湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化及其防治對(duì)策研究課件

湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化及其防治對(duì)策研究費(fèi)磊2013年11月湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化及其防治對(duì)策研究費(fèi)磊2定義及機(jī)理

1富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)狀危害性治理的思路和方法參考文獻(xiàn)

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52定義及機(jī)理1富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)狀危害性治理的思路和方法參考文獻(xiàn)3

水體富營(yíng)養(yǎng)化(eutrophication)是指在人類(lèi)活動(dòng)影響下，生物所需的氮、磷等營(yíng)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(lèi)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(yú)類(lèi)及其他生物大量死亡的現(xiàn)象。定義發(fā)生在海域時(shí)叫赤潮發(fā)生在湖泊時(shí)叫水華3水體富營(yíng)養(yǎng)化(eutrophicatio41：自然條件下，湖泊也會(huì)從貧營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)過(guò)渡到富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，不過(guò)這種自然過(guò)程非常緩慢，有時(shí)長(zhǎng)達(dá)數(shù)千年。2：人類(lèi)活動(dòng)所引起的水體富營(yíng)養(yǎng)化則可以在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)。3：一般的污染大多導(dǎo)致生物生產(chǎn)力的降低，而富營(yíng)養(yǎng)化卻是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的增加，往往提高了初級(jí)生產(chǎn)力。4：利貝格最小值定律：植物生長(zhǎng)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。富營(yíng)養(yǎng)化水體中藻類(lèi)的生長(zhǎng)繁殖主要決定于氮和磷，特別是磷。其含量決定著藻類(lèi)繁殖速度和富營(yíng)養(yǎng)化的程度。要注意的幾點(diǎn)41：自然條件下，湖泊也會(huì)從貧營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)過(guò)渡到富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，不過(guò)5

溫度，光照，無(wú)機(jī)鹽，CO2等都是藻類(lèi)繁殖必需的，藻類(lèi)利用光能通過(guò)光合作用制造有機(jī)物以滿(mǎn)足自身生長(zhǎng)繁殖所需。光合作用中所需要的葉綠素，藻藍(lán)素等光合色素及許多酶需要氮磷等元素。氮磷等含量增多時(shí)會(huì)提高這些物質(zhì)的含量進(jìn)而提高光合效率制造較多有機(jī)物，繁殖也更快一些[4]。機(jī)理5溫度，光照，無(wú)機(jī)鹽，CO2等都是藻類(lèi)6湖泊富營(yíng)養(yǎng)化過(guò)程2營(yíng)養(yǎng)增加階段34生產(chǎn)力上升階段56沉水植物消亡階段藻華嚴(yán)重發(fā)生階段黑臭階段健康階段1大量營(yíng)養(yǎng)鹽輸入水化學(xué)平衡變化pH值升高DO降低CO2降低生態(tài)系統(tǒng)失調(diào)藻類(lèi)異常增殖初級(jí)生產(chǎn)力失衡生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)破壞湖泊生態(tài)系統(tǒng)功能喪失6湖泊富營(yíng)養(yǎng)化過(guò)程2營(yíng)養(yǎng)增加階段34生產(chǎn)力上升階段56沉水植7

湖泊富營(yíng)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?lái)說(shuō)，以下幾方面是造成水體富營(yíng)養(yǎng)化的具體來(lái)源：

1.農(nóng)田化肥2.牲畜糞便3.污水灌溉

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.工業(yè)廢水排入水體5

.水體人工養(yǎng)殖來(lái)源7湖泊富營(yíng)養(yǎng)化是在特定的化學(xué)、生物和物理因8一般采用水體中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氮，磷濃度，COD，SD和葉綠素a等指標(biāo)對(duì)湖泊，水庫(kù)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。下表左為中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站推薦的湖泊（水庫(kù)）富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)方法及分級(jí)技術(shù)規(guī)范。國(guó)外的富營(yíng)養(yǎng)化分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)詳見(jiàn)下表右[2]。湖泊富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)指標(biāo)及其分級(jí)8一般采用水體中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氮，磷濃度，9我國(guó)主要湖泊富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)狀9我國(guó)主要湖泊富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)狀102007年2007年重點(diǎn)湖庫(kù)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)狀102007年2007年重點(diǎn)湖庫(kù)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化11右表為我國(guó)淡水湖泊最集中的長(zhǎng)江中下游地區(qū)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化狀況[3-4].可以看出,絕大多數(shù)湖泊已經(jīng)富營(yíng)養(yǎng)化,少量的尚未富營(yíng)養(yǎng)化的湖泊,也已經(jīng)非常接近富營(yíng)養(yǎng)化的水平,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,這些湖泊也會(huì)逐漸富營(yíng)養(yǎng)化.因此,可以說(shuō)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化已成為我國(guó)淡水湖泊面臨的最主要生態(tài)環(huán)境問(wèn)題.湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)狀11右表為我國(guó)淡水湖泊最集中的長(zhǎng)江中下游地區(qū)湖泊12滇池草海水葫蘆滇池太湖梅梁灣巢湖12滇池草海水葫蘆滇池太湖梅梁灣巢湖131使水味變得腥臭難聞在富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的水體中生長(zhǎng)著很多藻類(lèi)，其中有一些藻類(lèi)能夠散發(fā)出腥味異臭。藻類(lèi)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(jué)，同時(shí)，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(yíng)養(yǎng)水體中，生長(zhǎng)著以藍(lán)藻、綠藻為優(yōu)勢(shì)種類(lèi)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。危害性131使水味變得腥臭難聞危害性143影響水體的溶解氧

富營(yíng)養(yǎng)湖泊的表層，藻類(lèi)可以獲得充足的陽(yáng)光，光合作用放出氧氣，因此表層水體有充足的溶解氧，富營(yíng)養(yǎng)化水體表面形成氧飽和溶液。但富營(yíng)養(yǎng)湖泊深層情況不同，首先是表層的密集藻類(lèi)使陽(yáng)光難以透射入湖泊深層，而且陽(yáng)光在穿射過(guò)程中被藻類(lèi)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，溶解氧減少；湖泊藻類(lèi)死亡后不斷向湖底沉積，腐爛分解也會(huì)消耗深層水體大量的溶解氧，嚴(yán)重時(shí)可使深層水體的溶解氧消耗殆盡而呈厭氧狀態(tài)，需氧生物難以生存。這種厭氧狀態(tài)，可以加速底泥積累的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的釋放，造成水體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的高負(fù)荷，形成富營(yíng)養(yǎng)水體的惡性循環(huán)。危害性143影響水體的溶解氧危害性154

向水體釋放有毒物質(zhì)

富營(yíng)養(yǎng)對(duì)水質(zhì)的另一個(gè)影響是某些藻類(lèi)能夠分泌、釋放有毒性的物質(zhì)，有毒物質(zhì)進(jìn)入水體后，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(huì)發(fā)生消化道炎癥，有害人體健康。危害性154向水體釋放有毒物質(zhì)危害性16富營(yíng)養(yǎng)化的防治是水污染治理中十分棘手而又代價(jià)昂貴的困難問(wèn)題——原因有三：⑴導(dǎo)致水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化的氮、磷營(yíng)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；既有點(diǎn)源，又有非點(diǎn)源，這給控制污染源帶來(lái)了顯而易見(jiàn)的困難。

⑵營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)去除難度高。至今還沒(méi)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中的氮、磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。通常的二級(jí)生化處理方法，只能去除30%～50%的氮和磷。

⑶某些處理措施在理論上或者在一定的條件下是可行的，但在實(shí)際上或者在大范圍內(nèi)，則往往達(dá)不到預(yù)期效果。治理思路和方法16富營(yíng)養(yǎng)化的防治是水污染治理中十分棘17云與水汽下滲2、規(guī)范水的社會(huì)循環(huán)，減少人為污染3、恢復(fù)或保育湖泊生態(tài)系統(tǒng)，平衡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，發(fā)揮系統(tǒng)功能山體降水水汽輸送蒸發(fā)植物蒸騰湖泊小水體地下徑流林地、濕地1、維持水的自然循環(huán)，保證上游清水來(lái)源地表徑流云與水汽山體降水17云與水汽下滲2、規(guī)范水的社會(huì)循環(huán)，減少人為污染3、恢復(fù)或181：控制外源性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸入2：控制內(nèi)源性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸入3：去除污水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)措施治理思路和方法181：控制外源性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸入2：控制內(nèi)源性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸入3：19治理思路和方法控制外源性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸入

絕大多數(shù)水體富營(yíng)養(yǎng)化主要是外界輸入的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在水體中富集造成的。如果減少或截?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。從長(zhǎng)遠(yuǎn)觀點(diǎn)來(lái)看，要想從根本上控制湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化，首先應(yīng)該著重減少或者截?cái)嗤獠繝I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的輸入。

（1）實(shí)施截污工程截?cái)嘞蚝雍w排放營(yíng)養(yǎng)物的污染源，是控制水體富營(yíng)養(yǎng)化的關(guān)鍵措施。一次性投資較高，但此后可從根本上消除水體富營(yíng)化的主要人為外源性污染源，為水質(zhì)改善提供基本條件。在長(zhǎng)遠(yuǎn)看來(lái)，這種投資是必須的。19治理思路和方法控制外源性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸入絕大多數(shù)水20

（2）根據(jù)水環(huán)境功能制訂排放濃度標(biāo)準(zhǔn)確定某一湖泊水體的主要功能后，應(yīng)根據(jù)此功能的要求制訂N和P的允許排放濃度標(biāo)準(zhǔn)，限制可能排入水體的物質(zhì)種類(lèi)和數(shù)量。

（3）去除污水中的營(yíng)養(yǎng)物生活污水及某些工業(yè)廢水中含有較高濃度的N和P，這些廢水經(jīng)過(guò)傳統(tǒng)二級(jí)處理工藝處理后尚含有一定濃度的N和P。已有的二級(jí)處理廠的出水需要采取深度處理，也可采用生物處理方法(高效的脫N除P工藝)和物化處理方法(鐵鹽凝聚沉降法、鋁離子交換法和石灰凝聚與氨氣提法)對(duì)二級(jí)處理工藝加以改進(jìn)。

（4）合理使用土地，最大限制地減少土壤侵蝕、水土流失與肥料流失。

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(guò)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?？刂仆庠葱誀I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸入20（2）根據(jù)水環(huán)境功能制訂排放濃度標(biāo)準(zhǔn)控制外源性營(yíng)養(yǎng)物211：底泥疏浚湖泊底泥疏浚技術(shù)是近30年來(lái)發(fā)展起來(lái)的湖泊內(nèi)源污染治理技術(shù)。其通過(guò)挖除表層污染底泥并對(duì)底泥進(jìn)行合理處置來(lái)去除湖泊中污染物，控制底泥中污染物的釋放以及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的生物可利用效力[5-6]。增強(qiáng)底泥對(duì)水體的凈化能力從而對(duì)湖泊進(jìn)行有效治理。美國(guó)于1978年對(duì)lilly湖進(jìn)行了底泥疏浚,共疏浚底泥68×104m３,最高水深由1.8ｍ提高到6ｍ?？偭椎南麥p率達(dá)55％[7-8]。瑞典在Trummen湖進(jìn)行了局部和大規(guī)模的底泥疏浚，經(jīng)疏浚后Trummen湖平均深度從1.1m增加到1.75m，總磷的消減率達(dá)到90%，總氮消減率達(dá)80%[9]。減少內(nèi)源性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)負(fù)荷工程性措施211：底泥疏浚減少內(nèi)源性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)負(fù)荷工程性措施221998年滇池草海實(shí)施了底泥疏浚一期工程[10]。該工程疏浚面積為2.88km2，疏浚工程量為432.69×104m3，工程實(shí)施后水質(zhì)得到了明顯改善。TN，TP，BOD5，COD以及葉綠素ａ與疏浚前相比分別下降了36.4％，64.7％，40.5％，37.8％，62.5％.去除污染物TN8230.45t，TP約1884.54ｔ，重金屬約4440.72ｔ。水體透明度由小于0.37ｍ提高到0.8ｍ。案例221998年滇池草海實(shí)施了底泥疏浚一期工程[23

底泥疏浚能夠有效控制營(yíng)養(yǎng)鹽濃度,增大湖庫(kù)水體容量，改善水生植物生態(tài)環(huán)境。但如果疏浚過(guò)程中采取的疏浚方案不當(dāng)或技術(shù)措施不力其將帶來(lái)嚴(yán)重后果。１底泥間隙水中的營(yíng)養(yǎng)鹽可能釋放進(jìn)入水體，在水流作用下擴(kuò)散進(jìn)入表層水體破壞水體中氮磷營(yíng)養(yǎng)元素的平衡，導(dǎo)致湖泊富營(yíng)養(yǎng)化程度進(jìn)一步惡化。２影響湖泊水生生態(tài)系統(tǒng)破壞底棲生物原有的生存環(huán)境。３疏浚出的底泥若未得到妥善處理，底泥中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，重金屬，有毒有害物質(zhì)等在雨水沖刷下進(jìn)入其他水體對(duì)周邊地表水體和地下水體造成二次污染。局限性23底泥疏浚能夠有效控制營(yíng)養(yǎng)鹽濃度,增大242：生態(tài)引水

利用水利工程來(lái)改善湖泊富營(yíng)養(yǎng)化程度的方法，稀釋、沖刷和動(dòng)水是凈化湖泊水體的主要作用。通過(guò)引入污染物和營(yíng)養(yǎng)鹽濃度較低的清潔水來(lái)稀釋湖泊水體，降低湖泊水體中污染物和營(yíng)養(yǎng)鹽的濃度，抑制藻類(lèi)的生長(zhǎng)，有效控制湖泊富營(yíng)養(yǎng)化程度；沖刷作用主要洗去湖泊中的藻類(lèi)，降低湖泊水體中的藻類(lèi)生物量，增加水體的透明度；動(dòng)水作用通過(guò)增強(qiáng)湖泊水體的動(dòng)力使水體由靜變動(dòng)，激活水體，增加了水體的復(fù)氧能力，從而加強(qiáng)水體的自?xún)裟芰11-12]。工程性措施242：生態(tài)引水工程性措施25

2002年1月太湖流域?qū)嵤┝藶槠趦赡甑囊瓭?jì)太調(diào)水試驗(yàn)工程，工程實(shí)施后太湖水質(zhì)和水生態(tài)系統(tǒng)得到明顯改善，TP濃度從2000年的0.10mg/L下降為2003年的0.069mg/L；高錳酸鹽指數(shù)從2000年的5.28mg/L下降為2003年的4.30mg/L[13]。案例252002年1月太湖流域?qū)嵤┝藶槠趦?6生態(tài)引水工程最大的優(yōu)點(diǎn)是治理成效快，可以在較短的時(shí)間內(nèi)改善湖泊水質(zhì)；其次可以增強(qiáng)水體交換能力，提高湖流流速和水體復(fù)氧能力，有效提高水體自?xún)裟芰?；再次是可以在一定程度上凈化底泥，減少底泥因缺氧引起營(yíng)養(yǎng)鹽分的溶出。引水治污只是治表的方法，其局限性十分明顯。對(duì)于長(zhǎng)距離的生態(tài)引水工程，需要修建大量的輸水設(shè)施和生態(tài)防護(hù)設(shè)施，引水成本較高；引水如果僅用作環(huán)保治理將給經(jīng)濟(jì)實(shí)力較弱水資源量匱乏的地區(qū)帶來(lái)較大壓力；生態(tài)引水工程受限于水源的選取，水質(zhì)和水量將直接關(guān)系到治理的成效。如在玄武湖調(diào)水中，由于引水工程中營(yíng)養(yǎng)鹽和有機(jī)污染物輸入量過(guò)大，反而導(dǎo)致高錳酸鉀指數(shù)總磷和總氮的濃度升高。局限性26生態(tài)引水工程最大的優(yōu)點(diǎn)是治理成效27深層曝氣

適用于湖水較深而出現(xiàn)厭氧層的水體。磷易在厭氧條件下從底泥中釋放出來(lái)，采取定期或不定期人為向湖底深層曝氣充氧，使水與底泥面之間不出現(xiàn)厭氧層，有利于抑制底泥磷釋放，有利改善水質(zhì)。打撈法

通過(guò)打撈船打撈藻體[14]，降低藻的密度，在水華大量發(fā)生時(shí)有一定的效果，但是不適合大面積使用，工程量大。其他工程性措施27深層曝氣其他工程性措施281凝聚沉降法

利用價(jià)格便宜的多種陽(yáng)離子Fe3+（三價(jià)鐵鹽易與磷酸鹽反應(yīng)生成不溶性的磷酸鐵。二價(jià)鐵鹽能和污水中的磷反應(yīng)生成不溶性沉淀物），Al3+（鋁離子與磷酸鹽具有特別強(qiáng)的親合力，可以選擇性地從廢水中去除磷）和Ca2+（在pH值偏堿時(shí)，石灰與磷發(fā)生反應(yīng)，生成磷酸鹽和無(wú)機(jī)氫氧化物，磷酸鹽和懸浮物質(zhì)隨反應(yīng)生成物凝聚沉淀下來(lái)，達(dá)到去除磷的目的）等使磷形成沉淀，從水溶液釋放出來(lái)?；瘜W(xué)處理方法281凝聚沉降法化學(xué)處理方法29韓劍宏，楊冬梅，劉派等在用硅酸鈣處理富營(yíng)養(yǎng)化湖水中氨氮的實(shí)驗(yàn)研究中采用硅酸鈣作為吸附劑[15]，能有效的去除富營(yíng)養(yǎng)化湖水中的氨氮。硅酸鈣作為一種新型吸附劑，是粉煤灰提取高鋁粉后產(chǎn)生的一種工業(yè)廢物，具有比表面積較大、內(nèi)部微孔發(fā)達(dá)、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。范例29韓劍宏，楊冬梅，劉派等在用硅酸鈣30150μm30150μm31結(jié)果：

（1）硅酸鈣可有效去除富營(yíng)養(yǎng)化湖水中的氨氮，當(dāng)采用粒徑為100目的硅酸鈣處理富營(yíng)養(yǎng)化湖水，每100mL水樣投加量為1.0g、吸附時(shí)間為60min、pH為8時(shí)，其對(duì)氨氮的去除率達(dá)到81.67%。（2）硅酸鈣對(duì)氨氮的吸附行為符合Langmuir和Freundlich吸附等溫式,NH4+在硅酸鈣上的最大吸附量為6.60mg?g-1。（3）采用硅酸鈣作為吸附劑處理富營(yíng)養(yǎng)化湖水達(dá)到了以廢治廢的目的，但其實(shí)際應(yīng)用還有一定的困難，需進(jìn)一步研究。31結(jié)果：322化學(xué)藥劑殺藻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(lèi)及時(shí)撈出或者再投加適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)藥品，將藻類(lèi)腐爛分解釋放出的磷酸鹽沉降。常用化學(xué)試劑主要有CuSO4，O3，ClO2。化學(xué)處理方法322化學(xué)藥劑殺藻化學(xué)處理方法33

化學(xué)處理方法效果快而顯著，但是成本較高，劑量難以掌握，對(duì)水體易造成二次污染且難以消除，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益均不太好，只能作為應(yīng)急之用。局限性33化學(xué)處理方法效果快而顯著，但是成本34水生植物修復(fù)技術(shù)1：人工濕地處理技術(shù)利用基質(zhì)一微生物一植物這個(gè)復(fù)合的生態(tài)系統(tǒng)，綜合物理、化學(xué)和生物的三重協(xié)調(diào)作用，通過(guò)過(guò)濾、吸附、共沉淀、離子交換、植物吸收和微生物分解來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水中有害物質(zhì)的去除，同時(shí)通過(guò)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和水分的循環(huán)，實(shí)現(xiàn)廢水的資源化和無(wú)害化[16]。

生物修復(fù)34水生植物修復(fù)技術(shù)生物修復(fù)35水生植物修復(fù)技術(shù)2:生態(tài)浮床運(yùn)用無(wú)土栽培技術(shù)，以高分子材料為載體和基質(zhì)，采用現(xiàn)代農(nóng)藝和生態(tài)工程措施綜合集成的水面無(wú)土種植植物技術(shù)[17]生物修復(fù)35水生植物修復(fù)技術(shù)生物修復(fù)36水生植物修復(fù)技術(shù)3:放養(yǎng)控藻型生物利用水生生物對(duì)藻類(lèi)的捕食或競(jìng)爭(zhēng)作用，投加這些抑制性的生物，再定期捕撈。處理過(guò)程中基本不使用化學(xué)品，也不會(huì)產(chǎn)生有害副產(chǎn)物，是一種非常環(huán)保的處理技術(shù)?？捎玫慕?jīng)濟(jì)類(lèi)水生植物有鳳眼蓮、蓮子草、慈姑、茭白、水花生、紫萍、菱角等。生物修復(fù)紫萍36水生植物修復(fù)技術(shù)生物修復(fù)紫萍37王志等研究?jī)煞N水生植物水葫蘆和輪葉黑藻對(duì)滇池草海富營(yíng)養(yǎng)化水體水質(zhì)的影響。結(jié)果表明水體DO、pH值、TN和TP顯著降低。舉例37王志等研究?jī)煞N水生植物水葫蘆和輪38水生動(dòng)物修復(fù)技術(shù)

利用湖泊生態(tài)系統(tǒng)食物鏈中的蚌螺、草食性浮游動(dòng)物和魚(yú)類(lèi)，對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體中的營(yíng)養(yǎng)鹽類(lèi)、有機(jī)碎屑和浮游植物進(jìn)行直接吸收[18]。防治浮游動(dòng)物繁盛最有效的方法是放養(yǎng)鳙魚(yú)，而鰱魚(yú)的放養(yǎng)通常是為了消除浮游植物。鰱鳙的放養(yǎng)量以及如何搭配亦值得研究。生物修復(fù)鰱鳙魚(yú)38水生動(dòng)物修復(fù)技術(shù)生物修復(fù)鰱鳙魚(yú)3915：韓劍宏，楊冬梅，劉派.硅酸鈣處理富營(yíng)養(yǎng)化湖水中氨氮的實(shí)驗(yàn)研究.生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)2013,22(3):490-49316：張志勇，方向京，周躍．人工濕地防治湖泊富營(yíng)養(yǎng)化污染探討[J]．污染防治技術(shù)，2007，20(4)：38-41．17：唐靜杰，周青．生態(tài)浮床在富營(yíng)養(yǎng)化水體修復(fù)中的應(yīng)用[J]．環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2009(2)：24—26．18:宋旭，蔡繼杰，丁學(xué)鋒，等．富營(yíng)養(yǎng)化水體的物理一生態(tài)修復(fù)技術(shù)發(fā)展綜述[J]．農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2007，26(S1)：465—468．參考文獻(xiàn)3915：韓劍宏，楊冬梅，劉派.硅酸鈣處理富營(yíng)養(yǎng)化湖水中氨4040湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化及其防治對(duì)策研究費(fèi)磊2013年11月湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化及其防治對(duì)策研究費(fèi)磊42定義及機(jī)理

1富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)狀危害性治理的思路和方法參考文獻(xiàn)

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52定義及機(jī)理1富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)狀危害性治理的思路和方法參考文獻(xiàn)43

水體富營(yíng)養(yǎng)化(eutrophication)是指在人類(lèi)活動(dòng)影響下，生物所需的氮、磷等營(yíng)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(lèi)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(yú)類(lèi)及其他生物大量死亡的現(xiàn)象。定義發(fā)生在海域時(shí)叫赤潮發(fā)生在湖泊時(shí)叫水華3水體富營(yíng)養(yǎng)化(eutrophicatio441：自然條件下，湖泊也會(huì)從貧營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)過(guò)渡到富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，不過(guò)這種自然過(guò)程非常緩慢，有時(shí)長(zhǎng)達(dá)數(shù)千年。2：人類(lèi)活動(dòng)所引起的水體富營(yíng)養(yǎng)化則可以在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)。3：一般的污染大多導(dǎo)致生物生產(chǎn)力的降低，而富營(yíng)養(yǎng)化卻是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的增加，往往提高了初級(jí)生產(chǎn)力。4：利貝格最小值定律：植物生長(zhǎng)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。富營(yíng)養(yǎng)化水體中藻類(lèi)的生長(zhǎng)繁殖主要決定于氮和磷，特別是磷。其含量決定著藻類(lèi)繁殖速度和富營(yíng)養(yǎng)化的程度。要注意的幾點(diǎn)41：自然條件下，湖泊也會(huì)從貧營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)過(guò)渡到富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，不過(guò)45

溫度，光照，無(wú)機(jī)鹽，CO2等都是藻類(lèi)繁殖必需的，藻類(lèi)利用光能通過(guò)光合作用制造有機(jī)物以滿(mǎn)足自身生長(zhǎng)繁殖所需。光合作用中所需要的葉綠素，藻藍(lán)素等光合色素及許多酶需要氮磷等元素。氮磷等含量增多時(shí)會(huì)提高這些物質(zhì)的含量進(jìn)而提高光合效率制造較多有機(jī)物，繁殖也更快一些[4]。機(jī)理5溫度，光照，無(wú)機(jī)鹽，CO2等都是藻類(lèi)46湖泊富營(yíng)養(yǎng)化過(guò)程2營(yíng)養(yǎng)增加階段34生產(chǎn)力上升階段56沉水植物消亡階段藻華嚴(yán)重發(fā)生階段黑臭階段健康階段1大量營(yíng)養(yǎng)鹽輸入水化學(xué)平衡變化pH值升高DO降低CO2降低生態(tài)系統(tǒng)失調(diào)藻類(lèi)異常增殖初級(jí)生產(chǎn)力失衡生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)破壞湖泊生態(tài)系統(tǒng)功能喪失6湖泊富營(yíng)養(yǎng)化過(guò)程2營(yíng)養(yǎng)增加階段34生產(chǎn)力上升階段56沉水植47

湖泊富營(yíng)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?lái)說(shuō)，以下幾方面是造成水體富營(yíng)養(yǎng)化的具體來(lái)源：

1.農(nóng)田化肥2.牲畜糞便3.污水灌溉

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.工業(yè)廢水排入水體5

.水體人工養(yǎng)殖來(lái)源7湖泊富營(yíng)養(yǎng)化是在特定的化學(xué)、生物和物理因48一般采用水體中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氮，磷濃度，COD，SD和葉綠素a等指標(biāo)對(duì)湖泊，水庫(kù)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。下表左為中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站推薦的湖泊（水庫(kù)）富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)方法及分級(jí)技術(shù)規(guī)范。國(guó)外的富營(yíng)養(yǎng)化分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)詳見(jiàn)下表右[2]。湖泊富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)指標(biāo)及其分級(jí)8一般采用水體中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氮，磷濃度，49我國(guó)主要湖泊富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)狀9我國(guó)主要湖泊富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)狀502007年2007年重點(diǎn)湖庫(kù)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)狀102007年2007年重點(diǎn)湖庫(kù)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化51右表為我國(guó)淡水湖泊最集中的長(zhǎng)江中下游地區(qū)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化狀況[3-4].可以看出,絕大多數(shù)湖泊已經(jīng)富營(yíng)養(yǎng)化,少量的尚未富營(yíng)養(yǎng)化的湖泊,也已經(jīng)非常接近富營(yíng)養(yǎng)化的水平,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,這些湖泊也會(huì)逐漸富營(yíng)養(yǎng)化.因此,可以說(shuō)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化已成為我國(guó)淡水湖泊面臨的最主要生態(tài)環(huán)境問(wèn)題.湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)狀11右表為我國(guó)淡水湖泊最集中的長(zhǎng)江中下游地區(qū)湖泊52滇池草海水葫蘆滇池太湖梅梁灣巢湖12滇池草海水葫蘆滇池太湖梅梁灣巢湖531使水味變得腥臭難聞在富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的水體中生長(zhǎng)著很多藻類(lèi)，其中有一些藻類(lèi)能夠散發(fā)出腥味異臭。藻類(lèi)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(jué)，同時(shí)，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(yíng)養(yǎng)水體中，生長(zhǎng)著以藍(lán)藻、綠藻為優(yōu)勢(shì)種類(lèi)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。危害性131使水味變得腥臭難聞危害性543影響水體的溶解氧

富營(yíng)養(yǎng)湖泊的表層，藻類(lèi)可以獲得充足的陽(yáng)光，光合作用放出氧氣，因此表層水體有充足的溶解氧，富營(yíng)養(yǎng)化水體表面形成氧飽和溶液。但富營(yíng)養(yǎng)湖泊深層情況不同，首先是表層的密集藻類(lèi)使陽(yáng)光難以透射入湖泊深層，而且陽(yáng)光在穿射過(guò)程中被藻類(lèi)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，溶解氧減少；湖泊藻類(lèi)死亡后不斷向湖底沉積，腐爛分解也會(huì)消耗深層水體大量的溶解氧，嚴(yán)重時(shí)可使深層水體的溶解氧消耗殆盡而呈厭氧狀態(tài)，需氧生物難以生存。這種厭氧狀態(tài)，可以加速底泥積累的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的釋放，造成水體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的高負(fù)荷，形成富營(yíng)養(yǎng)水體的惡性循環(huán)。危害性143影響水體的溶解氧危害性554

向水體釋放有毒物質(zhì)

富營(yíng)養(yǎng)對(duì)水質(zhì)的另一個(gè)影響是某些藻類(lèi)能夠分泌、釋放有毒性的物質(zhì)，有毒物質(zhì)進(jìn)入水體后，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(huì)發(fā)生消化道炎癥，有害人體健康。危害性154向水體釋放有毒物質(zhì)危害性56富營(yíng)養(yǎng)化的防治是水污染治理中十分棘手而又代價(jià)昂貴的困難問(wèn)題——原因有三：⑴導(dǎo)致水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化的氮、磷營(yíng)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；既有點(diǎn)源，又有非點(diǎn)源，這給控制污染源帶來(lái)了顯而易見(jiàn)的困難。

⑵營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)去除難度高。至今還沒(méi)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中的氮、磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。通常的二級(jí)生化處理方法，只能去除30%～50%的氮和磷。

⑶某些處理措施在理論上或者在一定的條件下是可行的，但在實(shí)際上或者在大范圍內(nèi)，則往往達(dá)不到預(yù)期效果。治理思路和方法16富營(yíng)養(yǎng)化的防治是水污染治理中十分棘57云與水汽下滲2、規(guī)范水的社會(huì)循環(huán)，減少人為污染3、恢復(fù)或保育湖泊生態(tài)系統(tǒng)，平衡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，發(fā)揮系統(tǒng)功能山體降水水汽輸送蒸發(fā)植物蒸騰湖泊小水體地下徑流林地、濕地1、維持水的自然循環(huán)，保證上游清水來(lái)源地表徑流云與水汽山體降水17云與水汽下滲2、規(guī)范水的社會(huì)循環(huán)，減少人為污染3、恢復(fù)或581：控制外源性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸入2：控制內(nèi)源性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸入3：去除污水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)措施治理思路和方法181：控制外源性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸入2：控制內(nèi)源性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸入3：59治理思路和方法控制外源性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸入

絕大多數(shù)水體富營(yíng)養(yǎng)化主要是外界輸入的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在水體中富集造成的。如果減少或截?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。從長(zhǎng)遠(yuǎn)觀點(diǎn)來(lái)看，要想從根本上控制湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化，首先應(yīng)該著重減少或者截?cái)嗤獠繝I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的輸入。

（1）實(shí)施截污工程截?cái)嘞蚝雍w排放營(yíng)養(yǎng)物的污染源，是控制水體富營(yíng)養(yǎng)化的關(guān)鍵措施。一次性投資較高，但此后可從根本上消除水體富營(yíng)化的主要人為外源性污染源，為水質(zhì)改善提供基本條件。在長(zhǎng)遠(yuǎn)看來(lái)，這種投資是必須的。19治理思路和方法控制外源性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸入絕大多數(shù)水60

（2）根據(jù)水環(huán)境功能制訂排放濃度標(biāo)準(zhǔn)確定某一湖泊水體的主要功能后，應(yīng)根據(jù)此功能的要求制訂N和P的允許排放濃度標(biāo)準(zhǔn)，限制可能排入水體的物質(zhì)種類(lèi)和數(shù)量。

（3）去除污水中的營(yíng)養(yǎng)物生活污水及某些工業(yè)廢水中含有較高濃度的N和P，這些廢水經(jīng)過(guò)傳統(tǒng)二級(jí)處理工藝處理后尚含有一定濃度的N和P。已有的二級(jí)處理廠的出水需要采取深度處理，也可采用生物處理方法(高效的脫N除P工藝)和物化處理方法(鐵鹽凝聚沉降法、鋁離子交換法和石灰凝聚與氨氣提法)對(duì)二級(jí)處理工藝加以改進(jìn)。

（4）合理使用土地，最大限制地減少土壤侵蝕、水土流失與肥料流失。

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(guò)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。控制外源性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸入20（2）根據(jù)水環(huán)境功能制訂排放濃度標(biāo)準(zhǔn)控制外源性營(yíng)養(yǎng)物611：底泥疏浚湖泊底泥疏浚技術(shù)是近30年來(lái)發(fā)展起來(lái)的湖泊內(nèi)源污染治理技術(shù)。其通過(guò)挖除表層污染底泥并對(duì)底泥進(jìn)行合理處置來(lái)去除湖泊中污染物，控制底泥中污染物的釋放以及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的生物可利用效力[5-6]。增強(qiáng)底泥對(duì)水體的凈化能力從而對(duì)湖泊進(jìn)行有效治理。美國(guó)于1978年對(duì)lilly湖進(jìn)行了底泥疏浚,共疏浚底泥68×104m３,最高水深由1.8ｍ提高到6ｍ?？偭椎南麥p率達(dá)55％[7-8]。瑞典在Trummen湖進(jìn)行了局部和大規(guī)模的底泥疏浚，經(jīng)疏浚后Trummen湖平均深度從1.1m增加到1.75m，總磷的消減率達(dá)到90%，總氮消減率達(dá)80%[9]。減少內(nèi)源性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)負(fù)荷工程性措施211：底泥疏浚減少內(nèi)源性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)負(fù)荷工程性措施621998年滇池草海實(shí)施了底泥疏浚一期工程[10]。該工程疏浚面積為2.88km2，疏浚工程量為432.69×104m3，工程實(shí)施后水質(zhì)得到了明顯改善。TN，TP，BOD5，COD以及葉綠素ａ與疏浚前相比分別下降了36.4％，64.7％，40.5％，37.8％，62.5％.去除污染物TN8230.45t，TP約1884.54ｔ，重金屬約4440.72ｔ。水體透明度由小于0.37ｍ提高到0.8ｍ。案例221998年滇池草海實(shí)施了底泥疏浚一期工程[63

底泥疏浚能夠有效控制營(yíng)養(yǎng)鹽濃度,增大湖庫(kù)水體容量，改善水生植物生態(tài)環(huán)境。但如果疏浚過(guò)程中采取的疏浚方案不當(dāng)或技術(shù)措施不力其將帶來(lái)嚴(yán)重后果。１底泥間隙水中的營(yíng)養(yǎng)鹽可能釋放進(jìn)入水體，在水流作用下擴(kuò)散進(jìn)入表層水體破壞水體中氮磷營(yíng)養(yǎng)元素的平衡，導(dǎo)致湖泊富營(yíng)養(yǎng)化程度進(jìn)一步惡化。２影響湖泊水生生態(tài)系統(tǒng)破壞底棲生物原有的生存環(huán)境。３疏浚出的底泥若未得到妥善處理，底泥中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，重金屬，有毒有害物質(zhì)等在雨水沖刷下進(jìn)入其他水體對(duì)周邊地表水體和地下水體造成二次污染。局限性23底泥疏浚能夠有效控制營(yíng)養(yǎng)鹽濃度,增大642：生態(tài)引水

利用水利工程來(lái)改善湖泊富營(yíng)養(yǎng)化程度的方法，稀釋、沖刷和動(dòng)水是凈化湖泊水體的主要作用。通過(guò)引入污染物和營(yíng)養(yǎng)鹽濃度較低的清潔水來(lái)稀釋湖泊水體，降低湖泊水體中污染物和營(yíng)養(yǎng)鹽的濃度，抑制藻類(lèi)的生長(zhǎng)，有效控制湖泊富營(yíng)養(yǎng)化程度；沖刷作用主要洗去湖泊中的藻類(lèi)，降低湖泊水體中的藻類(lèi)生物量，增加水體的透明度；動(dòng)水作用通過(guò)增強(qiáng)湖泊水體的動(dòng)力使水體由靜變動(dòng)，激活水體，增加了水體的復(fù)氧能力，從而加強(qiáng)水體的自?xún)裟芰11-12]。工程性措施242：生態(tài)引水工程性措施65

2002年1月太湖流域?qū)嵤┝藶槠趦赡甑囊瓭?jì)太調(diào)水試驗(yàn)工程，工程實(shí)施后太湖水質(zhì)和水生態(tài)系統(tǒng)得到明顯改善，TP濃度從2000年的0.10mg/L下降為2003年的0.069mg/L；高錳酸鹽指數(shù)從2000年的5.28mg/L下降為2003年的4.30mg/L[13]。案例252002年1月太湖流域?qū)嵤┝藶槠趦?6生態(tài)引水工程最大的優(yōu)點(diǎn)是治理成效快，可以在較短的時(shí)間內(nèi)改善湖泊水質(zhì)；其次可以增強(qiáng)水體交換能力，提高湖流流速和水體復(fù)氧能力，有效提高水體自?xún)裟芰?；再次是可以在一定程度上凈化底泥，減少底泥因缺氧引起營(yíng)養(yǎng)鹽分的溶出。引水治污只是治表的方法，其局限性十分明顯。對(duì)于長(zhǎng)距離的生態(tài)引水工程，需要修建大量的輸水設(shè)施和生態(tài)防護(hù)設(shè)施，引水成本較高；引水如果僅用作環(huán)保治理將給經(jīng)濟(jì)實(shí)力較弱水資源量匱乏的地區(qū)帶來(lái)較大壓力；生態(tài)引水工程受限于水源的選取，水質(zhì)和水量將直接關(guān)系到治理的成效。如在玄武湖調(diào)水中，由于引水工程中營(yíng)養(yǎng)鹽和有機(jī)污染物輸入量過(guò)大，反而導(dǎo)致高錳酸鉀指數(shù)總磷和總氮的濃度升高。局限性26生態(tài)引水工程最大的優(yōu)點(diǎn)是治理成效67深層曝氣

適用于湖水較深而出現(xiàn)厭氧層的水體。磷易在厭氧條件下從底泥中釋放出來(lái)，采取定期或不定期人為向湖底深層曝氣充氧，使水與底泥面之間不出現(xiàn)厭氧層，有利于抑制底泥磷釋放，有利改善水質(zhì)。打撈法

通過(guò)打撈船打撈藻體[14]，降低藻的密度，在水華大量發(fā)生時(shí)有一定的效果，但是不適合大面積使用，工程量大。其他工程性措施27深層曝氣其他工程性措施681凝聚沉降法

利用價(jià)格便宜的多種陽(yáng)離子Fe3+（三價(jià)鐵鹽易與磷酸鹽反應(yīng)生成不溶性的磷酸鐵。二價(jià)鐵鹽能和污水中的磷反應(yīng)生成不溶性沉淀物），Al3+（鋁離子與磷酸鹽具有特別強(qiáng)的親合力，可以選擇性地從廢水中去除磷）和Ca2+（在pH值偏堿時(shí)，石灰與磷發(fā)生反應(yīng)，生成磷酸鹽和無(wú)機(jī)氫氧化物，磷酸鹽和懸浮物質(zhì)隨反應(yīng)生成物凝聚沉淀下來(lái)，達(dá)到去除磷的目的）等使磷形成沉淀，從水溶液釋放出來(lái)?；瘜W(xué)處理方法281凝聚沉降法化學(xué)處理方法69韓劍宏，楊冬梅，劉派等在用硅酸鈣處理富營(yíng)養(yǎng)化湖水中氨氮的實(shí)驗(yàn)研究中采用硅酸鈣作為吸附劑[15]，能有效的去除富營(yíng)養(yǎng)化湖水中的氨氮。硅酸鈣作為一種新型吸附劑，是粉煤灰提取高鋁粉后產(chǎn)生的一種工業(yè)廢物，具有比表面積較大、內(nèi)部微孔發(fā)達(dá)、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。范例29韓劍宏，楊冬梅，劉派等在用硅酸鈣70150μm30150μm71結(jié)果：

（1）硅酸鈣可有效去除富營(yíng)養(yǎng)化湖水中的氨氮，當(dāng)采用粒徑為100目的硅酸鈣處理富營(yíng)養(yǎng)化湖水，每100mL水樣投加量為1.0g、吸附時(shí)間為60min、pH為8