湖泊富營養化影響及防治方法

李洪義

摘 要：水體富營養化會導致藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水質惡化，魚類及其他生物大量死亡，使水體喪失調節區域氣候、維持區域生態系統生態平衡的功能，嚴重影經濟建設和社會發展，因此湖泊富營養化急需治理。

關鍵詞：富營養化;防治方法;營養物質

水資源是人類賴以生存的基本物質，其中，湖泊水作為水資源中不可或缺的重要成員，不僅具有淡水資源儲備、洪澇調蓄、生物多樣性繁衍、水產養殖、調節地表徑流、凈化水質和景觀旅游的功能，還具有調節區域氣候、維持區域生態系統生態平衡的特殊功能。然而我國湖泊富營養化引起的水環境安全問題卻日益突出。因為生產發展的需要，氮、磷等營養物質大量進入湖泊、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，水質惡化，魚類及其他生物大量死亡，致使我國已成為世界上水華暴發最嚴重的國家之一。藻類水華在影響湖泊水環境功能的同時，給人民的生產和生活也帶來嚴重危害[1l。

一、湖泊富營養化演化過程及原因分析

（一）湖泊富營養化演化過程

湖泊在富營養化演化一般經歷漸變和突變兩個階段。當湖泊水體中營養鹽濃度緩慢提高，濃度超過自凈容量臨界濃度時，水質將會突然快速惡化，導致湖體生態系統全面崩潰。同理在治理已經富營養化的湖泊時，水質恢復也將是一個長期而艱巨的過程，當湖泊營養鹽的濃度緩慢下降，直到下降至某一臨界值時，水質才開始全面好轉。因此，湖泊水質恢復將是一個漫長而艱巨的過程。例如日本在治理琵琶湖過程中就用了30多年的時間和巨額的費用。

（二）湖泊富營養化發生的原因

（1）化肥流失

人類使用的合成氮肥是進入沿海水域的營養物質的最主要來源。根據全球的統計數據，在施用于土地的氮肥中，平均12%的合成氮肥直接流入了沿海水域。而在某些高流失量地區，比如在降水量較多的農耕地區，這個統計數字可能高達30% 。

（2）生活污水輸出過量營養物質

日益增長的人口數量增加了污水的排放，由此也增加了排放到自然環境中的營養物質。

（3）工業污染排放

很多工業制造和加工工廠使用氮和磷化合物作為基礎產品，如：化肥廠、農藥廠、食品加工廠、含磷清潔劑、 使用尿素作為基礎產品的行業。

（4）人類對水生植被的破壞

在人類活動影響之前，高原湖泊在自然條件下有大量的濕地與水生植被的發育，據2O世紀50年代調查，云南高原湖泊的水生植物，其種類和數量都很豐富，尤其是淺水湖泊，水草茂密[2l。但后來由于人類對水生植被的破壞，也大大加劇了湖泊的富營養化進程。

二、湖泊富營養化防治方法

（一）外源性營養物質控制

絕大多數水體富營養化主要是外界輸入的營養物質在水體中富集造成的，為此，首先應該著重減少或者截斷外部營養物質的輸入，控制外源性營養物質，控制人為污染源。如果減少或者截斷外部輸入的營養物質，就可以使水體失去了營養物質富集的可能性。

外部營養物質一般以點源和非點源的方式輸入湖泊，因此控制湖泊的外源污染措施分為控制點源營養物質和控制面源。

（1）控制點源營養物質輸入

點源營養物質是指具有固定排放口的營養源，點源營養物質控制就是要截斷營養物質進入湖體的途徑。具體來說就是對工業廢水、農業生產及生活污水施行有效控制。

（2） 控制非點源營養物質輸入

非點源是指除具有固定排放口的營養源以外，其他的各類營養源，也稱面源。非點源根據入湖途徑不同又可劃分為直接流入湖泊的非點源和間接流入湖泊的非點源兩大類。來自我國和歐洲、美國、加拿大、日本等國家的資料表明，湖泊污染負荷的50%來自流域內非點源[3]。因此，控制非點源營養物質是治理湖泊富營養化中不容忽視的措施之一。目前，對湖泊非點源營養物質的控制主要通過退耕還林還草、休耕或輪耕、施肥管理、土地科學利用和湖泊流域植被的恢復、人工濕地和湖濱帶生態恢復等措施實現。

（二）減少內源性營養物質負荷

輸入到湖泊等水體的營養物質在時空分布上是非常復雜的。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，或者經過復雜的物理化學反應和生物作用而沉降，并在底泥中不斷積累，或者從底泥中釋放進入水中。減少內源性營養物負荷，有效地控制湖泊內部磷富集，應視不同情況，采用不同的方法。

（1）生物方法

利用水生生物吸收利用氮、磷元素進行代謝活動以去除水體中氮、磷營養物質的方法。目前，有些國家開始試驗用大型水生植物污水處理系統凈化富營養化的水體。大型水生植物包括鳳眼蓮、蘆葦、狹葉香蒲、加拿大海羅地、多穗尾藻、麗藻、破銅錢等許多種類，可根據不同的氣候條件和污染物的性質進行適宜的選栽。例如固定化亞硝化菌和硝化菌水體、底泥中的氨氮轉化成硝酸鹽氮，固定化反硝化菌能利用水中的部分有機物作碳源，進行反硝化作用，可以去除湖水中的氮[4]。

（2）物理方法

包括挖掘底泥沉積物、進行水體深層曝氣、注水沖稀以及在底泥表面敷設塑料等。挖掘底泥，可減少以至消除潛在性內部污染源;深層曝氣，可定期或不定期采取人為湖底深層曝氣而補充氧，使水與底泥界面之間不出現厭氧層，經常保持有氧狀態，有利于抑制底泥磷釋放。挖掘底泥沉積物是治理湖泊富營養化內源負荷的重要措施之一，但由于工程量巨大，成本高，因此一般僅適用于小型湖泊，目前尚未見中等以上湖泊通過疏浚底泥控制湖泊富營養化成功的實例[5]。

（3）化學方法

通過凝聚沉降和用化學藥劑殺藻等方法實現對湖泊水質的凈化。

三、總結

我國絕大多數湖泊營養物質含量較高，水質惡化問題突出。這與我們缺乏對于湖泊富營養化的發生機制比較清晰的了解有很大的關系。實際上，迄今為止，還沒有形成一種控制湖泊富營養化、治理和恢復湖泊生態環境的有效措施。但隨著對富營養化治理經驗的不斷積累，人們逐漸認識到湖泊的富營養化治理是一項長期而系統的艱巨工程，不可能一蹴而就。因此，湖泊富營養化治理應采取綜合防治措施，控制營養物質與水生植被恢復并舉才能標本兼治，恢復湖泊生態功能，實現湖泊水體的良性循環。

參考文獻：

[1]金相燦，湖泊富營養化研究中的主要科學問題[J]，環境科學學報，2008。

[2] 張靜芳，楊世寬.云南高原“四湖” 的生態問題與生態后果[M]，云南科技出版社，1987。

[3]金相燦，湖泊富營養化控制和管理技術，化學工業出版社，2001。

[4]李正魁，濮培民，凈化湖泊水體氮污染的固定化硝化一反硝化菌研究[J]，湖泊科學，2000。

[5]秦伯強，楊柳燕，湖泊富營養化發生機制與控制技術及其應用[J]，科學通報，2006。