水体富营养化的危害

分析水体富营养化的危害，及防治措施

水体富营养化是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，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。在自然条件下，随着河流夹带冲击物和水生生物残骸在湖底的不断沉降淤积，湖泊会从平营养湖过渡为富营养湖，进而演变为沼泽和陆地，这是一种极为缓慢的过程。但由于人类的活动，将大量工业废水和生活污水以及农田径流中的植物营养物质排入湖泊、水库、河口、海湾等缓流水体后，水生生物特别是藻类将大量繁殖，使生物的种群、种类数量发生改变，破坏了水体的生态平衡。

一谈到水体的富营养化，使人们常常想到总氮、总磷超标。诚然，总氮、总磷等营养盐是发生富营养化的必要条件。Biebig最小值定律指出，植物生长取决于外界提供给它所需养料中数量最小的一种。然而，在藻类分子式中所占重量百分比最小的两种元素是氮和磷，特别是磷是控制水体藻类生长的主要因素。调查结果显示：80％的湖泊、水库富营养化是受磷元素的制约，大约10％的湖泊、水库富营养化与氮元素有关，余下的10％的湖泊、水库等与其它因素有关。（富营养状态：总氮>0.2 mg/L；总磷>0.02 mg/L）

水体富营养化的危害

水体富营养化，常导致水生生态系统紊乱，水生生物种类减少，多样性受到破坏。昆明滇池水质在20世纪50年代处于贫营养状态，到80年代则处于富营养化状态，大型水生植物种数由50年代的44种降至20种，浮游植物属数由87属降至45属，土著鱼种数由15种降至4种；武汉汉江在1992年发生水华时，藻类种群的多样性指数也呈下降趋势。普遍的富营养造成多种用水功能的严重损害，甚至完全丧失。此外，由于藻类带有明显的鱼腥味，从而影响饮用水质。而藻类产生的毒素则会危害人类和动物的健康。

水体富营养化的危害主要表现在六个方面。

（1）降低水体的透明度。在富营养水体中，生长着以蓝藻、绿藻为上风种类的大量水藻。这些水藻浮在湖水外貌，形成一层“绿色浮渣”，使水质变得污浊，透明度显着降低，富营养严重的水体透明度仅有0.2米，严重影响水中植物的光合作用和氧气的释放，同时浮游生物的大量繁殖，消耗了水中大量的氧，使水中溶解氧严重不足，而水面植物的光合作用，则可能造成局部溶解氧的过饱和，溶解氧过饱以及水中溶解氧少，都对水生动物有害，造成鱼类大量死亡。

（2）富营养化水体底层堆积的有机物质在厌氧条件下分解产生的有害气体，以及一些浮游生物产生的生物毒素(如石房蛤毒素)也会伤害水生动物。

（3）富营养化水中含有亚硝酸盐和硝酸盐，人畜长期饮用这些物质含量超过一定标准的水，会中毒致病等等。

（4）向水体开释有毒物质。富营养化对水质的另一个影响是某些藻类能够排泄、开释有毒性的物质,有毒物质进入水体后,若被牲口饮入体内,可引起牲口肠胃道疾病。

（5）对水生生态的影响在正常情况下，水体中种种生物都处于相对平衡的状态。但是，一旦水体受到污染而出现富营养状态时，这种正常的生态平衡就会被扰乱，某些种类的生物明显被淘汰，而另外一些生物种类则显着增长，这种生物种类演替会导致水生生物的稳固性和多样性低落，破坏其生态平衡。

（6）影响旅游和航运。水体一旦发生富营养化，藻类就会大量繁殖，水体透明度急剧降低，水质污浊，水面藻华聚集，臭味弥漫，严重影响湖库的旅游业，以致丧失旅游价值。另外，富营养水体中生长的大量浮游生物，还会堵塞航道，影响航运。

水体富营养化的防治措施

一.物理方法

(1)污水分流。湖泊富营养化的一个重要原因就是外源污染。工、农业生产的污水直接排放到湖泊是造成湖泊水体营养盐含量增加的主要原因。通过对排放管道的改造，将污水的排放引至别处，是防治湖泊富营养化重要的、有效的措施。

(2)换水稀释。湖泊内营养盐含量过多，通过换水稀释可以直接将湖泊水体内的营养盐浓度降低，同时可以排除掉大量的营养盐。

(3)深层排水。湖泊底层营养物含量高，一般而言，底层水的营养盐浓度高于表层水，当水流转时，底层湖水进入上层，引起表层湖水营养物含量的增加。

(4)曝气混合。采用机械搅拌、压缩空气、水泵、喷射泵等方法进行曝气和促进水的流动，可以防止底泥释放磷，改善氧气状况，加强矿化作用，降低浮游植物光合作用等效果。(5)挖泥。富营养化湖泊中的底部沉积物常是一个营养库，在一定条件下可不断释放磷，这称为内部负荷。当外部负荷减少后，内部负荷可补偿，使富营养化现象继续存在，挖泥可以直接去除底泥中的营养盐含量，减轻内部负荷对湖泊的影响。

(6)机械收草藻。利用机械收割装置直接收获水草和藻戋可以直接改善湖泊的表层生态环境，同时，水草和藻类本身就会吸收大量的营养盐，通过对它们的收获也可以从湖泊中去除营养盐。

二.化学方法

(1)深水曝气技术。营养盐类的大量注入，致使藻类及浮游生物异常繁殖，水体溶解氧急速下降，在水与底泥的交界面甚至出现厌氧现象。在深水进行人工曝气，可以在不改变水体分层的状态下提高溶解氧浓度；其次还可以降低氨氮、铁、锰等离子性物质的浓度,可有效改善厌氧状况。

(2)营养物钝化。利用铝盐与无机和颗粒磷产生沉淀，可以减少水体中磷的含量，铁盐(氯盐或铝盐)、硫酸铝铁、泥土颗粒和石灰泥都有类似的功能，钙盐也是相当有效的营养物钝化剂。

三．生物方法

(1)水生植物修复技术。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。水生植物在其生长期间可有效吸收与富集水中和底质中的营养盐，起着“营养泵”和“营养库”的作用。合理构建并维持水生植物的生物量，可转移出氮、磷等营养盐，各类漂浮植物、浮叶植物、挺水植物和沉水植物等水生植被的恢复和重建可有效分配水体营养盐，避免单一优势种的过度滋生，保持水体净化能力。

(2)水生动物修复技术在湖泊水库生态系统中，水体中的藻类除受营养物质的控制外，作为食物链中的构成部分，也受到浮游动物和鱼类的控制。因此，可以通过调控食物链的环节来达到改善湖泊水库水质的目的。如鱼类可以选择性地吞食浮游动物或浮游植物，而我们可以通过渔产品来削除污染。水生高等植物和藻类在光能和营养物质上是竟争者，在湖泊种植大型水生植物，如莲藕、曹蒲等可以克制浮游植物的生长，对改进水质感观性状非常有利。(3)生物膜技术。利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。载体上富集的大量微生物能有效拦截、吸附、降解污染物质。

另外，政府应加强对环境保护的宣传，提高全民的环保意识；加强法制建设，完善水体环境保护法律法规。对经济相对发达的地区，我们还应积极借鉴国外湖泊治理的先进经验，结合当地的自然条件和湖泊的富营养化状况制定切实可行的方案。在湖泊生态修复问题上，要认清治理工作的长期性和复杂性，树立解决水环境问题的长远观点。所以湖泊富营养化的

生物修复技术应成为基础研究领域首先解决的重大科学问题之一，也是今后一段时间湖泊富营养化治理的主要研究之一。

土壤元素背景值和土壤环境容量的影响因素

土壤环境元素背景值简称土壤环境背景值，是指未受或很少受人类活动特别是人为污染影响的土壤化学元素的自然含量。从本质上说，“不受污染源明显影响”只是—个相对概念，因为已证实当今的工业污染已充满了世界的每—个角落，即使是农用化学物质的污染也是在世界范围内扩散的。例如在南极冰层中可以发现有机氯农药的积累。因此，土壤背景值也是相对的，“零污染”土壤样本是不存在的。

土壤环境元素背景值受到来自自然和人为活动等各方面的影响，成土母质是决定土壤元素含量最基本最主要的因素。成土母质最初决定着土壤中元素的水平，成土母质的矿物成分和元素组成，是形成各类土壤的物质基础。土壤类型、气候、地形、植被等是影响土壤元素背景值的重要元素，包括数万年以来人类活动的综合影响，风化、淋溶、淀积等地球化学作用的影响，生物小循环的影响，母质成因、质地和有机物含量的影响，其次是土壤的理化性质如Ph值、有机质、土壤粒度等也是重要影响该因素。

（1）土壤类型的影响。不同的土壤类型其保水保肥能力各不相同，土壤的通透性以及空隙状况也不同，这就极大地影响了土壤中各种元素的含量，土壤的蓄水能力等，从而影响土壤元素背景值；

（2）母质的影响。不同母质发育的土壤土壤环境元素背景值也相差很大。如Cu、Mn以湖积类型最低，Mn与土壤中有机质以及Ph有关，Zn则随土壤中含Ca量的增加而明显减少，Zn、Co、As含量随土壤粒径变细而增加。

（3）pH值的影响。土壤酸碱度与土壤中的重金属化合物的溶解状况密切相关。如镉在酸性环境中的活性强，其容量大小依次为：草甸褐土＞草甸棕壤＞红壤性水稻土；砷在碱性环境中活性强，其容量大小依次为：红壤性水稻土＞草甸棕壤＞草甸褐土。

（4）地形的影响。不同的地形有着不同的土壤类型故土壤环境元素背景值也不同。例如坡地处的土壤由于雨水的作用使土壤中元素大量的流失，土壤环境元素背景值会变小；相反在平原的土壤中会有大量元素的沉淀积聚，土壤环境元素背景值会随时间大推移而越来越大。（5）植被的影响。不同植被在不同生长时期对土壤中元素的需求量不同。例如，土壤中的N、P、K元素，不同植物对这三种元素的吸收量不同则土壤中的含量也会随之改变。

因此，土壤背景值是一个范围值，而不是一个确定值，各个因素都可能对他造成影响。

土壤环境容量是指一定环境单元，一定时限内遵循环境质量标准，既保证农产品质量和生物学质量，同时也不使环境污染时，土壤能容纳污染物的最大负荷量。不同土壤其环境容量是不同的，同一土壤对不同污染物的容量也是不同的，这涉及到土壤的净化能力。

土壤环境容量受着多种因素的影响，包括土壤的性质、指示物、污染历程、环境因素、化合物类型等。

（1）土壤性质的影响。不同类型土壤对环境容量有显著差异，土壤Cd、Cu、Pb容量大体上由南到北随土壤类型的变化而逐渐增大，而As的变动容量在南方酸性土壤的容量一般较高，北部土壤一般较低，即使同一母质发育的不同地区的黄棕壤，对重金属的土壤化学行为的影响和生物效应均有显著差异。

（2）指示物的影响。在土壤负载容量的制定中，多选用特定的参照物为指示剂，由于指示物不同，所得的临界含量有很大的差异。

（3）污染历程的影响。污染物进入土壤后，可以溶解在土壤溶液中，吸附于胶体表面，闭蓄于土壤矿物中，与土壤中其他化合物产生沉淀，随时间推移，土壤中重金属的溶出量、形态和累积程度均会发生变化。

（4）环境因素的影响

a．温度植物对一些重金属的吸收为被动吸收，温度变化会影响水分的蒸腾作用，从而影响植物对重金属的吸收。例如，土壤污染As浓度为40mg/kg时，早稻、中稻、晚稻糙米中As含量分别为0.67、0.43和0.33mg/kg。

b．pH和Eh 一般情况下，随着土壤pH的升高，土壤对重金属的“固定”能力增强。例如，下蜀黄棕壤对pH的吸附随配合的上升，土壤对Pb的吸附能力明显增强；随着土壤渍水时间的延长，pH上升而Eh下降，从而使水溶性As在一定时间内明显上升。

（5）化合物类型的影响

化合物类型对土壤环境容量由很大影响。例如当红壤中添加浓度同为10mgCd/kg的CdCl2和CdSO4时，糙米中Cd浓度分别为0.65 mg/kg和1.26 mg/kg。