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        水體富營養(yǎng)化控制的研究進(jìn)展

        2012-12-31 00:00:00陸洪省曹曉強(qiáng)昭日格圖王彥程建光
        科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào) 2012年11期

        摘 要:水體富營養(yǎng)化已經(jīng)成為人們?nèi)找骊P(guān)注的環(huán)境問題之一。針對我國湖泊和近海海域出現(xiàn)的富營養(yǎng)化現(xiàn)狀,分析了導(dǎo)致富營養(yǎng)化產(chǎn)生的原因及影響因素,總結(jié)了近幾年富營養(yǎng)化控制的研究進(jìn)展,提出了控制富營養(yǎng)化包括物理、化學(xué)和生物法多種方法綜合控制的措施。

        關(guān)鍵詞:湖泊 富營養(yǎng)化 氮磷化合物

        中圖分類號:X52文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2012)04(b)-0011-01

        在我國,富營養(yǎng)化湖泊主要分布在長江中下游湖區(qū)、云貴湖區(qū),部分東北山地及平原湖區(qū)與蒙新湖區(qū)。我國五大淡水湖泊中營養(yǎng)鹽濃度,尤其是氮.濃度均已超過富營養(yǎng)化水平10倍以上。其中,太湖和巢湖已經(jīng)進(jìn)入富營養(yǎng)化狀態(tài),部分水體已經(jīng)達(dá)到嚴(yán)重富營養(yǎng)化水平,其他三個(gè)湖也已臨近水體富營養(yǎng)化狀態(tài)[1]近年來,我國近海海域水體富營養(yǎng)化程度呈加劇趨勢。闞文靜等對渤海灣水體富營養(yǎng)化進(jìn)行研究,指出了2008年渤海灣近海域?yàn)楦粻I養(yǎng)化水平,有機(jī)污染程度3級。洪雄業(yè)和袁倩[3~4]對天津金岸海域的水體富營養(yǎng)化進(jìn)行了研究,提出了天津近岸海域無機(jī)氮污染嚴(yán)重,水體富營養(yǎng)化程度高的結(jié)論。

        1 水體富營養(yǎng)的形成原因

        1.1 水土流失和農(nóng)業(yè)施肥

        不同地形集水區(qū)和不同肥力土壤輸出的氮、磷量不同,水土流失提高了水體中營養(yǎng)物質(zhì)的量。而且,營養(yǎng)物質(zhì)從土壤中流失量與施肥量有密切的關(guān)系。為提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量,人們常施用較多的氮肥和磷肥,它們極易在降雨或灌溉時(shí)隨地表徑流或滲濾方式進(jìn)入地面水體中或地下水體中,這是導(dǎo)致地表水富營養(yǎng)化的主要原因。

        1.2 畜牧業(yè)、漁業(yè)

        畜牧養(yǎng)殖過程中,畜禽會(huì)排泄出大量的營養(yǎng)物質(zhì),這些營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入土壤然后隨地表徑流進(jìn)入江河、湖泊而污染水體。另外,家畜排出的糞水有些情況下直接被排入水體,因此,在養(yǎng)殖業(yè)發(fā)達(dá)的地區(qū),養(yǎng)殖過程中產(chǎn)生的糞水對水體富營養(yǎng)化的影響非常嚴(yán)重。

        1.3 生活污水與污水灌溉

        近些年,由于工業(yè)的不斷發(fā)展和人們生活水平的提高,工業(yè)廢水和生活污水的大量排放成為主要的營養(yǎng)物質(zhì)來源之一。如一些含磷的洗滌劑的應(yīng)用,食品廠、化工廠、毛皮工業(yè)等都會(huì)帶來大量的營養(yǎng)物質(zhì)。

        1.4 城鎮(zhèn)與礦區(qū)地表徑流

        由于城鎮(zhèn)路面大部分是不透水的,人類產(chǎn)生的生活污水、生活垃圾以及某些工業(yè)廢水中含有高濃度的氮磷化合物,這些氮磷化合物易隨地表徑流進(jìn)入地表水中造成湖泊水體富營養(yǎng)化。另一方面,磷礦區(qū)也是導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的重要因素。

        1.5 大氣沉降

        燃料的燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的含氮?dú)怏w,這些氮氧化合物隨雨雪降落在土壤或水體表面,從而污染地表水源,導(dǎo)致含氮化合物濃度升高。隨著大氣污染日益嚴(yán)重,大氣沉降也成為重要的水域富營養(yǎng)化原因之一。

        2 水體富營養(yǎng)化危害

        2.1 降低水體透明度

        在富營養(yǎng)化水體中生長著大量的藍(lán)藻、綠藻等。這些藻類形成一層“綠色浮渣”,使水質(zhì)變的渾濁,透明度降低。

        2.2 破壞生態(tài)環(huán)境

        富營養(yǎng)化現(xiàn)象出現(xiàn)以后,大量藻類鋪滿水體表面,阻斷光線向水底透射,使下層水生植物光合作用受阻,氧的釋放量減少。當(dāng)藻類大量繁殖水體營養(yǎng)消耗枯竭時(shí)又會(huì)發(fā)生大面積死亡,尸體在被微生物分解時(shí)會(huì)消耗大量氧,兩種作用的結(jié)果導(dǎo)致水中溶解氧濃度降低,從而引起水生動(dòng)物,如魚類的死亡。

        2.3 影響城市供水和人體健康

        人們賴以生存的水庫、河流、湖泊以及城市工業(yè)和生活用水,如果污染或者產(chǎn)生富營養(yǎng)化,會(huì)使水體中有機(jī)質(zhì)增加以及藻類毒素的產(chǎn)生。含有藻毒素的水被動(dòng)物飲用后可引起動(dòng)物胃腸疾病。水體富營養(yǎng)化還能產(chǎn)生亞硝酸鹽和硝酸鹽,人畜長期飲用這樣的水會(huì)導(dǎo)致中毒。

        3 水體富營養(yǎng)化的研究現(xiàn)狀

        3.1 國外

        來自聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)的調(diào)查結(jié)果表明,世界范圍內(nèi)30%~40%湖泊和水庫遭受不同程度的污染。相對湖泊來說,河流的富營養(yǎng)化程度一般要輕,這與湖泊水體的靜止?fàn)I養(yǎng)鹽容易積累有關(guān)。另外,河流中水生植物的增長對富營養(yǎng)化有一定的控制作用。

        3.2 國內(nèi)

        近20年來,我國湖泊水體富營養(yǎng)化發(fā)展相當(dāng)快。多年的調(diào)查結(jié)果表明,全國富營養(yǎng)化湖的比例由70年代的41%發(fā)展到80年代的61%,90年代已經(jīng)上升到77%。根據(jù)對全國39個(gè)大、中、型水庫的調(diào)查,處于富營養(yǎng)狀態(tài)的水庫個(gè)數(shù)和庫容分別占調(diào)查總數(shù)的30.8%和11.2%。處于中營養(yǎng)狀態(tài)的水庫個(gè)數(shù)和庫容分別占所調(diào)查水庫的43.6%和83.1%。此外,近年來我國部分河流水域如漢江、珠江等也出現(xiàn)了水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象[6]。因此,水體“富華”是我國當(dāng)前亟待解決的環(huán)境問題之一。

        4 水體富營養(yǎng)化的防治

        4.1 物理方法

        可以采用污水分流方法,通過改造排放管道,將富含營養(yǎng)鹽的工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的污水引致別處。此外,也可以通過深層排水、機(jī)械曝氣、挖泥、機(jī)械除藻等方法進(jìn)行富營養(yǎng)化治理。

        4.2 化學(xué)方法

        大量營養(yǎng)鹽的注入到水體后,引起藻類的大量繁殖,導(dǎo)致深層水體中水生植物光合作用下降,出現(xiàn)厭氧層。在深水進(jìn)行人工曝氣可以在不改變水體分層的情況下改善氧的濃度;其次還可以向水體中加入鐵鹽、鋁鹽、泥土顆粒、石灰泥等,使無機(jī)和顆粒磷沉淀出來,從而降低氨氮、錳離子等濃度。

        4.3 生物方法

        最常用的是水生植物修復(fù)技術(shù)。原理是水生植物可以有效的吸收富營養(yǎng)化水體中的營養(yǎng)鹽,起到“營養(yǎng)泵”和“營養(yǎng)庫”的作用。合理構(gòu)建并維持水生植物的生物量可以有效的轉(zhuǎn)移出氮磷化合物,降低營養(yǎng)化程度。

        利用生物膜技術(shù)進(jìn)行水體富營養(yǎng)治理。以比表面積較大的天然材料或人工介質(zhì)為載體,通過微生物在其表面的附著和繁殖形成一層生物膜結(jié)構(gòu),對富營養(yǎng)化水體中的有機(jī)氮磷等化合物進(jìn)行降解轉(zhuǎn)化來控制富營養(yǎng)化程度。

        5 結(jié)語

        在水資源日益缺乏的今天,治理水體富營養(yǎng)化已經(jīng)成為全世界共同關(guān)注的問題。就我國湖泊眾多,富營養(yǎng)化程度相對嚴(yán)重的現(xiàn)狀來說,治理水體富營養(yǎng)化任重道遠(yuǎn)。在制定湖泊水體富營養(yǎng)化的治理方案時(shí),應(yīng)根據(jù)湖泊所處的地理、地質(zhì)與地形條件,并結(jié)合當(dāng)?shù)氐乃?、氣候因素,對湖泊的污染來源、污染程度作出合理的判斷,必要時(shí)采用幾種處理方法如物理、化學(xué)和生物方法同時(shí)進(jìn)行水體富營養(yǎng)化治理。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 田永杰,唐志堅(jiān),李世斌.我國湖泊富營養(yǎng)化的現(xiàn)狀和治理對策.環(huán)境科學(xué)與管理,2006.

        [2] 闞文靜,張秋豐,胡延忠,石海明,薄文杰.渤海灣水體富營養(yǎng)化與有機(jī)污染狀況初步評價(jià).海洋通報(bào),2010.

        [3] 洪雄業(yè).莆田市近海水體富營養(yǎng)化狀況及對策研究.化學(xué)工程與裝備,2010.

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