富营养化

富营养化（共12篇）

富营养化 篇1

引言

湖北省素称“千湖之省”。在长江中游洪泛平原区, 西起宜都、东至黄梅, 长江、汉江两岸湖泊星罗棋布, 统称“江汉湖群”。江汉湖群是湖北省宝贵的自然资源, 在调蓄洪水、提供水源、水产养殖、交通航运、旅游休闲以及净化水质、调节气候、维护生物多样性等方面发挥着不可替代的作用。随着人口增长、经济社会发展、城市化进程加快, 加之长期以来重开发、轻保护, 诸多湖泊普遍呈现富营养化。富营养化问题已成为江汉湖群主要的环境问题, 开展湖泊富营养化形成机理、控制因子、评价方法研究, 建立生态模型、开展防治工程技术实践, 已十分迫切。但是, 湖泊富营养化发生机理十分复杂, 涉及自然科学、社会科学的多种学科, 控制难度极大, 目前更无法做到预测预报, 湖泊富营养化的理论研究与防治将是长期而艰巨的。

1 江汉湖群富营养化状况

根据2012年调查资料, 江汉湖群多为浅水湖泊, 共同特点是湖底淤泥深厚、湖床较浅、面积萎缩、洲滩发育, 平均水深一般在2m以内, 无热力分层现象。从江汉湖群中选取36个典型湖泊进行监测评价 (表1) , 总体看, 富营养化状况表现为以下特征:

(1) 富营养化湖泊数量占比大。江汉湖群富营养化较为普遍, 评价的36个湖泊中有23个湖泊呈富营养状态, 占评价湖泊个数的比例为63.9%。

(2) 富营养化湖泊地域分布广。呈富营养化状态的湖泊遍布江汉平原各地, 富营养化问题不是个别湖泊或局部区域的偶发现象。

(3) 营养程度多为中间状态。富营养化程度极端状态的少、中间程度的多, 主要表现为中营养~轻度富营养状态, 贫营养以及重度富营养化湖泊极少。评价的36个湖泊中, 21个为轻度富营养, 占评价湖泊总数的58.3%;2个为中度富营养, 占评价湖泊总数的5.6%;其余13个湖泊呈中营养状态, 占评价湖泊总数的36.1%。

2 江汉湖群富营养化成因

2.1 理化及生物原理

调查研究显示, 江汉湖群富营养化的实质是来自于外源、内源的营养物质在湖泊水体中蓄积过多, 湖水从生产力低的贫营养状态逐步向生产力高的富营养状态过渡, 主要表现是湖水氮、磷等营养物质含量过高, 超过湖体的自净能力, 在适宜的自然环境条件下, 引发藻类及其它浮游生物迅速繁殖, 水体溶解氧量下降, 水质恶化, 鱼类及其它生物产生变异等现象。

2.2 人类影响是主因

自20世纪60年代以来, 由于人类社会过分地强调改造自然, 以满足经济社会的物质需要, 对湖泊资源的开发利用长期处于超负荷状态, 人为造成江湖阻隔、湖滨湿地萎缩、湖泊生态系统退化, 点源、线源、面源等各种污染源持续不断地排入湖泊, 湖水营养物质大量增加。加上江汉湖群营养本底偏高、湖底浅平、上游来沙来料较多等自然原因, 致使湖底淤高、湖水变浅、水质恶化、水体自净能力下降、富营养化程度加重。

3 江汉湖群富营养化防治

3.1 关键技术

江汉湖群富营养化的防治, 既是十分复杂的社会问题、也是难度极大的技术问题, 要真正取得实效将是长期而艰巨的系统工程。从学术研究的角度讲, 需要突破的关键技术主要有三个方面:

(1) 富营养化及“水华”灾害的形成机理和危害研究。近年来, 江汉湖群“水华”灾害时有发生, 但各个湖泊富营养化产生机理是有区别的, 需要针对不同湖泊研究分析富营养化及“水华”发生的具体原因, 才能有针对性地实施治理手段, 制定防范措施。

(2) 污染源控制技术。大量的调查表明, 江汉湖群污染源来源复杂, 既包括点源、非点源, 也包括内源, 对污染源的控制是富营养化防治的前提。

(3) 湖泊流域生态恢复技术。相比于某种单一的物理、化学防治措施, 唯有全面、系统地实施湖泊全流域的生态修复, 才是湖泊富营养化防治的根本出路。江汉湖群许多湖泊身处平原水网腹地, 流域水系错综复杂, 水体交换、营养物质输送既受到自然调节、也受到人工干预。

3.2 防治措施

理论研究与实践探索表明, 江汉湖群富营养化防治措施可概括为建立技术体系和实施工程治理两方面。

3.2.1 建立技术体系

江汉湖群湖泊数量多、分布广、人类活动开发利用方式和目的不同, 对湖泊的影响程度有别, 不同地区湖泊的富营养化成因、类型、演变过程以及物理、化学、生物学特性等方面存在一定的差异, 致使各个湖泊的营养物水平和富营养化效应有较大的区域差异性。目前湖北省湖泊方面的技术体系尚未建立, 比如没有制定湖泊营养物生态分区体系、分区营养物基准, 更没有制定富营养化控制分级标准。这给湖泊富营养化问题的识别、评价、管理、乃至营养物负荷的工程削减和有效控制带来了很大难度。

统筹定位各个湖泊的基本功能、社会经济目标、环境管理目标, 制定不同湖泊营养物基准和富营养化控制分级标准, 建立湖泊流域的营养物总量控制和削减体系、湖泊富营养化控制和生态修复技术体系以及保障机制, 实现湖泊富营养化的风险评估、科学预防、有效控制和综合管理, 提高对江汉湖群整体水环境状况的管理水平、规范营养物削减和富营养化综合防治体系, 将极大的推动湖泊富营养化的控制和区域生态恢复。

3.2.2 实施工程治理

纵观国内外研究成果与实践经验, 对于浅水富营养化湖泊的治理, 工程措施主要有截污治污、换水稀释、疏挖底泥、深水曝气、机械收草藻、生态修复等。

(1) 截污治污。江汉湖群大多地处人口稠密、经济发达地区, 区域内工农业生产、生活废污水直接排放入湖是造成湖水营养物质增加的主要外因。通过排污管道改造实施污水分流、兴建污水处理工程实施截污治污, 是控制湖泊营养物质持续增加的重要措施。

(2) 换水稀释。通过江湖连通、增进水体交换, 可以直接降低湖水营养物质浓度, 防范富营养化的发生。武汉市六湖连通工程已经初见成效, 就是很好的实例。

(3) 疏挖底泥。江汉湖群多为浅水湖泊, 底部沉积物在一定条件下可悬浮于湖水中, 并向水体释放营养物质, 这种内源污染十分顽强, 有时比外源污染影响更甚, 且很难根治。挖泥可以直接去除底泥中的营养物质含量, 减轻内源污染对湖水的影响。

(4) 深水曝气。对湖水采用机械搅拌、压缩空气、水泵、喷射泵等方法, 在深水进行人工曝气、促进水的流动, 可以有效改善湖水与底泥的交界面的厌氧状况, 其次还可以降低氨氮、铁、锰等离子性物质的浓度, 维护水体水质状况。此法对于水深较深的湖泊效果更佳。

(5) 机械收草藻。利用机械收割装置直接收获水草和藻戋可以改善湖泊的表层生态环境, 同时, 水草和藻类本身会吸收大量的营养物质, 通过对它们的收获可以从湖泊中去除营养物质。在大规模除藻行动的开始阶段或除藻前的准备阶段, 适当捞藻清理水面是必要的。

(6) 生态修复。生态修复可分为水生植物修复、水生动物修复、生物膜技术等。

1水生植物修复。利用适合相应湖体环境的水生植物及其共生的微环境, 来去除水体中的污染物质。合理构建并维持水生植物的生物量, 促进水生植被的恢复和重建可有效分配水体营养物质, 避免单一优势种的过度滋生, 保持水体自净能力。

2水生动物修复。通过调控湖泊生态系统食物链的环节来达到改善湖泊水质的目的。

3生物膜技术。采用比表面积较大的天然材料或人工介质为载体, 利用其表面形成的粘液状生物膜, 对污染水体进行净化。

国内外的实践证明, 没有任何单一的物理学、化学和生物学措施能较好地解决湖泊富营养化问题, 更不能从根本上长远地改善湖水富营养化状态, 必须做到控源截污与生态修复并举。这是江汉湖群富营养化防治要注意汲取的经验教训。

4 结语

江汉湖群富营养化的防治是一项复杂的系统工程。尽快开展富营养化防治的理论研究和实践探索是维护江汉湖群生态健康、实现资源保护与经济可持续发展的迫切需要。统筹定位各个湖泊的基本功能、社会经济目标、环境管理目标, 完善管理对策与规划方案, 从控制污染源出发, 合理运用各种物理、化学、生物手段, 重点实施流域性的生态修复工程, 逐步恢复湖泊生态系统的结构和功能, 是防治湖泊富营养化问题的根本出路。

参考文献

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[5]田世洪, 马文林.对水体富营养化治理措施的分析[A].中国环境科学学会学术年会优秀论文集[C].2008.

富营养化 篇2

水体富营养化环境影响评价

摘要：环境影响评价简称环评,是指对规划和建设项目实施后可能造成的环境影响进行分析、预测和评估,提出预防或者减轻不良环境影响的对策和措施,进行跟踪监测的方法与制度.通俗说就是分析项目建成投产后可能对环境产生的`影响,并提出污染防止对策和措施.水体富营养化环境影响评价是规划和建设项目水环境影响评价的重要内容.鉴于此,本文援引其他文献,就水体富营养化环境影响评价予以浅议.作 者：白宝峰 程爱芳 作者单位：河南省新密市环保局期 刊：中小企业管理与科技 Journal：MANAGEMENT & TECHNOLOGY OF SME年，卷(期)：,“”(16)分类号：X8关键词：环保 水环境 环境影响评价

富营养化 篇3

关键词：农业种植；富营养化；农业面源；氮磷肥

中图分类号：S-0文献标识码：A文章编号： 1674-0432（2011）-10-0143-1

近几年来，生态灾难对社会生产生活的袭扰呈日渐频繁趋势，这其中以水体富营养化为主要表现，从波及范围广、影响极为深刻的2007年太湖大面积蓝藻事件，到2008年昆明滇池水体高度富营养化现象，再到时有发生的入海河口“赤潮”等自然灾害，无不在向世人传达这样一些信息：大自然的承载能力已经达到了极限，人类对大自然的过度侵入已经使大自然不堪重负，人类到了必须反思的时候了。分析来看，工业和生活污水的排放曾经是造成水体富营养化的罪魁，然而随着工业环保力度的日渐加大和城市生活用水的集中处理和排放，工业和生活污水排放在造成水体富营养化中的影响力已大幅下降，因农业种植中富含氮磷元素的化肥的使用率持续上升，而且农业种植面积大且农业用水处理的不到位等现象日益突出，使的农业面源日渐成为水体富营养化的主要原因。以太湖蓝藻事件为例，大面积蓝藻出现之时，据当地环保部门检测，整个太湖平均氮磷含量分别达到了4.0mg/L和0.13mg/L，这一含量已经远超水体富营养化的0.5mg/L和0.02mg/L的标准，这其中涉及到的两个主要成分—氮和磷正是农业种植用化肥的主要成分。本文以多次出现过水体富营养化的江南地区某湖泊为例，从农业面源出发分析了农业排放的氮磷等营养元素对周围水体的影响，研究了农业施肥对水体富营养化的作用，并提出了需要注意的问题，具有一定的价值。

1 农业面源对水体富营养化的影响

前面提到过，水体富营养化的主要原因是水体中营养盐浓度异常偏高，而氮磷则是营养盐的主要成分。在农业施肥中，氮肥和磷肥事实上已成了主要的农业化肥，随着农业产量提升的需要，氮磷肥的使用量越来越大，造成了氮磷肥的过度使用，从而对周边水域的富营养化形成了促进作用，如江南地区某湖泊，随着工业环保力度的加大，工业污水和生活污水的排放已急剧减少，然而发生水体富营养化程度却并没有明显降低，分析原因发现，该湖泊周边分布着大量的水稻田和麦田，此类作物对氮磷肥的消耗量极高，且由于农田面积大导致对农业用水的排放没能很好的控制，导致大量富含氮磷的高营养盐类水流入该湖泊。因此，农业面源对水体富营养化的作用一直是研究的重点。

2 农业种植对水体富营养化的影响

农业种植与水体富营养化的关系，主要是指农业种植用富含氮磷元素的肥料地下，在雨水的冲刷下或自流进入湖泊，因此这其中要涉及到土壤营养物质运移这一概念。

2.1 农业用氮肥对水体富营养化的影响

氮肥不仅是农业种植中使用量最大的肥料，也是土壤中运移能力较强的元素。我们将本文举例的某湖泊周围农业种植面积设定为1500万km2,按照冬小麦夏水稻的种植模式下的均氮肥施用量为300kg/hm2，则全年氮肥施用量为45万t左右，从损量上看，地表径流年损失氮素约占5%，如果假设损量后的氮素全部流入该湖域，年均从农田排出的氮量约为2.8万t，则每年流入该湖域的总氮量接近8万t，占去总施肥氮量的近三成，再加上该区域土层渗漏性强，意味着氮素渗透的可能性更高。可见，氮肥对造成流入地水体富营养化有着直接关系。

2.2 农业用磷肥对水体富营养化的影响

磷肥也是农业种植中大量施用的肥料。与氮肥特性不同，磷肥在土层中的运移能力弱，溶出率极低，这样意味着施入土壤中的磷肥向水体运移的数量不如氮肥那样可观，如果在板结化的土壤中，其溶出率会更低。而磷素造成水体富营养化主要是以地表径流的形式直接流入水体中，这种情况多发生在洪水或漫灌时。实际上，该湖泊主要种植的作物是水稻，这也意味着该湖周边主要以水稻田为主。据中国农业科学院国家测土施肥中心实验室测定，水稻土的特性使对土壤中的磷元素的固結率可以达到50-80%左右，也即是说仅有20%-50%的磷素转为离子态流入水体。该湖域水稻土面积约占总种植面积的60%左右，磷肥的年使用量4.5万吨左右，按照磷素在土壤中的固结率换算，真正进入湖泊的磷量远少于氮量，再加上水中淤泥释放的可溶性磷素，总量甚至是微乎其微。由此可见，该湖区水体富营养化中，磷量排入并不是主要原因，甚至可以说没有直接关系。

3 结论

从以上分析可以的出以下几个结论：一是对污染源如氮磷摄入量的最佳值必须借助更具科学的分析测算手段，以明确何种污染源是造成富营养化的主要原因，以对症下药；二是氮磷使用量的大小与富营养化程度的高低并非呈正相关关系，盲目减少某种化肥使用量可能不但无益于富营养化的改善，反而会影响到农业产量的提升。

参考文献：

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湖泊富营养化治理技术探析 篇4

虽然, 近年来我国已经意识到并加大防治湖泊污染方面的力度, 但是湖泊富营养化状态并没有得到有效控制, 例如我国几个重要湖泊水库太湖、巢湖、滇池等相继爆发水华, 其中2007年6月太湖蓝藻爆发, 造成水质恶化, 严重影响到湖区数十万居民的饮用水安全。湖泊富营养化影响社会安定, 制约湖区经济的长期可持续发展, 因此, 湖泊富营养化的治理与改善已经迫在眉睫。

1 目前国内外湖泊污染主要治理技术

目前世界上现有的湖泊污染主要治理技术可分为两大类, 一类为以工业和工程治理技术为主, 如沉积物疏浚、湖泊理化性质改善、沉积物覆盖等;一类以生物修复技术为主, 如生物操纵控藻技术、微生物净化技术、植物净化技术等, 见表1。

(1) 湖泊沉积物疏浚技术。沉积物疏浚技术能有效去除湖泊内污染物, 改善湖水质量, 例如经过沉淀物疏浚技术的治理, 美国的Lmy湖水的磷含量降低55%, 瑞典Trummen湖水磷含量降低90%;然而并不是所有的湖泊疏浚工程有起到理想的效果, 湖泊疏浚技术影响因素复杂、涉及面广。1998年南京玄武湖采用湖泊沉积物疏浚技术治理后, 半年湖中水体的透明度、溶解氧和总磷又基本回复到清淤前的状态[2]。

(2) 湖泊理化性质改善技术。湖泊理化性质改善技术主要是对湖泊注入化学试剂, 添加吸附剂来改善其理化性质, 并吸附沉淀水底的各种物质。将明矾、硫酸铝、聚合氯化铝等投放入湖泊中能钝化和沉淀湖水中富含的磷;投放二氧化氯、硫酸铜或其他除藻剂能快速杀死藻类。

(3) 沉积物覆盖技术。沉积物覆盖技术是用用砂子、卵石等物质覆盖于污染沉积物之上, 形成阻隔带, 使得沉积物和水体隔开, 起到抑制污染沉积物营养物质释放的作用。覆盖物的种类、覆盖厚度直接影响着污染沉积物营养物质释放, 采用几种覆盖物质组成复合层形成无氧环境有利于污染物的降解[3]。

(4) 生态控藻技术。生态控藻技术主要分为植物控藻技术和动物控藻技术和微生物控藻技术等。植物控藻技术是通过增加挺水植物、沉水植物等水生植物的比例, 削减湖泊水体中的氮、磷等营养物质, 达到净化水质和控藻的效果;动物操纵控藻技术是通过增加植食性浮游动物和鱼类, 减少浮游植物的生物量, 来控制蓝、绿藻生长;微生物控藻技术是通过溶藻细胞等细菌来直接或间接抑藻和除藻, 具有繁殖快, 效率高等优点, 是非常有效的控藻技术。

(5) 微生物净化技术。微生物净化技术主要是利用微生物的作用分解水中的污染物质, 使水体得到净化。微生物繁殖力强, 对环境适应能力强, 能有效去除水体中氮、磷营养盐, 增加溶解氧, 改善水质。

(6) 植物净化技术。植物净化技术是通过植物的吸收、吸附作用和代谢功能将水体中的氮、磷等营养物质和其它有毒有害污染物进行吸附、沉淀、分解和吸收。

2 新型湖泊富营养化—曝气技术

(1) 曝气技术原理。湖泊中溶解氧主要依靠水体复氧和水生植物的光合作用, 水体复氧是溶解氧的主要来源, 水体复氧是指空气中的氧溶解到水体中的气—液传递过程, 这个过程也可称为天然曝气。只靠天然曝气的作用, 湖泊的自我净化过程非常缓慢, 因此需要采用曝气技术进行人工曝气来弥补天然曝气的不足。曝气技术是近年来所发展起来的一种新型湖泊污染治理技术, 其原理是利用水下注气方法对水体充氧, 同时增加水体的上下交换, 由此增加底层水体的溶解氧, 抑制湖底磷的释放量, 控制富营养化, 降低蓝藻爆发的可能性, 同时促进喜氧微生物的繁殖, 用来降解水体其他污染物, 进而有效的改善湖泊的整体水质, 如图1。

(2) 曝气技术的运用。西方欧美国家从本世纪初就开始注意到水下注气能改善湖水质量, 抑制水华产生, 同时水体缺氧也会影响湖泊里鱼类的生长与繁殖。不仅如此, 湖泊深水层缺氧会导致水体中的硫化氢、氨氮以及还原性铁和锰等还原性化学成分增高, 从而导致水体在气味、颜色和味道上均产生严重变质, 并使水处理用的植物需氧量大为增加, 从而增加整个湖泊的水处理成本。很多研究表明, 曝气技术通过水底注气能够有效的促进水气两相在相界面上的物质交换, 从而促进水体的表面蒸发, 降低水表面温度, 增加底层水体的溶解氧含量, 从而改善湖泊的整体水质[4,5,6,7,8]。在应用曝气技术治理湖泊甚至近海水质改善方面, 芬兰走在国际前沿, 目前曝气技术已被大规模地应用在芬兰的200多个湖泊, 甚至被应用在芬兰湾的部分海域。

我国曝气技术也有近20年的应用历程。我国曝气技术的运用多见于河道污染治理中, 如在上海苏州河、贵阳市南明河、广州朝阳涌、北京的清河、苏州城市河流等城市河流中得以成功运用[9,10,11]。河道人工曝气技术通过推流式和曝气充氧方式实现气液的完全混合, 曝气的气体可以是空气和纯氧。常见的曝气装置主要有四种:鼓风机-微孔布气管曝气装置、叶轮吸气推流式曝气装置、水下射流曝气装置、纯氧增氧装置;其应用形式通常有两种:移动式充氧平台和固定式充氧站, 其中移动式曝气是利用移动的曝气船等设备进行, 固定式曝气有机械曝气和鼓风曝气两种形式。

曝气技术可以用很小的能量来在湖底产生大量气泡, 从而达到提高水体溶氧, 促进水体垂直循环, 降低水表温度, 改善水体质量的目的, 因此曝气技术是一种极具发展前景的湖泊污染治理技术。

3 湖泊曝气技术的研究方向

目前, 我国曝气技术多运用于河道污染治理中, 运用曝气技术改善湖泊这类的缓流体富营养化问题的研究起步较晚, 见诸报导的成果不多, 其中有潘华辰教授研究的水下液体提升技术和水下液体提升系统模型, 有扬州大学黄廷林和西安建筑大学丛海兵等研究过用扬水曝气器治理湖泊水库污染等;国际上也尚无可靠的三维数值计算模型来预测曝气机对湖泊水体流场, 温度场, 溶氧, 磷浓度等参数的影响, 如图2、图3。

曝气技术改善湖泊富营养化问题的研究方向主要体现在以下三个方面:

第一, 理论分析。对特定湖泊根据实际需要进行合理简化, 建立力学模型, 根据湖泊水体的物理特征以及流体力学的基本定律推导出相应的数学方程, 确立初始条件与边界条件的约束, 使用合理的计算方法求解方程, 解释和检验方程推导结果。正确的理论分析结果能够很好的表达与揭示湖泊水体富营养化规律和本质特性, 同时正确的理论分析也是计算机数值模拟的基础。

第二, 试验研究。在理论分析的前提下, 综合借鉴相近理论成果, 在所研究的湖泊或者试验室中搭建试验平台, 开展合理的模拟实验, 借助测量设备对湖泊研究中的实验参数进行测量, 之后将测量数据进行处理分析, 用于检验理论方程的正确性和误差范围, 并为计算机模拟提供原始参数。

第三, 计算机模拟研究。伴随着着计算机技术突飞猛进的进步, 数值分析和计算方法的不断改进, 过去传统方法不能解析的流体力学方程, 现在能够借助计算机对力学方程进行简化和数值离散化, 编制程序求解, 许多复杂的工程问题能够得到满足实际要求的数值解。计算机模拟更具有不受地点、气候限制、耗时少、节约财力、物力、人力等优点。

借助计算机模拟模型模拟湖泊富营养化过程, 能有很好地研究曝气作用下湖水三维流场、温度场和环境参数在湖区的三维分布以及溶氧量、磷含量变化规律, 考察季节变化、风浪作用以及各种外源性污染条件对曝气作用效果的影响, 预测湖泊对曝气技术作用机制的响应, 得出最佳的曝气治理方案, 供环保决策部门作为湖泊富营养化治理决策的参考依据。

适应湖泊富营养化计算机模拟、功能完善的常用模型软件主要有:EFDC (Environmental Fluid Dynamics Code) 模型软件、Fluent软件、Delft3D模型软件、Mike系类软件、MOHID模型软件, WASP软件等。这些软件的水环境综合模拟能力和适应能力较强, 并且人机交互界面友好, 计算结果可靠性较高, 方便工程技术人员和研究人员使用。

4 结论

总体而言, 现有的几类湖泊污染治理技术中, 虽然工业和工程治理技术见效快, 治理效果明显, 但是由于其能耗大, 花费高, 并存在二次污染, 这些因素限制了工业和工程治理技术在治理湖泊污方面的应用;生物修复技术最大的优点在于具有生物修复的长期可行性, 但是治理速度慢, 而且有可能造成生物入侵, 给湖泊生态环境生物安全性所造成的二次影响仍有待进一步研究与评估。

曝气技术具有耗能低, 投入低, 治理速度快, 不存在二次污染等优点, 同时计算机技术的飞速发展和计算方法的不断完善也为曝气技术的研究和应用提供了有力的支撑, 因此, 曝气技术在我国湖泊富营养化综合治理中具有广阔的应用前景。

摘要：本文主要是对湖泊富营养化的现有治理技术进行归纳探讨, 并指出曝气技术是一种新型而有效的湖泊富营养化治理技术, 在湖泊富营养化综合治理中具有广阔的应用前景。

关键词：湖泊,富营养化,治理技术,曝气技术

参考文献

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水体富营养化的原因及危害 篇5

水体富营养化会严重影响水的水质。富营养化水中含有硝酸盐和亚硝酸盐，人畜长期饮用这些物质含量超过一定标准的水，会中毒致病。另外水体表面生长着大量水藻，形成一层“绿色浮渣”，使得阳光难以穿透水层，影响水中植物的光合作用，对水生动植物都有害。长此以往，水资源也会被污染的`不可再用。

防治措施

富营养化 篇6

关键词：水库；富营养化；防治措施

中图分类号：X524文献标识码：A文章编号：1000-8136(2010)15-0028-02

1大中型水库富营养化内涵及现状

1.1水库富营养化内涵

水库富营养化是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等一些营养物质大量地进入湖泊、河口、水库、海湾等级流水体，引起藻类及其他浮生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。水体富营养化后，会影响水体的水质，造成水的透明度降低，使得阳光难以穿透水层，阻碍植物的光合作用。微生物、藻类大量的繁殖，消耗了水中大量的溶解氧，水中溶解氧少，使生物从有氧代谢转化为无氧代谢，如果长时间这样，会对水生动物有害，甚至会导致动植物的大量死亡，并且，水中的植物会加速繁殖。例如，生活污水和化肥、食品等工业的废水以及农田排水都含有大量的氮、磷及其他无机盐类，这些物质排放到水体中，水中营养物质增多，促使自养型生物旺盛生长，特别是蓝藻和红藻的个体数量迅速增加，其他水生生物将会大量的减少，出现水体富营养化现象。又如人体排泄含有一定数量的氮，使用含磷洗涤剂，磷灰石、硝石、鸟粪层的开采、化肥的大量使用，使氮、磷等营养物质进入水体，都会造成水体富营养化。还有，一些藻类及其他浮游生物死亡后生物残体在腐烂过程中，不断消耗水中的溶解氧，不断产生硫化氢等气体，使水质恶化，造成鱼类和其他水生生物大量死亡，并把大量的氮、磷等营养物质释放入水中，供新的一代藻类等生物利用，因此，导致了水体富营养化现象的发生。

1.2大中型水库富营养化现状

近些年来，我国水库水体富营养化现象日益加剧，其污染源极其复杂。潜在的危害很大，这已成为水环境保护中最突出的环境问题之一。根据我国近几年的调查显示，一些大中型水库水体处于中度营养化到富营养化的过度状态，其水体的氮磷比值为20.94～97.35，这说明了水体的氮磷污染严重。例如对一些水库的监测结果看，各水库Chla值范围在4.62 mg／m3～36.40 mg／m；TP范围在0.012 mg／～0.323mg／L；TN范围在0.005 mg／L～5.94 rag／L；SD范围在0.48 m～1.95 m：CODMn范围为1.24 mg／L～7.03 mg／L，所有的水库均产生了水体富营养化状态。并且，随着季节和降雨出现较大的波动，水体富营养化程度也在不断地上升，这给水环境带来严重的恶性循环，造成大量的鱼类及其他水生生物无法在水中生存，并且还危害着人类的健康。

2 大中型水库产生水体富营养化的原因

2.1 大量富营养化废水的排入，导致水体富营养化现象的产生

所谓营养化废水就是指一些含有氮、磷等过量有机养分的废水。如人类食用后扔掉的食物残渣，生活污水以及丁业废水等，它们融合在一起，就产生大量的固体悬浮物。这些固体悬浮物的特点是：色、嗅、味异常，含病原体较多，含氮和碳量较高，溶解氧很少，几乎不溶解，有机物的含量也较高。正是因为这类废水排入到水库，才造成了水体富营养化的现象。

2.2 大量死亡水生物的沉积，加速了水体的富营养化进程

在水底有大量死亡的水生生物的尸體，这些尸体未能及时清除，存积在水底，被微生物分解，消耗大量的溶解氧，使水质恶化，出现恶臭，水体还呈现出蓝色、红色、乳白色等多种颜色。一些浮生物大量繁殖，使水底植物因光合作用受到阻碍而死去，腐败后放出营养物质，再提供浮生物生长繁殖，这样大大加速了水体的富营养化进程。

2.3水库水温过高是造成水体富营养化的原因之一

众所周知，水温在15℃～30℃之间时，有利于藻类的生长，而水温又会随季节而变化，呈现出不同程度的分层现象。这就导致了营养盐在深、表层不断地迁移和积累，增加了藻类的繁殖密度，使水质浑浊，透明度下降。植物在进行光和作用的时候要消耗大量的二氧化碳，使水中碳酸不断分解，致使水体的PH不断增高，产生水体富营养化。

3 国家为保护大中型水库富营养化所采取的措施

3.1 应控制蕾养物质进入水体

治理富营养化水体，可采取疏浚底泥、去除水草和藻类等生物，引入低营养水稀释、藻类的回收与利用、恢复水生植被、人工植物浮岛、生物操纵、实行人工曝气以及上下层水体混合交换等措施，这样能有效地将水库水质净化、生态恢复和景观建设有机结合，控制水库水体。

3.2采用灰色聚类法

水库水环境是一个灰色系统，为了建立一种比较完善的，适合于水库水体富营养化探究的模型，可以将灰色聚类法应用到水库富营养化中。从而合理地探究出水库富营养化评价的标准和水库水体富营养化的特点，确定各项指标在灰类中的聚类权以及聚类系数，这为水库的管理提供了重要的参考依据。

3.3 利用水动力条件，找出水库富营养化的规律

基于国内外对气候条件和营养盐条件对藻类生长速率的影响，我国对水库水体采用了机理分析和实际案例分析相结合的方法，重点探讨了水动力条件对藻类生长速率的影响特点，为水库富营养化演变态势提供基础。进而为有效防治富营养化提供了技术支撑。

3.4通过控制水生生物，减少水体富营养化问题

水库富营养化防治技术的关键，是需要了解和抑制藻类生长的环境条件及其生长规律。国家采用生物控制技术防治水体富营养化，主要是通过富营养化水体中水生生物对营养元素的吸收及其新陈代谢活动，去除营养物和污染物，调整水库中的水生生物群落结构，从而达到抑制水库水体富营养化进程的作用。国家采用生物控制技术防治水体富营养化最大的特点是，不但投资少，而且更有利于建立良性生态平衡。

3.5 积极采用生态修复技术，减少水库富营养化的发生

为了有效的控制水体富营养化现象的再度发生，科学家们研究并制订了新的生态系统——生态修复技术。这个生态修复技术就是要通过合理地构建大漂、苦草和鲢鱼组成新的生态系统，有效的去除水体中的氮、磷营养盐等有机化合物，抑制藻类异常增殖，恢复良好的水体生态功能，从而达到对水库中水体富营养化进行修复的效果。

3.6 利用泥沙沉降减少水库富营养化现象

目前我国一些大中型水库中都生长着大量的藻类等植物，它们的生长需要许多的氮和磷等一些有机化合物，为了减少水中有机化合物的产生。通过把一些泥沙沉降到水底，使水体中的TN、TP不断增大，从而抑制水体富营养化的发生。

4 总结

水体富营养化及其防治技术 篇7

关键词：富营养化,原因,危害,防治措施

水体富营养化的定义及原因:由于人类的活动, 使得水体中营养物质富集, 引起藻类以及其它水生生物过量繁殖, 水呈绿色或混浊呈褐色, 水体透明度下降, 溶解氧降低, 造成水质恶化, 严重时发生“水华”, 使整个水体生态平衡发生改变而造成危害的一种污染现象。

水体富营养化发生原因是多方面的, 在水体富营养化日益严重的今天, 对富营养化成因及控制治理措施的研究已经取得了一定的成果, 但对受富营养化污染的水体还没有一套稳定有效的净化控制方法达到水体的优化恢复。防止富营养化趋势发展, 必须以防为主, 采取综合防治措施, 针对污染源、污染物特点提出重点整治对策, 同时要加铁、化工、制药造纸、印染等行业的废水中氮和磷的含量都相当高。近年来, 工业排放的废水逐年递增。据报道, 2003年全国工业废水排放量达212.4亿t。但由于技术与资金的原因, 大部分工业废水只经简单处理甚至未经任何处理就直接排入江河等水体中, 许多废水中所含的氮、磷等物质也就不断地在水体中累积了下来。

一、水体富营养化的危害

1、造成水体富营养化污染的某些物质本身就可严重危害人类健康, 如植物营养素氨氮, 在特定的条件下也可转化为亚硝酸盐, 这是合成“三致物质”亚硝胺的前体。

另外, 水环境中某些藻类可释放出剧毒物质, 通过食物链损害人体健康甚至致人死亡。例如, 铜绿微囊藻可释放一种能够引起人们消化道炎症的水溶性环式多肽毒素。1986年12月, 福建省东山县就曾发生过因食用被赤潮污染的。我国的武汉东湖、杭州西湖、南京玄武湖、济南大明湖、抚顺的大伙房水库, 都曾受到富营养作用的影响。我国沿海的赤潮也时有发生, 1989年8~9月, 河北黄骅县到天津塘沽百余里的沿海出现世界上罕见的大规模赤潮, 使养虾业遭到严重损失。

2、藻类的过度繁殖, 死亡后藻类有机体被异养微生物分解, 消耗了水中的大量溶解氧, 使水中溶解的氧含量急剧下降。

同时, 由于水面被藻类覆盖, 影响大气的复氧作用, 使水中缺氧, 甚至造成厌氧状态。此外, 水体中藻类大量繁殖, 也会阻塞鱼鳃和贝类的进出水孔, 使之不能进行呼吸而死亡。水体出现富营养化时主要表现为浮游生物的大量繁殖, 因占优势的浮游生物的不同而水面往往呈现出蓝色、红色、棕色和乳白色等, 在江河、湖泊和水库中称为“水华”, 在海洋中称为“赤潮”。这些因素将导致鱼类等水生生物因缺氧而窒息死亡。20世纪以后, 赤潮发生的次数逐年增加, 我国渤海1998年、1999年连续两年发生严重赤潮, 面积达6 500平方千米, 持续时间超过1个月, 严重影响海产养殖, 造成重大经济损失。2000年我国海域共记录到赤潮28起, 比1999年增加了13起, 累计面积超过10000平方千米。上世纪70年代, 我国湖泊富营养化面积约为135平方公里, 而随着近年来经济社会快速发展, 目前富营养化面积已达约8700平方公里。这是由于上世纪70年代, 湖泊富营养化主要以城市湖泊为主, 面积都比较小。而2000年以后, 太湖、巢湖、滇池等大型天然湖泊出现大面积水华, 导致全国湖泊的富营养化面积急剧增加。

3、由于富营养化水体中藻类密度低, 不易沉降, 需消耗较多的混凝土和液氯, 从而提高成本。

含藻水的p H值偏高, 阻碍铝盐水解聚合物, 不利于混凝剂脱稳。藻类干扰滤池的运行。藻类有的长度达100-200Lm, 易在滤网表面形成一层毯状物, 使运行周期缩短, 反冲洗频繁;易在钢筋混凝土和金属表面附着生长, 产生腐蚀, 给清洗工作带来难度。其次, 富营养水体由于缺氧而产生硫化氢、甲烷和氨等有毒有害气体以及水藻产生的某些有毒的物质, 更增加了制水过程中的技术难度, 既影响制水厂的出水率, 同时也加大了制水成本费用。

二、水体富营养化的防治技术

导致水体富营养化的氮、磷营养物质来源的不确定性给控制污染源带来了巨大的困难。另一方面, 营养物质去布, 有助于合理地发挥挖掘底泥去除内源性营养物质的效益。底泥疏浚减少了已经积累在表层底泥中的总氮和总磷量, 减少了潜在性内部污染源。底泥疏浚还可以加深湖泊水体的深度, 增加了湖泊环境容量, 最终仍能起到降低湖泊水体营养负荷的作用。水体深层曝气, 要定期或不定期采取人为湖底深层曝气而补充氧, 使水与底泥界面之间不出现厌氧层, 经常保持有氧状态, 有利于抑制底泥磷的释放。注水冲稀是在有条件的地方, 用含磷和氮浓度低的水注人湖泊, 起到稀释营养物质浓度的作用, 这对控制水华现象, 提高水体透明度等有一定作用, 但营养物绝对量并未减少, 不能从根本上解决问题。另一种手段是换水, 这是针对临江湖泊的方案, 起到江水取代湖水, 以流动的贫营养水代替停滞的富营养水的目的。

防止富营养化, 首先应控制营养物质进入水体。治理富营养化水体, 可采取疏浚底泥, 去除水草和藻类, 引入低营养水稀释和实行人工曝气等措施。疏浚底泥对改善那些底泥营养物质含量高的水体是一种有效的手段, 但需注意地点和深度。因为水体深层底泥中的可溶性磷以及氨氮可能反而高于表层底泥, 当挖掘表层底泥后, 正好暴露出深层底泥高含量的可溶性磷和氨氮, 使更多的磷和氮从底泥中释放出来, 使水质进一步恶化。还有生物防治, 如引入大型挺水植物与藻类竞争、养殖捕食藻类的鱼等抑制藻类繁殖生长。还可在污染水域投放河蚌、鲢鱼等, 净化水体。

因此来自各种污染源的营养负荷的增加会使水中的营养物质浓度急剧增高, 导致藻类爆发、溶氧耗尽等富营养化症状, 因此, 外源的削减与控制是治理水体富营养化的先决条件。削减营养负荷的技术有以下几种:废水分流以减少营养物质的入湖量;生产无磷洗涤剂以降低磷的入湖负荷;使用化学方法或生物技术进行废水脱磷;利用稳定塘、人工或自然湿地等进行非点源营养物质的截流;湖水稀释;应用生态技术改变常规农业种植方法。

参考文献

[1]吴生才, 陈伟民.水体富营养化的渐进性和灾难性[J].灾害学, 2004 (19) :13-14.

富营养化景观水体—生态修复技术 篇8

(一) 景观水体的现状及生态法的应用现状

1. 景观水体的情况

公园、风景点等的大小湖泊、河道由于其大多为静止或流动性差的封闭缓流水体。水体周围的污染物和尘土等由于风力、雨水或人为因素会大量进入, 污染物经长时间的累积, 导致这些水体混浊, 藻类大量繁殖, 水质较差, 水色深绿。

2. 景观水体生态系统的恢复或建立的关键

景观水体中的微生物、水生植物和水生动物在水体生态系统中, 分别是分解者、生产者和消费者, 它们各自占据重要的生态位。水体中污染物的过量进入破坏了水体中的生态平衡, 使水体生态系统遭到破坏, 即呈现不完整的水体生态, 水体自我净化能力降低乃至丧失。景观水体生态系统的恢复或建立, 就是通过引入相应的生物物种, 达到景观水体生态的平衡, 使景观水体获得自我净化的能力。景观水体中生态系统的恢复或建立, 关键在于三个环节:增加水体中的溶解氧;增加微生物的种群和数量;引入水生植物及水生动物种群。

3. 景观水体生态处理应用现状

如今应用生态学处理水体的方法有好多种, 其中最具有代表性的方法主要有三种, 即曝气法, 生物曝气法及生物净水法。

(1) 曝气法。该技术主要采用潜水型曝气机和提水式曝气机, 对景观水体进行充氧, 提高水体自净能力。潜水型曝气机一般采用下倾角或水平式安装方法, 在使用的过程中无噪音污染, 对周围环境无不良影响, 也不改变水体的景观效果。与传统的固定式污水处理方法相比, 在相同的处理水量条件下, 其一次性投资只有固定污水处理设施的1/5;而且不受空间条件的限制, 它能在较短的时间内提高水体的溶解氧浓度、降低水体的有机物和氨氮等污染指标, 具有成本低、见效快、效果好、操作便利、适应性广等优点。很多的地方在使用该方法进行水处理。

(2) 生物曝气法。该技术是在景观水体处理技术是在曝气法技术基础上发展的水处理工艺。在曝气增氧的同时向水体中投加微生物菌种, 是一种增氧强化生物技术, 可对水体进行快速修复。要强调的是生物药剂的投加是非连续的。仅在水体趋于恶化时进行, 本系统具有即开即用的特点, 没有设备闲置, 不需专人管理。

(3) 生物净水法。系统中增加了水生植物和水生动物等净水生物。该方法是最接近生态法的, 当然这种方法有其一定的局限性。它适合应用在池塘、花园水塘等有养殖性的水体, 而不太适用于雕塑喷泉等没有动植物放养的水体。

(二) 景观水体生态处理的概念及主要修复技术

景观水生态处理的概念及应用原理简单地说, 生态水处理就是在水域中人为地建立起一个综合全面的生态系统, 整个生态系统能适应外界环境对它的影响, 处在自然的生态平衡状态, 实现良性可持续发展。

1. 生物操纵控藻技术

生物操纵是利用生态系统食物链摄取原理和生物相生相克关系, 通过改变水体的生物群落结构来达到改善水质、恢复生态平衡的目的。其实现途径有两种:放养滤食性鱼类吞藻, 或放养肉食性鱼类以减少以浮游动物为食的鱼类数量, 从而壮大浮游动物种群。闫玉华等通过控制凶猛鱼类及放养捕食浮游生物的滤食性鱼类鲢、鳙) 来直接控制蓝藻水华的生物操纵方法, 取得良好的效果。Kajak等在波兰Warniak湖中放养鲢 (密度为30~90 g/m3) , 导致浮游植物总生物量和蓝藻份额大大减少。

在实际应用中, 生物操纵的操作难度较大, 条件不易控制, 生物之间的反馈机制和病毒的影响很容易使水体又回到原来的以藻类为优势种的浊水状态。

2. 水生植物净化技术

水生植物是营造水体景观不可或缺的要素, 而且还能有效地净化和维持景观水体的水质, 因此研究水生植物对水质的保护作用具有重要的景观、生态意义。因此, 合理利用某些具有造景功能的水生植物, 一方面可提高景观水体的景观效果, 另一方面, 对水体的生态修复也起着重要作用。

高等水生植物与藻类同为初级生产者, 是藻类在营养、光能和生长空间上的竞争者, 其根系分泌的化感物质对藻细胞生长也有抑制作用。在水体修复中应用较多的是水生维管束植物, 它具有发达的机械组织, 植物个体比较高大, 按生存类型可分为浮叶, 挺水, 沉水和漂浮4种类型: (1) 浮叶植物:根茎生于底泥中, 叶漂浮于水面, 如睡莲、满江红、萍蓬莲、菱等。 (2) 挺水植物:根茎生于底泥中, 植物体上部挺出水面, 如芦苇、荷花、千屈菜、水葱、泽泻、雨久花、香蒲、菖蒲等。 (3) 沉水植物:植物体完全沉于水气界面以下, 根扎于底泥或漂浮于水中, 如金鱼草、伊乐藻、轮叶黑藻等。 (4) 漂浮植物:植物体完全漂浮与水面, 具有特殊的适应漂浮生活的结构组织, 如凤眼莲, 浮萍, 大漂以及稀有的品萍等。

国内外许多学者早就认识到水生植物在富营养化水体中的调控作用, 对其生物净化的机理和可行性进行了研究。Jurgen用芦苇处理生活污水, COD、总氮、总磷的去除率均达80%~90%。沈耀良等对金鱼藻、苦草和伊乐藻三类沉水植物净化受污水体的效果进行了试验研究。研究表明, 三种沉水植物对水体水质均有良好的净化效果, 可有效地去除水体中的N、P类植物营养物。

浮床种植技术的发展为富营养化水体治理提供了新的途径, 该技术以浮床为载体, 在其上种植高等水生植物, 通过植物根部的吸收、吸附、化感效应和根际微生物的分解、矿化作用, 削减水体中的氮、磷营养盐和有机物, 抑制藻类生长, 净化水质。李先宁等研究开发了一种由水生植物、水生动物及微生物膜构建的组合型浮床生态系统.通过中试研究, 考察了该浮床对富营养化湖泊水体在动态条件下的净化效果。结果表明, 水体交换时间为7d时, TN、TP、高锰酸盐指数的去除率分别为53.8%、86.0%和35.4%。

3. 多自然型河流构建技术

德国、瑞士在20世纪80年代末提出“亲近自然河流”概念和“自然型护岸”技术;日本在20世纪90年代初展开了“创造多自然型河川计划”, 这些构建多自然型河流思路的共同特点是通过河流生态系统的修复, 恢复提高河流的自净能力。针对城市河流采用时可提高其景观功能价值及自净能力。多自然型河流构建技术包括生物和物理两部分。

(1) 多自然型河流的生物部分。自然型河流构建技术中应用的生物主要是水生植物和水生动物。利用水生植物净化河水吸收水中的氮、磷。有些水生植物如凤眼莲、满江红等能较高浓度富集重金属离子, 芦苇则能抑制藻类生长。此外, 水生植物还能通过减缓水流流速促进颗粒物的沉降, 利用人工种植的植物强化河流自净能力。但值得进一步研究的是冬季水生植物枯萎后自净能力如何保持以及水生植物造成的二次污染问题。目前已有经济利用植物净化水体的报道。

(2) 多自然型河流的物理结构。多自然型河流的物理结构包括多自然型河道物理结构和生态护岸 (河堤) 物理结构。多自然型河道物理结构建设的思路是还河流以空间, 构造复杂多变的河床、河滩结构;富于变化的河流物理环境有利于形成复杂的河流动植物群落, 保持河流水生生物多样性。杨荟提出河床要有弯曲变化的自然流路, 要有浅滩、深潭, 且要多孔质化, 以便水流形成不同的流速带。

目前, 生态护岸常采用蛇笼护岸、土工材料固土种植基、植被型生态混凝土等几种结构。它们共同的特点是采用有较强结构强度的材料包覆部分或者全部裸露的河堤或者河岸, 这些材料通常做成网状或者格栅状, 其间填充有可供植物生长的介质, 介质上种植植物, 利用材料和植物根系的共同作用固化河堤或者河岸的泥土。生态护岸在达到一定强度河岸防护的基础上, 有利于实现河水与河岸的物质交换, 有助于实现完整的河流生态系统, 削减河流面源污染输入量。

4. 其他生态技术

(1) 人工湿地是对天然湿地净化功能的强化, 利用基质-水生植物-微生物复合生态系统进行物理、化学和生物的协同净化, 通过过滤、吸附、沉淀、植物吸收和微生物分解实现对营养盐和有机物的去除。严立等采用由砾石、沸石和粉煤灰填料组成的三级人工湿地净化富营养化景观水体, 对TP、TN、COD、浊度和蓝绿藻的去除率分别达到35.1%~65.3%、28.7%~62.9%、36.0%~79.8%、78%和63%左右。闻岳等利用水平潜流人工湿地修复受污染景观水体, 试验结果表明, 湿地系统对有机物、NH4+-N、TN和TP均有较好的去除作用, 去除率随停留时间的延长而提高, 温度、填料和植物种类对处理效果也有很大影响。人工湿地占地面积较大, 且填料层易堵塞、板结, 限制了其在城市景观水体治理中的应用。

(2) 生态型混凝土技术。生态型混凝土是指能与动、植物等生物和谐共存的混凝土。根据用途, 这类混凝土可分为植物相容型生态混凝土、海洋生物相容型生态混凝土、淡水生物相容型生态混凝土以及净化水质用混凝土等。

植物相容型生态混凝土又称为植被混凝土或绿化混凝土, 利用多孔混凝土空隙部位的透气、透水等性能, 渗透植物所需营养, 生长植物根系这一特点来种植小草、低的灌木等植物, 用于河川护堤的绿化, 美化环境。日本研制的绿化混凝土有连续的空隙, 在多孔混凝土块材的空隙部分, 使用特殊的工艺技术填充无机培养土、肥料和种子等混合生长基料, 施工后种子即在混凝土的空隙中发芽和生长, 生长情况良好。在使用绿化混凝土的河道护岸上栽种的植物, 经过3年的实践, 其生长情况非常良好。在积雪融化和集中暴雨水流速度较快时绿化混凝土具有良好的抗冲刷性。生态型混凝土克服了传统混凝土护坡植被无法生长的缺点, 连续孔隙适于植物根系生长和微生物附着, 具有良好的生态净化功能。

(3) “水体系统生态修复技术”。针对住宅景观水存在的问题, 北京当代东君房地产开发有限公司与上海水产大学合作, 采用其专利技术“水体系统生态修复技术”对万万树Moma样板水体景观生态进行修复。该技术基本原理是:先驯化北京本地的浮游动物控制水体蓝绿藻水华, 使水体透明度增加, 之后逐步导入北京本地的沉水植被, 保持水体持续变清;再优化水体沉水植被的种群结构组成, 建立强大的沉水植被自净效应, 通过光合作用把大量的溶解氧带入水体底泥, 使底泥中的氧化还原电位升高, 促进底栖动物包括水生昆虫、蠕虫、螺类、贝类、虾类的生存, 进而使水体生态系统恢复多样化, 恢复自然生态的抗藻效应, 使水体保持稳定清澈状态;最后有序地放入北京本地更高一级的鱼、虾类等水生动物, 平衡沉水植被的生产力, 同时优化水体水生生物的多样性, 形成良性循环的水生生态自净系统, 全面恢水体应有的水生生态系统。最终形成良性循环自净的万万树Moma水体景观生态。

(三) 讨论与建议

随着人们对环境的日益重视, 对于景观水处理的重要性及必要性必将有更深入的认识, 景观水处理也必将成为继生活用水处理、工业水处理后的又一水处理新领域, 其市场前景和发展空间巨大。由于目前仅对景观水处理的几种生态技术分别进行了单独研究, 但是景观水体的生态环境状况复杂多变, 往往不是单一这一技术可以达到理想效果的, 因而在工程实施中需要对实际情况充分掌握, 以便于进行优化、组合, 才能获得满意的处理效果。水生植物作为水系统中最为重要的一个因素, 其对于改善水环境、保持系统平衡起着非常重要的作用。而每一种植物的耐污能力、净化能力及适应性均有所不同, 因此因地制宜的选择配比水生植物, 对于保持水环境系统平衡十分关键。

对受污染的景观水体进行治理和恢复, 是社会经济发展以及生态环境建设的迫切要求。景观水体生态修复的治理方法是适用、长效性的办法, 许多措施在不断的探索过程中进一步完善。通过生态治理, 控制水体中COD、BOD、TN、TP等污染物的含量及藻类等的生长。保持水体的清澈、洁净和美观, 使景观水体真正成为城市一道亮丽的风景。

摘要：针对景观水体的特点及当前水质污染状况, 介绍了景观水体的生态修复技术。结合实例阐述了生态修复技术是治理富营养化景观水体、维持水体长期稳定健康发展的有效途径。

关键词：富营养化,景观水,生态法,修复

参考文献

[1]沈昆根, 姚俊杰.景观水体生态修复[J].现代园林, 2006, (5) :60-62.

[2]王华胜, 应求是, 王彦.富营养化观赏水体的生物—生态修复技术[J].中国园林, 2008, 5 (21) :21-27.

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富营养化 篇9

九峰水库位于金华市婺城区境内, 钱塘江上游衢江支流厚大溪上, 距金华市区35km。该工程以防洪、灌溉为主, 结合供水、发电等综合利用, 水库大坝最大坝高66.5m, 总库容9805万m3, 正常蓄水位为140m, 电站装机规模6800kw, 年发电量1437万kwh, 流域面积170.9km2, 坝址以上集雨面积119.5km2, 多年平均来水量1.398亿m3。

九峰水库作为金华市区最大的后备水源和应急水源, 保障金华市区100万人口的生活用水、生产用水, 其水质的好坏直接影响金华市社会稳定、经济发展和人民身体健康。

1 水质变化及富营养化计算

笔者选取湖库营养状态评价指数法计算九峰水库的富营养状态指数。九峰水库水质情况汇总见表1。

根据《地表水资源质量评价技术规程》 (SL395——2007) , 首先从表2中采用线性内插法将水质项目浓度值转换为赋分值, 根据营养状态指数确定营养状态分级。

按照 (1) 公式计算营养状态指数 (EI) 。

计算后如下表3:

2 富营养化结果分析

九峰水库在蓄水前, 该厚大溪的水质处于中营养, 在刚蓄水时, 水库蓄水后土壤中蓄积的污染物通过水-土间的界面反应和物质交换释放出来, 影响了蓄水水质, 释放强度在蓄水初期最大, 由于水体的自净作用, 之后逐渐减弱并达到平衡, 富营养状态指数逐渐好转。

摘要：富营养化主要是由于水体接纳过量的营养盐 (如氮、磷等) , 导致浮游植物大量生长繁殖的过程。以九峰水库为案例, 在水库水质状况和变化特征评价基础上, 得出由于水体的自净作用, 之后逐渐减弱并达到平衡, 富营养状态指数逐渐好转。

富营养化水体修复技术研究进展 篇10

关键词：水体富营养化,修复技术,物化修复,微生物,水生植物

随着经济、社会的快速发展, 我国的一些淡水湖泊、城市内湖面临水体富营养化的巨大压力, 某些地方水体污染十分严重, 如巢湖、滇池、太湖等。水体富营养化是水体演变、衰老的自然过程, 在人类活动的影响下这种缓慢的天然过程加速非常快。我国许多地区特别是农业集约化程度高、氮肥用量大的地区, 水体富营养化问题更加突出。水体富营养化污染的主要来源是水体中含有的大量营养盐, 主要是氮、磷污染物[1]。近年来, 农业的集约化程度提高, 从而使得农药、化肥等化学物质的用量不断增加, 因而造成了农业面源污染问题日益突出[2]。

富营养化水体的修复可以分为原位修复和异位修复2种。原位修复是在水体内部直接采用技术方式处理[3]。异位修复是先将污染水体移出, 在进行异地处理后再返回原来的水体中。污染水体修复技术按照具体措施可分为化学处理、物理处理和生物处理等。

1 物理化学技术

物理修复包括多种措施, 如调水冲污、人工曝气、截污、河道疏浚, 既可以单独使用, 也可作为生态修复的前置措施。通过对水体进行人工曝气, 能够显著提高水体自净能力, 使得水体的污染程度降低。国外的河道曝气技术已经相当成熟, 有移动式充氧平台和固定式充氧站2 种, 以达到减少水体污染负荷、消除黑臭、促进河流生态系统恢复的目的。我国在上海中小河道治理中也常用河道曝气技术。河道疏浚及调水冲污等方式实现污染物转移, 不会引发更大面积的污染, 物理修复方式的主要缺陷在于不能在修复水体的同时完善水生生态系统结构, 从而不能实现提高水体自净能力的目的。

水体化学修复技术是指添加吸附剂和化学药剂改变水体中氧化还原电位、p H值、吸附沉淀水体中悬浮物质和有机质, 具有操作简单、见效速度快等优点。但是, 化学修复技术也有弊端:一是成本较高, 因为其需要投入大量的化学药剂。二是投入的化学药剂可能会对生态环境造成污染。值得注意的是富营养化化学修复通常不具有可持续性, 如果辅助措施不当, 富营养化很快又会出现[3]。

2 海藻对于富营养化海水的修复

随着我国海产品养殖业的蓬勃发展, 养殖区排放物不断积累, 导致水质不断恶化, 最终形成水体的富营养化, 影响海洋资源的可持续利用。大型海藻对生长的环境条件要求不高, 但在生长过程中可以吸收养殖体系自身的富营养物质和能量, 因此, 海藻对于富营养化海水的修复具有经济性。目前, 利用价值高的海藻如江篱属、海带属、马尾藻属、裙带菜属等, 在广东“海底森林”公园建设及山东的渔业资源修复行动中已经得到实践应用。大型海藻应用于富营养化海水养殖区的污染治理, 能够有效吸收养殖环境中多余的磷、氮等营养物质, 从而减少养殖区中营养盐含量。由此可以看出, 通过海藻的养殖可以降低养殖废水对海水环境造成的影响, 能够被作为一种对富营养化海水养殖区进行生物修复的有效策略, 就我国而言要大力推广海藻培育工程[4]。

3 微生物修复技术

微生物富营养化水体修复技术是指通过微生物之间的食物链关系建立相应的微生态系统, 加快水中的能量流动和物质循环, 强化微生物对水体中过量氮、磷的吸附、转化和降解[5], 以此修复水体自净功能, 减轻水体富营养化程度。

微生物修复技术的费用仅为传统环境工程技术的30%~50%, 环境友好, 无二次污染, 处理效率高, 处理时间短, 控制操作简单。目前, 国内外还没有一种单独的修复技术能彻底地去除水体中的过量的营养物质。因此, 要将多种修复方法进行联合, 使富营养化水体达到自然的生态平衡, 实现水质的良性改善[6]。

4 水生植物修复技术

水生植物可以通过吸收、吸附、同化等作用将水中氮、磷等物质转化为自身的营养物质, 不仅可以满足自身生长发育的要求, 而且可以降低水体中的营养物质, 进而改善水生生态系统[7]。就我国的实例而言, 已有报道采用具有宽大叶子和浓密根须的水芙蓉和凤眼莲作为去除氮磷的植物, 对水体净化效果非常好[8,9]。在小型试验中这2 种植物对水体中总氮的去除率在50%以上, 总磷的去除率在68% 以上。在现场试验中, 由于外源污染和水中底泥释放等作用, 水体中总氮和总磷分别降低了30%和20%以上。其开发利用前景广阔, 采用合适的技术充分利用植物自身特点, 将其转化为高附加值的产品, 则能实现既达到治污的目的, 又能将其资源化利用, 变废为宝, 实现经济价值。在我国北方, 轮叶黑藻等耐寒型沉水植物与凤眼莲等夏季净化能力强的喜温植物组成常绿型水生植物群落搭配组合, 在全年实现水体修复, 有待进一步研究[10]。

5 其他植物修复技术

柳树生物量及蒸发量高、耐涝性好, 可以作为富营养化水体植物的修复材料[11], 其中以旱柳最为常见, 这是由于其根系发达, 繁殖力强, 生长迅速, 并且能够固定土壤。此外, 杉树也是较为常见的修复树种, 通过种间杂交和选育, 可培育具有抗逆、优质良种特性的无性系。近半个世纪以来已培育出不少优良品种。目前, 国内外学者对落羽杉的耐水耐污能力开展了大量的研究[12]。

6 结语

不同水体修复技术各有不同的优缺点, 要根据不同水体富营养化的成因合理选择。原位修复、成本低廉、简单方便、易于普及是水体富营养化修复技术发展的主要方向。生物修复技术在修复水质过程中可以完善水体生态结构, 可作为水体修复的主要手段。

需要指出的是, 农业面源污染是湖泊、近海水体富营养化的主要原因。治理水体富营养化的同时, 还要注意到农业面源污染造成水体富营养化的主要原因是化肥和农药的过量使用、畜禽养殖业、水土流失情况的加剧、农作物秸秆焚烧、生活废水的随意排放等。因此, 从整个农业生态系统或流域出发, 对农业循环经济措施进行大力建设, 推广节约资源和保护环境的农业技术, 则会从根本上解决水体富营养化的环境难题。

参考文献

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富营养化 篇11

中國环境科学研究院席北斗研究组以沉积物重金属Fe、Ti、Co、Cr、Cu、Mn、Pb和zn为对象，按照其可能的污染来源和污染程度采集并测定了4个沉积物柱芯中这些重金属的浓度，通过Pb和Cs定年，研究了典型富营养化湖泊巢湖近百年来这些重金属在沉积物中时间、空间分布特征以及可能的来源，相关研究工作在英國皇家化学会学术期刊Journal of Environmental Monitoring上发表(J.Environ.Monit，2011，13，2788-2797)。

研究结果发现，除Fe、Cu和Ti与安徽土壤背景值较接近外，其余金属元素背景值均低于安徽土壤背景值。在1960s初之前，巢湖4个点位的重金属元素(Fe、Ti、Co、Cr、cu、Mn、Pb和zn)剖面分布含量趋于稳定，在1960s年代初，重金属含量有所增大，但自此以后，除Ti在剖面上未表现出明显的变化趋势外，其余重金属含量都沿剖面向上表现出不同程度的增加趋势，且西湖区两个柱芯中(C3和C4)的重金属浓度总体上要高于东湖区的两个柱芯(C14和C16)，巢湖沉积物柱芯中重金属元素浓度的增加与近几十年来巢湖流域各种人类活动的影响密切相关。

巢湖重金属含量与细颗粒之间强烈的相关关系表明，1960s年代初重金属浓度的增大与沉积物粒度的变化相关。同时，从1960s以来，随着流域化肥的大量施用、工业的发展和流域土地利用方式的变化，增大了重金属的输入负荷，导致了沉积物中重金属元素浓度的增加。巢湖的西湖区紧邻工业发达和城市化水平较高的合肥市，沉积物重金属的积累除受农业发展的影响外，还受到工业发展和城市发展的影响，而邻接东湖区的巢湖市其工业发展和城市化水平均大大低于合肥市，沉积物中重金属的积累主要受农业发展的影响。

通过对巢湖沉积物中的金属元素进行主成分分析(PCA)，提取出两个主成分(累积贡献率为84％)，即巢湖沉积物中的这9种重金属被分为两组：第一组包含Fe、co、cr、cu、Mn、Pb和zn，很显然主要受到人为源的影响，而第二组包含Al和Ti，则主要受到巢湖流域成土母质的影响。选择Ti作为校正元素，采用富集系数法(enrichment factor，EF)评价近百年来巢湖沉积物重金属污染过程。巢湖沉积物重金属的EF在1960s以前未表现出明显的变化趋势，EF值在1左右变化，表明此阶段沉积物中的重金属主要来源于地壳风化，基本未受到人类活动影响。采用粒度校正补偿了因粒度变化而导致的重金属浓度的变化，自1960s以后EF表现出增大的趋势表明沉积物中的重金属的富集主要是受到人类活动输入的影响。4个点位的重金属富集程度和污染水平大小顺序为：C3>C4>C14>C16。西湖区沉积物中重金属的富集程度、受污染重金属种类、污染程度上均高于东湖区，污染出现的时间总体上也早于东湖区。

富营养化 篇12

石棚水库位于山东省即墨市土桥头河下游, 西北距县城1km。1959年10月动工, 1960年8月基本完工。该库直接汇水面积为15km2, 总库容1114万m3, 兴利库容840万m3, 水库灌区灌溉面积1.215万亩。石棚水库具有农灌、防洪、渔业、旅游等多种功能, 同时又是即墨市的一个重要饮用水水源地, 在经济建设和人民生活中有着重要的作用。本文根据石棚水库2007~2011年的水质监测数据, 结合当地的实际情况, 对水库进行了富营养化评价和分析, 这对研究水库富营养化的变化规律及如何应对水库的生态环境有重要意义。

2 监测概况

石棚水库共有两处监测点, 分别设在进口处和出口处。在2007~2011年间, 每年分别在枯水期 (5月) 、丰水期 (8月) 和平水期 (11月) 各监测一次。根据当地实际情况, 测得影响指标有叶绿素a、总磷、总氮、透明度和高锰酸盐指数。

3 评价方法及结果

3.1 相关加权综合营养状态指数法

国内外学者对富营养化水质的评价方法大致分为以下6种:特征法、参数法、生物指标评价法、磷收支模型法、营养状态法及数学状态法。我国的金相灿[1,2]等人通过对我国湖泊的富营养化调查分析, 提出了相关加权综合营养状态指数法。由于该方法在具有科学性和操作性的同时还能得到更为具体的评价结果, 因此, 这应该是今后湖泊水库富营养化评价中的主要方法之一。相关加权综合营养状态指数法的公式为:

式中:TLI (∑) 为综合营养状态指数;TLI (j) 为第j中参数的营养状态指数;Wj为第j种参数的营养状态指数的相关权重。

权重的选择是以Chla作为基础参数, 其他参数之间的关系见表1。

注:表中来源中国26个主要湖泊调查数据的计算结果

单个指标的营养状态指数按照下列公式计算:

式中:Chla单位为mg/m3, SD单位为m, 其他指标单位均为mg/L。根据所求TLI (∑) , 采用0~100的一系列连续数字对湖泊 (水库) 营养状态进行分级, 见表2。

3.2 评价结果

评价结果见表3。

4 分析与讨论

4.1 叶绿素a

从图1可以看出, 2010年和2011年的叶绿素a营养指数要高于往年;并且从2009年开始, 叶绿素a营养指数有逐年上升的趋势, 到2011年已濒临富营养化的边缘。从2007~2011年, 整体上8月份的叶绿素a营养指数要低于5月份和11月份。叶绿素a[3,4]的变化受到气象、前期水质等多方面环境因子的影响, 并且具有一定的突发性。针对这一现象, 在5月和11月, 更应该对水库严格管理, 当地有关部门可以利用生物操控和水生植物恢复等手段预防水库富营养化的发生。

4.2 总磷

从图2可以看出, 总磷营养指数在2007年和2008年波动较大;在2009年、2010~2011年相对稳定, 并且在该3年的5月和11月的总磷营养指数多次超过富营养标准线。除2008年以外, 2007、2009、2010和2011年总磷在8月份的富营养化指数要低于5月和11月。这是因为, 水库中磷的来源主要为农业化肥, 而即墨市的主要经济作物的磷肥施肥时间在春末和秋末, 所以导致5月和11月的总磷营养指数较高。水体中磷在超过一定浓度后会对水体中藻类生长起明显促进作用[5], 因此控制水库中磷的含量, 对水库的富营养化有重要意义。当地有关部门应该禁止在水库及水库的进水河道周围一定范围内种植经济作物, 间接控制农业非点源磷污染, 从而防止水库的富营养化。

4.3 总氮

从图3可以看出, 2007年和2008年的总氮营养指数最高, 总氮富营养超标;其次是2009年和2011年, 总氮富营养指数在50上下小范围波动;最低的是2010年, 只有在11月份总氮富营养超标。5月、8月及11月的总氮营养指数整体上成下降趋势, 8月和11月的富营养化情况相较与5月要严重的多。这是因为, 库中水的主要来源为墨水河, 墨水河水质较差, 总氮受工业、农业及生活污水影响较严重, 所以水库中总氮富营养化情况严重。水体中所含氮磷[6], 特别是封闭水体中的氮磷, 导致水体中的藻类大量繁殖。藻类的繁殖又会吸收水体中部分的氮和磷, 藻类的死亡和解体又将所吸收的氮和磷释放到水体中去, 造成水体中藻类的恶性繁殖, 造成水体的富营养化。因此应该采取严格措施控制墨水河中的氮污染。

4.4 高锰酸盐指数

从图4可以看出, 除2008年以外, 2010年和2011年的COD营养指数整体上高于2007年和2009年, 并且濒临50。整体上5月和8月的COD营养指数要高于11月份, 这是因为5月份和8月份水温高, 水中溶解氧饱和点降低, 过量的有机物不能得到分解, 所以水质COD很容易超标。水库的高锰酸盐指数虽然没达到富营养化的水平, 但是如果不加以控制, 不久将会达到富营养化水平。造成这种现象的主要原因是工业、农业和生活污水对水库的源水河流污染日益加剧所造成的。相关部门应该严格控制河流水质情况, 这样才能从根源上防止由于水库的有机污染而造成水库富营养化。

4.5 透明度

从图5可以看出, 透明度整体营养指数较高, 对水体中的富营养化影响较大。2011年的透明度营养指普遍偏高, 并且有上升的趋势。透明度指数的变化和月份关系不大, 但整体偏高。透明度能直观反映水体清澈和浑浊程度, 是水体富营养化的重要指标。因此要采取一定的措施控制水体的理化性质、悬浮物等, 来改良水体的透明度。

4.6 综合营养状态指数

从图6可以看出, 2011年的综合营养状态指数最高, 并且从2009年开始有逐年增高的趋势。2011年绝大部分时间的综合营养状态指数已经超过50, 说明水库已达到轻度富营养的水平。从5个影响因子来看, 叶绿素a和高锰酸盐指数应该以预防为主;总磷应该由当地有关部门对水库附近及源水河流采取一些有效的控制措施;总氮和透明度由于是主要影响因子, 应该由当地有光部门立即采取一定的化学、物理或者生物措施, 使水库的富营养化程度得到有效控制及改善。

除了在2008年, 富营养化在其他几年的5月8月和11月都成上升的趋势, 这说明, 富营养化形势相当严峻, 当地相关部门必须根据具体情况采取一定的措施来避免水体的富营养化的加剧。从前面对不同影响因子的分析来看, 不同月份的主要影响因子不同, 因此在不同汛期重点防御的对象也不同。除了透明度外, 其他的像5月份要重点防御叶绿素a、总磷和高锰酸盐指数等影响因子, 8月份要主要防御总氮和高锰酸盐指数等影响因子, 11月份要主要防御叶绿素a、总磷和总氮等影响因素。这样有针对性的防御并采取措施, 会在富营养化治理上取得事半功倍的效果。

5 结语

根据2007至2011年石棚水库水质监测数据, 选用相关加权综合营养状态指数法对石棚水库进行富营养化评价。得出从2009年开始, 水库富营养化有逐年增高的趋势。2011年绝大部分时间的综合营养状态指数已经超过50, 说明水库已达到轻度富营养的水平, 需要采取措施加以严格控制。另外从对不同影响因子在同一年份不同季节与不同年份同一季节的的比较分析得出, 不同月份的主要影响因子不同, 应当在不同时间段对水库富营养化采取的措施有所重点防御, 达到科学合理控制水库富营养化的状态。

参考文献

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