xiàn)富營養(yǎng)狀態(tài)時，這種正常的生態(tài)平衡就會被擾亂，某些種類的生物明 顯被淘汰， 而另外一些生物種類則顯著增長， 這種生物種類演替會導(dǎo)致水生生物的穩(wěn)固性和 多樣性低落，破壞其生態(tài)平衡。 （6）影響旅游和航運。水體一旦發(fā)生富營養(yǎng)化，藻類就會大量繁殖，水體透明度急劇降低， 水質(zhì)污濁，水面藻華聚集，臭味彌漫，嚴(yán)重影響湖庫的旅游業(yè)，以致喪失旅游價值。另外，富營養(yǎng)水體中生長的大量浮游生物，還會堵塞航道，影響航運。四目前關(guān)于防治水體富營養(yǎng)化的政策富營養(yǎng)化的防治

12、是水污染處理中最為復(fù)雜和困難的問題。這是因為：污染源的復(fù)雜性，導(dǎo)致水質(zhì)富營養(yǎng)化的氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)，既有天然源，又有人為源；既有外源性，又有內(nèi)源性。這就給控制污染源帶來了困難；營養(yǎng)物質(zhì)去除的高難度，至今還沒有任何單一的生物學(xué)、化學(xué)和物理措施能夠徹底去除廢水的氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)。通常的二級生化處理方法只能去除30-50%的氮、磷。1.控制外源營養(yǎng)物質(zhì)的輸入絕大多數(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。如果減少或者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。為此，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)，應(yīng)從控制源著手，應(yīng)準(zhǔn)確調(diào)查清楚排入水體營養(yǎng)物質(zhì)

13、的主要排放源，監(jiān)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，為實施控制外源性營養(yǎng)物質(zhì)的措施提供可靠的科學(xué)依據(jù)。2.減少內(nèi)源營養(yǎng)物質(zhì)的負(fù)荷輸入到湖泊等水體的營養(yǎng)物質(zhì)在時空分布上是非常復(fù)雜的。氮、磷元素在水體中可能被水生生物吸收利用，或者以溶解性鹽類形式溶于水中，或者經(jīng)過復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)和生物作用而沉降，并在底泥中不斷積累，或者從底泥中釋放進入水中。減少內(nèi)源性營養(yǎng)物負(fù)荷，有效地控制湖泊內(nèi)部磷富集，應(yīng)視不同情況，采用不同的方法。五禁磷的原因世界上許多海洋國家都不同程度地遭受過赤潮的危害。如日本瀨戶內(nèi)海在1976年發(fā)生赤潮326次3。19671991年間，這一海域共發(fā)生4448次

14、赤潮，造成漁業(yè)生產(chǎn)危害大421次，直接經(jīng)濟損失達(dá)數(shù)千億日元。目前，水體的富營養(yǎng)化已經(jīng)成為我國一個較為突出的環(huán)境問題。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，1989年8月至10月，渤海沿岸發(fā)生一次大面積赤潮，致使1989年渤海海域天然對蝦的捕撈量比1988年同期減少5l，僅此一項，經(jīng)濟損失就達(dá)2400萬元4；1990年沿海共記錄到34次赤潮；1998年3月中旬爆發(fā)的赤潮，造成深圳市、珠江海市、惠東縣等地海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖死魚3000多噸，直接經(jīng)濟損失超過4000萬人民幣；1998年下半年發(fā)生在渤海灣的赤潮，為我國有史以來面積最大，持續(xù)時間最長，損失最嚴(yán)重的一次赤潮，給沿海水產(chǎn)業(yè)造成的直接經(jīng)濟損失為5億多元5。許多大型湖泊，

15、如巢湖、太湖、鄱陽湖、滇池等，都已經(jīng)處于富營養(yǎng)或重營養(yǎng)狀態(tài)，而且一些河流在部分河段也出現(xiàn)了富營養(yǎng)化現(xiàn)象6，如黃浦江流域，珠江廣州河段等。據(jù)統(tǒng)計，我國主要湖?自處于因氮、磷污染而導(dǎo)致富營養(yǎng)化的占統(tǒng)計湖泊的56。藻類是富營養(yǎng)化的主體，它的生長速度直接影響水質(zhì)的狀態(tài)。在合適的光照、溫度、PH值和充分具備營養(yǎng)物質(zhì)的條件下，藻類光合作用的總反應(yīng)式為6：106CO2+16N03一+HP042一+122H20+18H+ 能量+微量元素一C106H263O110N16P(藻類原生質(zhì))+138O2根據(jù)Leibig最小定理7，植物的生長取決于外界供給它們的養(yǎng)分中最少的一種。從藻類原生質(zhì)C106H263O110N1

16、6P可以看出，生產(chǎn)1kg藻類，需要消耗碳358g，氧496g，氮63g，磷9g，磷是最小限制因素，因而就是導(dǎo)致富營養(yǎng)化的決定因素，即1g磷就可使藻類生長約100只。我國目前合成洗滌劑的年銷售量為300萬噸左右，如果按平均15的含磷量計算，那么通過洗滌廢水就有大約45萬噸磷被排放到地面水中，已大大超過了水體自身降解N、P的能力。據(jù)有關(guān)人員研究發(fā)現(xiàn)：太湖宜溧河流域內(nèi)總磷發(fā)生量為354098ta，進入太湖的總磷量為15743ta，流域內(nèi)總磷的入湖率為445。流域內(nèi)洗衣粉排磷發(fā)生量為33620ta，洗衣粉排磷入湖量為277 1ta，洗衣粉排磷量占入湖總量的比例為1760。因此，洗衣粉“禁磷”措施在全太

17、湖流域的實施，可削減為176的總?cè)牒琢浚@對減輕太湖富營養(yǎng)化狀況，緩解藻花的暴發(fā)，改善太湖水環(huán)境起到一定的作用。六目前的禁磷情況除美國、西班牙和法國還生產(chǎn)低磷洗滌劑外，其它歐洲國家?guī)缀跞繉崿F(xiàn)了洗滌劑無磷化。日本在1988年，無磷洗衣粉的產(chǎn)量就以占到總量的97，成為目前洗滌劑行業(yè)中無磷化程度最高的國家之一。我國江、河、湖、海水體P的數(shù)量，大大超出了我國環(huán)境保護法所規(guī)定的磷含量0.1mgL的標(biāo)準(zhǔn)，有的地區(qū)竟達(dá)到50mgL，城市生活水中磷70來自洗滌劑8。為此自1998年以來，太湖、滇池和巢湖等湖自水系及深圳、大連和杭州等城市，以地方法規(guī)或有關(guān)部門公告的方式宣布禁止使用，銷售洗滌劑。2000年3月1日起，山東實施全省禁磷，遼寧也于2000年7月1日就開始了全省禁磷。七對于洗衣粉中的磷引起水體污染的防治措施建議加強宣傳教育與管理加強環(huán)境宣傳教育，提高全民的環(huán)境意識。改革目前的管理體制，建立有權(quán)威性的統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)機構(gòu)，以保證各項治理措施得以有效實施。加強湖泊流域的監(jiān)測工作，建立湖泊流域監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，重點對主要污染企業(yè)和入湖河道的水質(zhì)進行監(jiān)控；建立湖泊流域水質(zhì)污染和富營養(yǎng)