水體富營養化的形成、危害和防治

周立操

引言:富營養化是湖泊分類和演化學的一個概念,是指為水生生物生長所需氮磷等營養物質大量進入湖泊,當其濃度超過一定數值引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖,快速消耗水中溶解氧,導致水質惡化、生物死亡的現象。富營養化不僅造成湖泊生態系統的惡性循環,制約湖泊資源的可利用性,還直接關系到人類健康與社會經濟的持續發展,其生態影響已倍受關注。

1.水體富營養化的成因及機理

大量含氮、磷肥料的生產和使用,食品加工、畜產品加工等造成的工業廢水和大量城市生活廢水,特別是含磷洗滌劑產生的污水未經處理即行排放,使海水、湖水中富含氮、磷等植物營養物質,稱為水體富營養化。

2. 富營養化水體的特性

水體富營養化不光表現為水中藻類或大型水生植物的太甚生長,同時引起水體一系列的理化特性厘革。

2.1 pH值。水華大多暴發在pH值為弱堿性或堿性的水體中。在自然水體中,氫離子的濃度并不取決于水分子的離解,而重要取決于水中CO32-、HC03-、CO2的相比關連。

在富營養化水體中,隨著富營養化的生長,水的pH值出現隨藻類生長而顯著增高的趨向。這是由于藻類光相助用消耗水中的CO2,致使水中氫離子淘汰,pH值升高。

2.2透明度(SD)。通常情況下,深水的透明度比淺水的透明度大。在統一湖泊中,搪塞中小型湖泊來說,一樣平常是湖心透明度大,邊沿小。由于大部分湖泊的透明度出現隨藻類繁殖而顯著降落的趨向,所以在富營養化水體中,水體的透明度一樣平常都與反應藻類生長的葉綠素a指標出現相反的厘革趨向。國際上通常以為透明度小于0.5m是富營養化湖泊的重要特性。

2.3顏色。緊張富營養化水體由于藻類的大量增殖,而帶有顏色,如褐色、綠色、黃綠色、血色、乳白色、藍色、藍綠色等,因上風藻種差異而使水體具有差異的顏色。帶色藻類飄浮在水面象油漆一樣,影響景觀。

2.4氣味。富營養化的水體中會因藻類散發出陣陣腥臭,由于底層緊張缺氧,厭氧微生物繁殖剖析孕育發生H2S,所以通常伴有臭皮蛋味的惡臭。

2.5溶解氛(DO)。溶解氧是湖泊水體與大氣交換平衡以及經化學和生去世學應聲后,溶解在水中的氧。清潔水體中的DO一樣平常靠近飽和,如果水體受到有機物質和還原性物質污染時,DO會低于飽和值,尤其當藻類在水面形成遮光阻氣層時,影響大氣氧和水中氧的正常平衡以及水生植物的光相助用受阻,會使深層DO大幅度低落,以致趨于零值,于是厭氧微生物繁殖,水質惡化,魚蝦等水生生物會因缺氧而殞命。

3.水體富營養化的危害

3.1散發出腥臭味。散發出腥味異臭在富營養狀態的水體中生長著許多藻類,其中有一些藻類能夠散發出腥異臭。藻類散發出的這種腥臭,向湖泊周圍的氣氛擴散,直接影響人們的正常生存,給人不安寧的以為,同時,這種腥臭味也使水味難聞,大大低落了水體質量。

3.2低落水體的透明度。在富營養水體中,生長著以藍藻、綠藻為上風種類的大量水藻。這些水藻浮在湖水外貌,形成一層“綠色浮渣”,使水質變得污濁,透明度顯著低落,富營養緊張的水體透明度僅有0.2米,湖水感官性狀大大降落。

3.3影響水體的溶解氧。首先是表層的麋集藻類使陽光難以透射至湖泊深層,而且陽光在穿射歷程中因被藻類吸取而衰減,深層水體的光相助用受到限定,使溶解氧源頭淘汰。其次,湖泊藻類殞命后不停向湖底沉積,不停地糜爛剖析,也會消耗深層水體大量的溶解氧,緊張時可能使深層水體的溶解氧消耗殆盡而呈厭氧狀態,使得需氧生物難以生存。

3.4向水體開釋有毒物質。富營養化對水質的另一個影響是某些藻類能夠排泄、開釋有毒性的物質,有毒物質進入水體后,若被牲口飲入體內,可引起牲口腸胃道疾病。

4.水體富營養化的防治

富營養化防治過程實質即是通過調節誘發富營養化的控制條件,抑制富營養化發生。由于溫度要素是自然形成的結果,目前通過人工措施調節氣候的技術尚未成熟,因此,防治富營養化發生的手段主要是控制營養鹽濃度及改變水流流態。

4.1控制營養鹽濃度

4.1.1截斷外源營養物質輸入途徑。生活污水、工業廢水及養殖廢水應輸送至污水處理廠進行集中脫氮除磷處理,或采用人工濕地等生態處理系統處理,以進一步控制氮磷排放量。實踐證明,對生活污水、工業廢水等點源排放的氮磷等營養物質和其他污染物實行截流是控制富營養化的關鍵措施之一。對于生活污水中的洗滌劑廢液,應從產品改革著手,從根本上削減磷源來源。

4.1.2轉化內源營養物質。(1)疏浚底泥:疏浚底泥可以減少水體沉積物的營養鹽含量,減輕可能發生的內源,而挖出的淤泥又可作為肥料改良土壤,但應考慮挖掘的地點和深度,以便合理發揮挖掘底泥去除內源營養物質的效益。(2)底層曝氣 :底層曝氣用于湖水較深而出現厭氧層的水體。采用曝氣補充水中氧分,消除水與底泥間的厭氧層,使水體經常保持有氧狀態,有利于浮游動物的生存,抑制藻類的生長繁殖以及底泥營養鹽的釋放。由于受到經濟條件的限制,此方法往往只能在小型湖泊推廣使用。(3)直接除藻:除藻類的方法主要有:①化學藥劑除藻。②機械除藻。③利用自然動力除藻。(4)生物措施:生物措施是指利用水生生物通過代謝活動去除水體營養物質、抑制藻類生長的方法,主要包括:①利用水生植物吸收水中氮磷。②以浮游動物、魚類進行生物調控。③提高有效微生物群數量。

4.2改變水流流態。水體的流動形態與富營養化有著密切的關系,本著“靜態河網,動態水體,科學調度”的原則,應結合控制營養鹽濃度的措施,進一步加強水資源調度,為改善水流流態創造條件,以便更好地遏止湖泊富營養化發展趨勢。

迄今為止,還沒有一種單一的防治措施可以完全控制湖泊富營養化、治理與改善大范圍水環境污染問題。但隨著對富營養化湖泊生態系統研究的深入,人們逐步認識到富營養化控制是一個典型的生態問題、社會問題。只注重治理而忽視基本的管理工作,各種控制措施難以發揮作用。因此,應堅持治理和管理相結合的原則,標本兼治,從源頭抓起,以防為主,制定相應法規、條例和管理方法,形成統一保護機構,以恢復湖泊生態功能,實現整體調節、自我維持、自我演替的良性循環。