富营养化水体水生植物修复机理的研究进展_(被引最多))黄亚

富营养化水体水生植物修复机理的研究进展_(被引最多))黄亚
富营养化水体水生植物修复机理的研究进展_(被引最多))黄亚

农业环境科学学报2005,24(增刊):379-383

J o u r n a l o f A g r o-E n v i r o n m e n t S c i e n c e

富营养化水体水生植物修复机理的研究进展黄 亚,傅以钢,赵建夫

(同济大学环境科学与工程学院,上海 200092)

摘要:综述近年来国内外利用水生植物修复富营养化水体的研究成果,将植物对富营养化水体的净化机理,归纳为两方面∶植物能够提供碳源促进反硝化作用和植物与微生物的协同作用以及湿地酶的作用,植物本身的同化作用仅占全部作用的很小一部分,约为2%~5%。在此基础上讨论了影响植物去除氮、磷的因素和植物修复技术的优点及不足之处。

关键词:水生植物;植物修复;富营养化;机理

中图分类号:X52文献标识码:A文章编号:1672-2043(2005)增刊-0379-05

R e s e a r c h P r o g r e s s o nM e c h a n i s m s o f P h y t o r e m e d i a t i o n f o r E u t r o p h i c Wa t e r

H U A N GY a,F UY i-g a n g,Z H A OJ i a n-f u

(S c h o o l o f E n v i r o n m e n t a l S c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g,T o n g j i U n i v e r s i t y,S h a n g h a i200092,C h i n a)

A b s t r a c t:P h y t o r e m e d i a t i o ni sap r o m i s i n gn e wt e c h n o l o g yt h a t u t i l i z e sp l a n t st od e g r a d e,a s s i m i l a t e,m e t a b o l i z eo r d e t o x i f y c o n t a m i n a n t s i n t h e e n v i r o n m e n t.T h e l a t e s t r e s e a r c h a c h i e v e m e n t i n b o t h h o m e a n da b r o a do n p h y t o r e m e d i a t i o no f e u t r o p h i c a-t e d w a t e r i s s u m m a r i z e d.T h e r e a r e s e v e r a l m e c h a n i s m s o f m a c r o p h y t e s i n p r o m o t i n g n u t r i e n t s r e m o v a l,n a m e l y:p r o v i d i n g c a r-b o nr e s o u r c e s f o r d e n i t r i f i c a t i o n;c o o p e r a t i v e e f f e c t o f p l a n t s a n d b a c t e r i a a n d t h e e f f e c t o f r e l a t e d w e t l a n d e n z y m e p r o m o t i n g n u-t r i e n t s r e m o v a l.A s s i m i l a t i o n o n l y m a k e s2%~5%c o n t r i b u t i o n t o t o t a l r e d u c t i o n.O n t h e b a s i s o f t h e m e c h a n i s m s o f n u t r i e n t s r e m o v a l,t h e e f f e c t o f p h y t o r e m e d i a t i o n a r e a s s o c i a t e d w i t h d i f f e r e n t s p e c i e s o f p l a n t s,t h e e x t e n t o f e u t r o p h i c a t i o n,m o r p h o l o g y o f n i t r o g e n,t h e c u l t u r i n g t y p e(m o n o c u l t u r e o r p o l y c u l t u r e),e t c.

B o t h a d v a n t a g e s a n d d i s a d v a n t a g e s o f a p p l y i n g t h i s t e c h n o l o-g y i n t o p r a c t i c e a r e d i s c u s s e d.

K e y w o r d s:a q u a t i c m a c r o p h y t e s;p h y t o r e m e d i a t i o n;e u t r o p h i c a t i o n;m e c h a n i s m

随着人类对环境资源开发利用活动日益增加,大量含有氮、磷营养物质的污水排入的湖泊、水库和河流,增加了这些水体的营养物质的负荷量。为了提高农作物产量,农田施用的化肥和牲畜粪便逐年增加,经雨水冲刷和渗透,进入水体的营养物质不断增多。这些人为因素的影响使湖泊及水库水体的污染及富营养化问题日益严重。

传统的污水处理方法须将污水收集到污水处理厂进行集中治理,虽然工艺成熟、处理效果理想,但建造、运行、管理费用过高,且在治理污染水体时需要进

收稿日期:2005-04-13

基金项目:“十五”国家重大科技项目“小城镇环境保护关键技术研究及设备开发”(2003B A00817)资助

作者简介:黄 亚(1982—),女,在读硕士研究生,主要研究方向为微污染水体的生态修复。

E-m a i l:0320050032@s m a i l.t o n g j i.e d u.c n 行换水,仅适用于较小型水体。水生植物生长过程需要吸收大量氮、磷作为营养物质合成自身物质,利用植物的这一生理生化特性,在污染水体中有选择地种植一些植物,能够有效地吸收水体中的氮、磷元素,减轻水体的富营养化程度,实现对水体的原位修复,还能在一定阶段收获植物作为饲料,获得一定的经济效益。种植水生植物,特别是大型水生植物作为改善水质的一种高效低耗的方法日益受到人们的重视,近年来已成为环境领域的研究热点之一,多种以大型水生植物为核心的人工湿地工程技术被开发并应用到实际中来。

近年来,关于各种植物对水体修复效果的研究较为集中,而对植物修复富营养化水体的机理和影响因素研究相对较少,本文较为系统地归纳和总结了近年来国内外在植物修复机理方面的相关研究成果,为今

后的研究提供理论参考。

1水生植物对水体中氮磷的去除效果研究

水生植物在生长过程中需要吸收大量的营养物质,如每公顷香蒲每年可吸收氮2630k g、磷403k g、钾4570k g[1]。在植物成熟或死亡后,通过收割植物中止水体中的营养物质循环,可以达到控制水体富营养化的目的。目前国内外已利用芦苇、香蒲等植物吸收水体多余的营养物质,消除湖泊的富营养化,恢复水域的养分平衡。用于除去水中矿物营养的植物应具有下列特征[2]:单位面积上有较大的群落数量;必须有较快的生长速度;能积累大量的矿物营养,特别是能积累通常与富营养化过程有关的氮和磷;便于收获;具有一定的营养价值可以用作饲料或具有其他经济价值。

近年来,国内外研究了多种水生植物对氮磷营养物质的去除效果,结果表明:挺水植物、沉水植物、浮水植物都能有效吸收水体中的氮、磷,降低水体的富营养化水平,尤其对去除氨氮有显著效果[3~7],其中石菖蒲(A c o r u s t a t a r i n o w i i S c h o t t)能增加水体的溶解氧,对氮磷的富集能力很强,且富集系数随培养时间的延长有增加的趋势[3]。刘淑媛等[4]利用人工基质无土栽培水芹(O e n a n t h e d e c u m b e n s)、水雍菜(I p o m o e a a q u a t i c aF o r s k)和多花黑麦菜(L o l i u m m u l t i f l o r u m L a m)3种经济植物,对净化富营养化水体取得良好的效果,为利用无土栽培经济作物净化富营养化水体提供了一种可行的方案。

R e e t a D.S o o k n a h等研究了3种植物(凤眼莲、石莲花、大薸)及其混合种植对牛奶场厌氧消化废水中营养盐、盐度、有机物的去除效果,结果表明凤眼莲去除牛奶场厌氧消化废水中C O D及氮磷的效果好于石莲花(H y d r o c o t y l e u m b e l l a t a)和大薸(P i s t i a s t r a t i o t e s)。并发现总凯氏氮、总磷、溶解态活性磷、总C O D、溶解性C O D的浓度变化服从一级降解模型[6]。植物去除污染物的能力可能与植物体内的某些酶活性有关。

2植物修复富营养化水体的作用机制

水生植物的存在可以提高水体净化的效率,这一点已经得到充分的证明。植物可以直接从水层和底泥中吸收氮、磷,并同化为自身的结构组成物质(蛋白质和核酸等),从而加快了水体中氮、磷营养物质的去除,但这种同化作用并非植物去除水体中氮、磷的主要途径。研究表明:植物对氮磷的同化吸收只占全部去除量的很小一部分,约占2%~5%[8~10],植物促进富营养化水体的净化的作用机制主要表现在促进反硝化作用、与微生物协同作用以及促进相关酶的活性等几个方面。

2.1促进反硝化作用

人工湿地去除水体中氮的机制首先是将有机氮氧化为氨态氮,再经过硝化细菌的硝化作用将氨态氮转化为硝酸盐氮,再在厌氧条件下由反硝化细菌将硝酸盐氮反硝化为氮气,最终达到除氮的目的[11]。其中,反硝化通常是最终除氮的关键步骤,而缺氧是进行反硝化作用的必要条件(氧化还原电位低于300 m V)[12]。植物根部所在的底质周围通常处于缺氧状态,湿地的挺水植物能将空气传输到根部周围,使湿地植物能在缺氧条件下生长,为反硝化创造了适宜的氧环境。

反硝化作用除了跟氧条件有关以外,还与原水中碳氮质量浓度比有关,碳源是否充足是系统能否有效除氮的关键。植物的存在能够为反硝化作用提供充足的碳源。研究表明,C/N比达到5∶1方能保证反硝化作用需要的碳源。如果C/N比低于5∶1,碳源会成为反硝化作用的限制性因素〗[12]。

2.2植物与微生物的协同作用

湿地中的微生物与其净化功能之间存在显著关系,数量越多则去除率越高,其中污水中B O D5的去除率与湿地细菌总数显著相关,氨氮的去除率与硝化细菌和反硝化细菌的数量密切相关,污水中总大肠杆菌的去除率与湿地原生动物和放线菌数量也存在显著相关性[13]。

张鸿等[14]等研究了凤眼莲、水芹两种人工湿地对武汉东湖污水中氮、磷净化率与介质中硝化细菌、磷细菌的数量分布关系,结果表明:有植物组水体、底沙和根面的硝化细菌、磷细菌、反硝化细菌的数量高于无植物组;有植物组的根面微生物数量高于介质。实验中水芹、凤眼莲湿地中的硝化、反硝化细菌数量均高于对照,说明植物的存在有利于硝化、反硝化细菌的生存。

尽管植物对大多数污染物质有一定的耐受性,但是在污染水体中,植物的生长情况通常不佳,植株也较通常情况更为矮小。为了改善植物的生长状况,可向植物根部加入促进植物生长的细菌,这类细菌能降低植物体内抑制生长的乙烯含量,并为植物提供铁离子,从而显著增加植物种子的发芽率和植物的生物

380 黄 亚等:富营养化水体水生植物修复机理的研究进展2005年9月

量,使植物修复过程更加迅速有效[15]。

2.3湿地酶的作用

湿地酶在人工湿地净化污水过程中起到极其重要的作用。其中纤维素酶能酶促纤维素中的β-1,4 -葡聚键的水解,可将纤维素分解成为葡萄糖分子;磷酸酶能酶促磷酸酯的水解并释放出正磷酸盐;蛋白酶能酶解蛋白质和肽类等大分子氮化物,生成氨基酸;脲酶是一种酰胺酶,能酶促有机质分子中肽键的水解,基质的脲酶活性与基质的微生物数量、有机物质含量、总氮和速效氮含量呈正相关;过氧化氢酶几乎存在于所有生物体内,在某些细菌里的数量约为细胞干重的1%,它能促进过氧化氢对各种化合物的氧化。湿地的过氧化氢酶活性与湿地呼吸强度和湿地微生物活动有关,在一定程度上反映了湿地微生物学过程的强度[13]。

在复合垂直流构建湿地净化污水过程中,植物根区磷酸酶活性与总磷去除率相关性不显著,表明根区磷酸酶对磷的降解不是磷去除的主要因素。根区脲酶活性与凯氏氮去除率之间的相关性较显著,说明凯氏氮的去除以湿地脲酶对其降解为主要因素[16]。时双喜[17]研究了几种高等水生植物体内过氧化物酶活性与污水净化的关系,发现植物体内的酶活性与C O D 的去除量之间呈现一定的线性关系,且不同水生植物间存在着体内酶活性方面的差异,其顺序为凤眼莲>水花生>水芋>浮萍>水葱。

2.4水生植物系统对氮、磷去除机制的区别

一般认为,磷酸根离子主要通过配位体交换被吸附到A l3+和F e3+的表面而被固定,但这只是改变了磷在湿地中的存在形式,并没有真正的去除磷。在湿地中,氨氮的硝化、有机物的厌氧降解、大气中C O2向水中的溶解都会使p H降低,这就会使不溶性磷酸盐重新变成可溶性磷酸盐在水中释放出来。有研究发现,微生物同化作用对总磷的去除率为50%~65%,植物摄取为1%~3%,其余为物理作用、化学吸附和沉淀作用[10]。

尽管植物对磷去除的直接贡献不大,但是植物表面附着的微生物对磷的同化作用间接来自植物的贡献。S.K o r n e r等研究了浮萍(L e m m aG i b b aL.)覆盖的生活污水中,各种因素(植物、微生物和藻类)对氮、磷去除的贡献。结果表明,大部分氮、磷的去除都直接或间接来自植物的贡献(包括吸附在植物表面的微生物进行的硝化和反硝化作用),浮萍对污水中总氮和总磷去除的贡献分别占全部去除量的30%~47%和52%[18]。

在张鸿等的研究中,水芹湿地中的硝化、反硝化细菌数量多于凤眼莲湿地,但前者对氨氮的去除率却低于后者,说明人工湿地对氮的净化机制中,植物的吸收起主导作用。相比之下,水芹、凤眼莲湿地的磷细菌数量均高于对照,且水芹湿地又高于凤眼莲湿地,这与水芹湿地对磷的去除率高于凤眼莲湿地保持了一致。说明微生物对含磷化合物的转化在磷的净化过程中是一个限制性因子,湿地中植物的存在也强化了微生物对磷的积累[14]。

3影响净化效果的因素

从植物修复富营养化水体的机制来看,影响植物净化富营养水体的因素有以下几个方面:

3.1植物物种的差异

水生植物修复富营养化水体的效果首先与植物物种有关,不同的植物,生长速率不同,对营养物质的需求和吸收能力不同,对微生物生长的促进作用不同,因而净化水体的能力也各不相同。L a u c h l a nH.

F r a s e r等研究了表面流人工湿地系统去除水体中总氮和总磷的效果,结果证实:不同植物去除氮、磷的能力不同,在水葱、c a r e x l a c u s t r i s,虉草,宽叶香蒲四种植物中,水葱的效果最好,虉草最差[5]。在控制湖泊底泥营养盐释放方面,狐尾藻的效果要好于凤眼莲[19]。高吉喜等[20]研究发现七种植物对氮的去除率由高到低依次为:满江红>慈菇>水花生>菹草>金鱼藻>茭白>菱角。如果从去氮、去磷、易成活性和适用性四个方面综合考虑,慈菇和茭白最佳,金鱼藻、水花生和满江红次之,菹草和菱角最差。

3.2水体不同的富营养化程度

不同富营养化程度的水体中,植物修复的能力也有差异。在一定的浓度范围内,水生植物的净化率随水体中N、P等物质的含量增加而加大[21]。

葛滢等[22]研究了在轻、重度富营养化水体中不同植物的净化能力。对于重度富营养水体,空心菜的净化效果最好,凤眼莲和鸭跖草其次,灯芯草、知风草和水芹菜也有一定效果;对于轻度富营养化水体,鸭跖草、喜旱莲子草最好,凤眼莲、空心菜、酸模叶蓼均较好,石菖蒲、灯芯草、知风草、穹隆苔草、萱草略差,但可四季使用。

S.K o r n e r等[18]研究了浮萍对生活污水中氮、磷的去除,并分析了不同氮、磷初始浓度与对应的降解速率常数的相关关系,结果表明:随着氮、磷初始浓度

381

 第24卷增刊农 业 环 境 科 学 学 报

的降低,降解速率常数相应增加,但两者的变化趋势不同。当磷的初始浓度低至某一水平时,磷成为植物生长的限制因子,植物对磷的去除速率明显加快。

L i We n等[23]的研究发现:水体中磷的去除速率取决于植物生长速率和植物组织中的磷浓度,植物体中磷的浓度越高,植物去除水体中磷的能力越强。

3.3氮的不同存在形态

如前所述,植物对去除水体中氮元素形态有一定的选择性。有机氮总是最先被植物吸收,但是对于无机形态氮的去除,不同的研究得出不同的结论。有研究认为,植物优先吸收氨氮和其他还原态氮,仅仅当氨氮浓度极低或耗尽时,才会吸收硝态氮,即水生植物对氨氮的去除率较高,且去除速率较快[3、4、24]。王国祥等在研究中还发现,富营养化湖水流经植物群落后,硝态氮又不同程度的上升,表明氨氮发生了硝化,被转化为硝态氮[24]。但在高光等进行的伊乐藻、轮叶黑藻净化养鱼污水效果的试验中,N O-3-N的净化速率大于N H3-N和T N[21]。植物对不同形态氮的去除效果还有待进一步研究。

3.4植物种植方式对净化效果的影响

由于同一水生植物对不同污染物的净化率不同,利用不同植物的生长特性进行适当配合种植有可能提高水体的总体净化效率。但是由于植物搭配种植也可能造成植物间竞争生态位及相互抑制生长,反而使总体净化效果受到影响。

高吉喜等的研究认为不同植物相互配合可提高植物对水体氮、磷的综合净化率[20]。而L a u c h l a n H.

F r a s e r等的研究发现尽管植物的混合种植对去除水中氮、磷有显著效果,但并未发现与单一种植的效果有显著差异[5]。在利用凤眼莲、石莲花、大薸3种植物处理1∶1稀释的牛奶场厌氧消化废水研究中,也发现植物搭配种植的去除效果并非是最优的[6]。从这些不同的研究结果可以看出,不同的植物物种及实验条件、实验方法会导致相异的实验结果,植物的混合种植是否比单一种植更能有效地净化污水需要进行深入研究和探讨。

3.5其他因素

除了以上影响因素还有一些其他因素也会对植物修复富营养化水体的效果产生影响,如温度、光照、微生物等[21]。一般说来,较高的水温下,植物生长旺盛,吸收的营养最多,同时生产量也最大,有较高的净化率。光照对植物生长有重要的作用,在没有光照的条件下,水生植物不能进行光合作用,其生长受到抑制,净化效率也会受到影响。植物吸收氮、磷往往是与根系微生物的联合作用,微生物对氮的硝化以及有机物的降解有重要作用。灭菌处理对水生植物去除T N特别是N H3-N的影响要大于对T P的影响[21]。

4结束语

由于植物修复是依靠太阳能运行,具有成本低、能耗小的优点,且该技术治理效果显著、投资相对较少、后期管理简单,非常适合污染水体的修复。近年来,在利用本地植物物种或通过基因改良的植物修复受污染环境方面已取得相当大的进展。但是,这一方法也有不可避免的局限性:首先,由于受污染水体的特异性,对某一水体具有修复功能的植物并不一定适用于另一水体,即植物修复具有空间的特异性[25];其次,大多数水生植物在冬季生长情况不佳,造成植物系统的修复功能在冬季不理想,需要进一步研究水生高等植物在冬季的净化能力;第三,引入外来植物物种进行水体修复时,一些繁殖性较强的物种可能会对原有生态系统造成危害,甚至会出现生态入侵的情况,因而需要在后期管理中加强对生态安全的监测。

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d i a t i o n:A n

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E c o l o g i c a l E n g i n e e r i n g,2002,18:647-658.

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 第24卷增刊农 业 环 境 科 学 学 报

阅读材料:水体富营养化的概念及原因

水体富营养化 1.水体富营养化概念 水体富营养化(eutrophication)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,湖泊也会从贫营养状态过渡到富营养状态,不过这种自然过程非常缓慢。而人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化则可以在短时间内出现。水体出现富营养化现象时,浮游藻类大量繁殖,形成水华。因占优势的浮游藻类的颜色不同,水面往往呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等。这种现象在海洋中则叫做赤潮或红潮。 2.水体富营养化的机理 在地表淡水系统中,磷酸盐通常是植物生长的限制因素,而在海水系统中往往是氨氮和硝酸盐限制植物的生长以及总的生产量。导致富营养化的物质,往往是这些水系统中含量有限的营养物质,例如,在正常的淡水系统中磷含量通常是有限的,因此增加磷酸盐会导致植物的过度生长,而在海水系统中磷是不缺的,而氮含量却是有限的,因而含氮污染物加入就会消除这一限制因素,从而出现植物的过度生长。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。天然水体接纳这些废水后,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,而其他藻类的种类则逐渐减少。水体中的藻类本来以硅藻和绿藻为主,蓝藻的大量出现是富营养化的征兆,随着富营养化的发展,最后变为以蓝藻为主。藻类繁殖迅速,生长周期短。藻类及其他浮游生物死亡后被需氧微生物分解,不断消耗水中的溶解氧,或被厌氧微生物分解,不断产生硫化氢等气体,从两个方面使水质恶化,造成鱼类和其他水生生物大量死亡。藻类及其他浮游生物残体在腐烂过程中,又把大量的氮、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,富营养化了的水体,即使切断外界营养物质的来源,水体也很难自净和恢复到正常状态。

水体富营养化及危害分析

水体富营养化的成因及危害分析 摘要:地球上98%的面积被水体覆盖着,水是人类赖以生存的自然条件之一。这本该是蓝色晶莹的液体,现在被我们破坏的变质了,清晰的水源难找,到处是黑色的难闻的河流、湖泊。这里,我主要分析的是水体富营养化的成因和危害。水体富营养化本是个缓慢的自然过程,但是人为富营养化极大加速了水体由贫营养转化为富营养,致使水质恶化,带来一系列的危害。 关键词:水体富营养化藻类溶解氧健康 水体富营养化(eutrophication)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。水体出现富营养化现象时,浮游藻类大量繁殖,形成水华。因占优势的浮游藻类的颜色不同,水面往往呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等。这种现象在海洋中则叫做赤潮或红潮。 一、水体富营养化的成因 水体富营养化可分为自然富营养化和人为富营养化。 (一)天然富营养化的成因 湖泊一方面从天然降水中接纳氮、磷等营养物质;一方面湖泊水体的肥力增加,大量的浮游植物和其他水生植物生长繁殖,为草食性的甲壳纲动物、昆虫和鱼类提供了丰富的食料。当这些动植物死亡后,它们的机体沉积在湖底,不断分解,释放出的营养物质又被新的生物体所吸收。湖泊营养物质的这种天然富集,湖水营养物质浓度逐渐增高而发生水质营养变化的过程就是通常所称的天然富营养化。 (二)人为富营养化的成因 天然富营养化的过程非常缓慢,而人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化则可以在短时间内出现。 人口集中的城市排放出的大量含有氮、磷营养物质的生活污水和工业污废水流入湖泊、河流和水库,增加了这些水体的营养物质的负荷量。同时,在农村,化学肥料和牲畜粪,经过雨水冲刷和渗透,使一定数量的植物营养物质最终输送到水体中。天然水体中营养物质增多,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,从以硅藻和绿藻等为主,最后变为以不适合做鱼类饵料的蓝藻为主,鱼类缺乏食物死亡。另一方面,藻类繁殖迅速,生长周期短。藻类及其他浮游生物死亡后被需氧微生物分解,不断消耗水中的溶解氧,或被厌氧微生物分解,不断产生硫化氢等气体,更促使水质恶化,造成鱼类和其他水生生物大量死亡。营养物质不断循环,因此,富营养化的水体即

水体富营养化的成因

水体富营养化的成因、危害及防治方法 摘要:水体富营养化防治是世界性的热点与难点问题,水体发生富营养化,其后果十分的严重。本文基于富营养化发生的机理,从氮、磷营养盐水平,铁、硅含量,光照强度,温度,等方面对水体富营养化成因及其危害进行分析,并从内、外两方面对水体富营养化的防治措施进行探讨。目的是为更好地维持水体生态平衡,控制水体污染,预防水体富营养化的发生提供参考。 关键词:水体富营养化,成因,危害,湖泊衰亡,外部控制,内部控制 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。人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化则可以在短时间内出现。水体出现富营养化现象时,浮游藻类大量繁殖,形成水华。因占优势的浮游藻类的颜色不同,水面往往呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等。这种现象在海洋中则叫做赤潮或红潮。 一、水体富营养化的成因 氮、磷等营养物质浓度升高,是藻类大量繁殖的原因,其中又以磷为关键因素。影响藻类生长的物理、化学和生物因素(如阳光、营养盐类、季节变化、水温、pH 值,以及生物本身的相互关系)是极为复杂的。因此,很难预测藻类生长的趋势,也难以定出表示富营养化的指标。目前一般采用的指标是:水体中氮含量超过 0.2-0.3ppm,生化需氧量大于 10ppm,磷含量大于 0.01-0.02ppm,pH 值 7-9 的淡水中细菌总数每毫升超过 10 万个,表征藻类数量的叶绿素-a 含量大于 10μ mg/L。 (一)水体富营养化成因的两种理论 富营养化的发生和发展是水体的整个环境系统出现失衡,导致某种优势藻类大量生长繁殖的过程。因此要研究富营养化的发生机理和发生条件,实质上是需要了解藻类生长繁衍的过程。 1.食物链理论 这是由荷兰科学家马丁·肖顿于1997年6月在“磷酸盐技术研讨会”上提出的。该理论认为,自然水域中存在水生食物链。如果浮游生物的数量减少或捕食能力降低,将使水藻生长量超过消耗量,平衡被打破,发生富营养化。该理论说明营养负荷的增加不是导致富营养化的唯一原因。 2.生命周期理论 命周期理论认为含氮和含磷的化合物过多排入水体,破坏了原有的生态平衡,引起藻类大量繁殖,过多的消耗水中的氧,使鱼类、浮游生物缺氧死亡,它们的尸体腐烂又造成水质污染。根据这一理论,氮磷的过量排放是造成富营养化的根本原因,藻类是富营养化的主体,它的生长速度直接影响水质状态。 藻类光合作用的总反应式: 106CO2+16NO3-+HPO42-+122H2O+18H++能量+微量元素→C106H263O110N16P(藻类原生质)+138O2 根据Leibig最小因子定律,植物的生长取决于外界供给它们养分最少的一种或两种,从藻类原生质C106H263O110N16P可以看出,生产1kg藻类,需要消耗碳358g,氢74g,氧496g,氮63g,磷9g,显然氮磷是限制因子。因此,要想控制水体富营养化,必须控制水体中氮磷等营养

水体富营养化程度的评价

实验八水体富营养化程度的评价 富营养化(Eutrophication)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,水体溶解氧量急剧下降,水质恶化,鱼类及其他生物大量死亡的现象。在自然条件下,湖泊也会从贫营养状态过渡到富营养状态,沉积物不断增多,先变为沼泽,后变为陆地。这种自然过程非常缓慢,常需几千年甚至上万年。而人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化现象,可在短期内出现。水体富营养化后,即使切断外界营养物质的来源,也很难自净和恢复到正常水平。水体富养化严重时,湖泊可被某些水生植物及其残骸淤塞,成为沼泽甚至干地。局部海区可变成“死海”,或出现“赤潮”。 植物营养物质的来源广、数量大,有生活污水、农业面源、工业废水、垃圾等。每人每天带进污水中的氮约50 g。生活污水中的磷主要来源于洗涤废水,而施入农田的化肥有50~80%流入江河、湖海和地下水体中。 许多参数可用作水体富营养化的指标,常用的有总磷、叶绿素-a含量和初级生产率的大小(见表8-1)。 表8-1 水体富营养化程度划分 富营养化程度初级生产率/mg O2·m·日总磷/ μg·L无机氮/ μg·L 极贫0~136 <0.005 <0.200 贫-中0.005~0.010 0.200~0.400 中137~409 0.010~0.030 0.300~0.650 中-富0.030~0.100 0.500~1.500 富410~547 >0.100 >1.500 一、实验目的 1. 掌握总磷、叶绿素-a及初级生产率的测定原理及方法。 2. 评价水体的富营养化状况。 二、仪器和试剂 1. 仪器

水污染以及危害

水污染以及危害水体富营养化的原理及其危害? (一)水体富营养化的机理 1.概念 水体富营养化(eutrophication)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,湖泊也会从贫营养状态过渡到富营养状态,不过这种自然过程非常缓慢。而人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化则可以在短时间内出现。水体出现富营养化现象时,浮游藻类大量繁殖,形成水华。因占优势的浮游藻类的颜色不同,水面往往呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等。这种现象在海洋中则叫做赤潮或红潮。 2.水体富营养化的机理 在地表淡水系统中,磷酸盐通常是植物生长的限制因素,而在海水系统中往往是氨氮和硝酸盐限制植物的生长以及总的生产量。导致富营养化的物质,往往是这些水系统中含量有限的营养物质,例如,在正常的淡水系统中磷含量通常是有限的,因此增加磷酸盐会导致植物的过度生长,而在海水系统中磷是不缺的,而氮含量却是有限的,因而含氮污染物加入就会消除这一限制因素,从而出现植物的过度生长。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。天然水体接纳这些废水后,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,而其他藻类的种类则逐渐减少。水体中的藻类本来以硅藻和绿藻为主,蓝藻的大量出现是富营养化的征兆,随着富营养化的发展,最后变为以蓝藻为主。藻类繁殖迅速,生长周期短。藻类及其他浮游生物死亡后被需氧微生物分解,不断消耗水中的溶解氧,或被厌氧微生物分解,不断产生硫化氢等气体,从两个方面使水质恶化,造成鱼类和其他水生生物大量死亡。藻类及其他浮游生物残体在腐烂过程中,又把大量的氮、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,富营养化了的水体,即使切断外界营养物质

水体富营养化形成的原因及防治对策

3.2000年对我国18个主要湖泊的调查表明,其中14个已进入富营养化状态。水体富营养化对水体生态和人们生活造成很大影响,试分析水体富营养化形成的原因及防治对策。(20分) 解答: 水体富营养化:指在人类活动的影响下,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 原因: 1)化肥流失;人类使用的合成氮肥是进入沿海水域的营养物质的最主要 来源。根据全球的统计数据,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区,比如在降水量较多 的农耕地区,这个统计数字可能高达30% 。 2)生活污水输出过量营养物质;日益增长的人口数量增加了污水的排放, 由此也增加了排放到自然环境中的营养物质。 3)畜禽养殖输出过量营养物质;畜禽养殖也会输出过量的营养物质。中国 90%的养殖场根本没有垃圾和污水处理设施,使得大量营养物质输入水 体。 4)含磷物质的排放;在当今的工业产磷量里,80%-85%者用于制造化肥, 另一个用磷相对少得多的工业行业是洗涤剂行业。从某一地区来看虽然 工业的磷排放所占比重较大,但总体上看,流入水体的磷主要还是来自 于城市污水和农业。农业磷排放中,又主要来自养殖业和使用化肥。 5)工业污染排放;很多工业制造和加工工厂使用氮和磷化合物作为基础产 品,如:化肥厂、农药厂、食品加工厂、含磷清洁剂、使用尿素作为 基础产品的行业。 6)6矿物燃料的燃烧;矿物燃料燃烧过程(既包括交通工具燃烧汽油,也 包括电厂的发电过程)产生的氮化合物(NOx)能够直接沉积进入水体, 或者先存在土壤中,间接地被冲刷入水体里。 防治对策

水体富营养化的现状与防治

水体富营养化的现状与防治 摘要:由于大量使用化肥及排放各类污水,已造成许多湖泊,河流水体氮磷严重污染造成水体富营养化,导致了水质恶化,严重影响了周边居民饮用水安全。水体的富营养化是当今社会面临的重大环境问题之一[1],已成为经济社会发展的重要影响因素,经济而有效的控制水体富营养化已经成为当代亟待解决的环境问题。本文通过对水库水体富营养化现状和原因分析表明,氮、磷是引起水库富营养化的主要因素。指出预防水库水体富营养化,应对水源保护区内的污染源进行综合治理,严格控制入库污染物排放。同时提出了对已经形成富营养化的水体进行有效治理的措施。 关键词:水体富营养化;环境问题;防治对策 1.水体富营养化及其危害 随着社会发展进程的加快,人类生产、生活污水排放的日益增多,水体的富营养化问题也越来越严重。水体富营养化是指水体中生物所需的氮、磷等无机营养物质含量过剩的现象。氮、磷是导致湖泊、水库、海湾等缓流水体富营养化的主要原因[2]。磷是藻类等的细胞合成所必需的,也是构成核酸、脂肪、蛋白质的重要成分,在能量代谢种起着十分重要的作用。水体富营养化的结果会导致以藻类为主体的水生植物大量的繁殖,影响水体的透明度和水中植物正常的光合作用。藻类的呼吸作用,和藻类死亡被需氧微生物分解都需要氧气,导致水体中的溶解氧含量大大降低,使水体长期处于缺氧状态中,造成鱼类等水生生物的死亡,水质浑浊发臭等最终破坏湖泊生态系统[3]。对人类工业,生活,灌溉用水都有不利影响。因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,也会中毒致病[4]。 富营养化本身是一个自然过程[5],但因为人类社会的发展,将大量污水在未经处理的状况下直接排入水体,就加速了富营养化这一过程。则这样的富营养化称为人为富营养化。 2.我国的水体富营养化污染现状 第1页(共5页)

水体富营养化

水体富营养化是指由于大量的氮、磷、钾等元素排入到流速缓慢、更新周期长的地表水体,使藻类等水生生物大量地生长繁殖,使有机物产生的速度远远超过消耗速度,水体中有机物积蓄,破坏水生生态平衡的过程。 危害:富营养化会影响水体的水质,会造成水的透明度降低,使得阳光难以穿透水层,从而影响水中植物的光合作用,可能造成溶解氧的过饱和状态。溶解氧的过饱和以及水中溶解氧少,都对水生动物有害,造成鱼类大量死亡。同时,因为水体富营养化,水体表面生长着以蓝藻、绿藻为优势种的大量水藻,形成一层"绿色浮渣",致使底层堆积的有机物质在厌氧条件分解产生的有害气体和一些浮游生物产生的生物毒素也会伤害鱼类。因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,也会中毒致病。在形成"绿色浮渣"后,水下的藻类会因得不到阳光照射而呼吸水内氧气,不能进行光合作用。水内氧气会逐渐减少,水内生物也会因氧气不足而死亡。死去的藻类和生物又会在水内进行氧化作用,这时水体也会变得很臭,水资源也会被污染的不可再用。 "赤潮",是海洋生态系统中的一种异常现象。它是由海藻中的赤潮藻在特定环境条件下爆发性地增殖造成的。海藻除了一些大型海藻外,很多都是非常微小的植物,有的是单细胞生物。根据引发赤潮的生物种类和数量的不同,海水有时也呈现黄、绿、褐色等不同颜色。 “赤潮”,被喻为“红色幽灵”,国际上也称其为“有害藻华”,赤潮又称红潮,是海洋生态系统中的一种异常现象。是在特定的环境条件下,海水中某些浮游植物、原生动物或细菌爆发性增殖或高度聚集而引起水体变色的一种有害生态现象。赤潮并不一定都是红色,主要包括淡水系统中的水华,海洋中的一般赤潮,近几年新定义的褐潮(抑食金球藻类),绿潮(浒苔类)等。海藻除了一些大型海藻外,很多都是非常微小的植物,有的是单细胞植物。根据引发赤潮的生物种类和数量的不同,海水有时也呈现黄、绿、褐色等不同颜色。 一是大量赤潮生物集聚于鱼类的鳃部,使鱼类因缺氧而窒息死亡。 二是赤潮生物死亡后,藻体在分解过程中大量消耗水中的溶解氧,导致鱼类及其它海洋生物因缺氧死亡,同时还会释放出大量有害气体和毒素,严重污染海洋环境,使海洋的正常生态系统遭到严重的破坏。 三是鱼类吞食大量有毒藻类。 四是有些藻类可分泌有毒物质使水体污染导致鱼类死亡。 赤潮发生后,除海水变成红色外,同时海水的pH值也会升高,粘稠度增加,非赤潮藻类的浮游生物会死亡、衰减;赤潮藻也因爆发性增殖、过度聚集而大量死亡。赤潮是在特定环境条件下产生的,相关因素很多,但其中一个极其重要的因素是海洋污染。大量含有各种含氮有机物的废污水排入海水中,促使海水富营养化,这是赤潮藻类能够大量繁殖的重要物质基础,国内外大量研究表明,海洋浮游藻是引发赤潮的主要生物,在全世界4000多种海洋浮游藻中有260多种能形成赤潮,其中有70多种能产生毒素。他们分泌的毒素有些可直接导致海洋生物大量死亡,有些甚至可以通过食物链传递,造成人类食物中毒。目前,世界上已有30多个国家和地区不同程度地受到过赤潮的危害,日本是受害最严重的国家之一。近十几年来,由于海洋污染日益加剧,我国赤潮灾害也有加重的趋势,由分散的少数海域,发展到成片海域,一些重要的养殖基地受害尤重。对赤潮的发生、危害予以研究和防治,涉及到生物海洋学、化学海洋学、物理海洋学和环境海洋学等多种学科,是一项复杂的系统工程。 主要特征:赤潮是在特定的环境条件下,海水中某些浮游植物、原生动物或细菌爆发性增殖或高度聚集而引起水体变色的一种有害生态现象。赤潮是一个历史沿用名,它并不一定都是红色,实际上是许多赤潮的统称。赤潮发生的原因、种类、和数量的不同,水体会呈现不同的颜色,有红颜色或砖红颜色、绿色、黄色、棕色等。值得指出的是,某些赤潮生物(如膝沟藻、裸甲藻、梨甲藻等)引起赤潮有时并不引起海水呈现任何特别的颜色。

水体富营养化的形成、危害和防治

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/1914929806.html, 水体富营养化的形成、危害和防治 作者:周立操 来源:《现代经济信息》2009年第20期 引言:富营养化是湖泊分类和演化学的一个概念,是指为水生生物生长所需氮磷等营养物质大量进入湖泊,当其浓度超过一定数值引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖,快速消耗水中溶解氧,导致水质恶化、生物死亡的现象。富营养化不仅造成湖泊生态系统的恶性循环,制约湖泊资源 的可利用性,还直接关系到人类健康与社会经济的持续发展,其生态影响已倍受关注。 1.水体富营养化的成因及机理 大量含氮、磷肥料的生产和使用,食品加工、畜产品加工等造成的工业废水和大量城市生 活废水,特别是含磷洗涤剂产生的污水未经处理即行排放,使海水、湖水中富含氮、磷等植物营养物质,称为水体富营养化。 2. 富营养化水体的特性 水体富营养化不光表现为水中藻类或大型水生植物的太甚生长,同时引起水体一系列的理 化特性厘革。 2.1 pH值。水华大多暴发在pH值为弱碱性或碱性的水体中。在自然水体中,氢离子的浓度并不取决于水分子的离解,而重要取决于水中CO32-、HC03-、CO2的相比关连。 在富营养化水体中,随着富营养化的生长,水的pH值出现随藻类生长而显着增高的趋向。 这是由于藻类光相助用消耗水中的CO2,致使水中氢离子淘汰,pH值升高。 2.2透明度(SD)。通常情况下,深水的透明度比浅水的透明度大。在统一湖泊中,搪塞中小型湖泊来说,一样平常是湖心透明度大,边沿小。由于大部分湖泊的透明度出现随藻类繁殖而显着降落的趋向,所以在富营养化水体中,水体的透明度一样平常都与反应藻类生长的叶绿素a指标出现相反的厘革趋向。国际上通常以为透明度小于0.5m是富营养化湖泊的重要特性。

水体富营养化的原因及其措施

水体富营养化 摘要: 富营养化是水体衰老的一种现象,它通常是指湖泊、水库等封闭水体以及某些河流水体内的氮、磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象。本文将从水体富营养化的自然因素和人为因素两大方面进行分析,阐述各元素对水体的影响,并对水体富营养化的危害及治理措施进行阐述。 关键词:富营养化来源危害治理措施 富营养化是由于水体中氮磷等营养物质的富集,引起某些特征性藻类(主要是蓝藻、绿藻)及其他浮游生物的迅速繁殖,水体生产能力提高,使水体溶解氧含量下降,造成藻类、浮游生物、植物、水生物和鱼类衰亡甚至绝迹的水质恶化污染现象。富营养化具有缓慢、难以逆转的特点 ,因此水体富营养化问题是当今世界面临的最主要水污染问题之一。 我国在经济持续高速增长的同时,所带来的最大负效应就是环境污染日益严重,大江、大河及湖库水环境质量日趋恶化。据2003年我国环境状况公报显示:在我国七大水系407个重点监测断面中,Ⅰ~Ⅲ类水质占38. 1%, Ⅳ、Ⅴ类水质占32. 2%,劣Ⅴ类水质占29. 7%。2001年对我国130余个湖泊调查资料显示,高营养化湖泊占调查总数的43. 5%,中营养化湖泊占调查总数的45%。以藻型富营养化为主的湖泊主要分布在我国东南部经济发达地区,超营养化湖泊主要分布在城市和城郊附近。 1水体富营养化的来源 1.1 自然因素 数千年前或者更远年代,自然界的许多湖泊处于贫营养状态。然而,随着时间的推移和环境的变化,湖泊一方面从天然降水中吸收氮、磷等营养物质;一方面因地表土壤的侵蚀和淋溶,使大量的营养元素

进入湖内,湖泊水体的肥力增加,大量的浮游植物和其他水生植物生长繁殖,为草食性的甲壳纲动物、昆虫和鱼类提供了丰富的食料。当这些动植物死亡后,它们的机体沉积在湖底,积累形成底泥沉积物。残存的动植物残体不断分解,由此释放出的营养物质又被新的生物体所吸收。 因此,富营养化是天然水体普遍存在的现象。但是在没有人为因素影响的水体中,富营养化的进程是非常缓慢的,即使生态系统不够完善,仍需至少几百年才能出现。一旦水体出现富营养化现象,要恢复往往是极其困难的。 1.2 人为因素 1.2.1工业废水 工业废水主要是指工业生产过程中产生的,其中钢铁、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. 4亿吨。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。 1.2.2生活污水 排放人们在日常生活中也产生了大量的生活污水, 2001年全国生活污水排放达247. 6亿吨,超过工业废水排放量。生活污水中含有大量富含氮、磷的有机物。其中的磷主要来自洗涤剂。 据《2003年中国环境状况公报》统计, 2003年全国工业和城镇

水体富营养化的原因、危害及其防治措施

水体富营养化的原因、危害及其防治措施 摘要:由于人类活动的影响,氮磷等营养物质大量排入水体并在其中不断积累,引起部分藻类和水生生物过度繁殖,造成水体的富营养化。本文对水体富营养化的形成原因、危害作了简要概述,着重从控制外源输入、降低内源负荷、去除营养物等三个方面,对现有的水体富营养化防治。从工程、化学和生物三个角度提出来了一些治理富营养化水体的措施,并进行了概括和比较。 关键词:富营养化危害防治 1.水体富营养化的定义 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。池塘、水库、湖泊等多发。一般认为水体含氮量大于0.2mg/L、含磷量大于0.02mg/L时属于富营养化水体。 美国环境保护局(EPA)提出:水体总磷大于20~259g/L,叶绿素a大于10g/L,透明度小于2.0m,深水的饱合溶解氧量小于10%的湖泊可判断为富营养化水体。 2.我国水体富营养化现状 据国家环保总局有关部门公布的资料,我国的河流、河段已有近四分之一因污染不能满足灌溉用水的应用要求(这是我国最低一类的水质要求);全国湖泊约有75%的水域受到显著富营养化污染,主要淡水湖泊如滇池、巢湖、太湖等富营养化非常严重,有些水域已经丧失水体功能;我国近海海域受到严重陆源污染,赤潮的爆发频率不断增加;城市水体污染也很严重,我国10%的城市地下水水质日趋恶化,在118座接受调查的大城市中,97%的城市浅层地下水受到污染,其中40%的城市受到严重污染。 近年来由于污染造成的环境恶化逐步加重,水体藻类污染的程度也逐年加深。赤潮或水华在全球范围内频繁出现是藻类污染程度加深的直接反映。我国在1933年到1979年的 46 年中仅发生过12次赤潮,而1990年到1994年的5年中就发生了139次赤潮,藻类污染灾害日趋严重,主要湖泊富营养化问题突出。 3.水体富营养化的主要原因 3.1自然因素 数千年前或者更远年代,自然界的许多湖泊处于贫营养状态。然而,随着时间的推移和环境的变化,湖泊一方面从天然降水中吸收氮、磷等营养物质;另一方面因地表土壤的侵蚀和淋溶,使大量的营养元素进入湖内,湖泊水体的肥力增加,大量的浮游植物和其他水生植物生长繁殖,为草食性的甲壳纲动物、昆虫和鱼类提供了丰富的食料。当这些动植物死亡后,它们的机体沉积在湖底,积累形成底泥沉积物。残存的动植物残体不断分解,由此释放出的营养物质又被新的生物体所吸收。 因此,富营养化是天然水体普遍存在的现象。但是在没有人为因素影响的水体中,富营养化的进程是非常缓慢的,即使生态系统不够完善,仍需至少几百年才能出现。一旦水体出现 →→→ 富营养化现象,要恢复往往是极其困难的。这一结果往往导致湖泊沼泽草原森林的变迁过程。 3.2人为因素

水体富营养化的原因

水体富营养化(eutrophication)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。人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化则可以在短时间内出现。水体出现富营养化现象时,浮游藻类大量繁殖,形成水华。因占优势的浮游藻类的颜色不同,水面往往呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等。这种现象在海洋中则叫做赤潮或红潮。水体富营养化产生的主要原因:氮、磷等营养物质浓度升高,是藻类大量繁殖的原因,其中又以磷为关键因素。影响藻类生长的物理、化学和生物因素(如阳光、营养盐类、季节变化、水温、pH值,以及生物本身的相互关系)是极为复杂的。因此,很难预测藻类生长的趋势,也难以定出表示富营养化的指标。目前一般采用的指标是:水体中氮含量超过0.2-0.3ppm,生化需氧量大于10ppm,磷含量大于0.01-0.02ppm,pH值7-9的淡水中细菌总数每毫升超过10万个,表征藻类数量的叶绿素-a含量大于10μmg/L。 营养物质从何而来:水体中过量的氮、磷等营养物质主要来自未加处理或处理不完全的工业废水和生活污水、有机垃圾和家畜家禽粪便以及农施化肥。 (1)氮源 农田径流挟带的大量氨氮和硝酸盐氮进入水体后,改变了其中原有的氮平衡,促进某些适应新条件的藻类种属迅速增殖,在这些水生植物死亡后,细菌将其分解,从而使其所在水体中增加了有机物,导致其进一步耗氧,使大批鱼类死亡。含有尿素、氨氮为主要氮形态的生活污水和人畜粪便,排入水体后会使正常的氮循环变成“短路循环”,即尿素和氨氮的大量排入,破坏了正常的氮、磷比例,并且导致在这一水域生存的浮游植物群落完全改变,原来正常的浮游植物群落是由硅藻、鞭毛虫和腰鞭虫组成的,而这些种群几乎完全被蓝藻、红藻和小的鞭毛虫类所取代。 (2)磷源 水体中的过量磷主要来源于肥料、农业废弃物和城市污水。进入水体的磷酸盐有60%是来自城市污水。在城市污水中磷酸盐的主要来源是洗涤剂,它除了引起水体富营养化以外,还使许多水体产生大量泡沫。水体中过量的磷一方面来自外来的工业废水和生活污水。另方面还有其内源作用,即水体中的底泥在还原状态下会释放磷酸盐,从而增加磷的含量,特别是在一些因硝酸盐引起的富营养化的湖泊中,由于城市污水的排入使之更加复杂化,会使该系统迅速恶化,即使停止加入磷酸盐,问题也不会解决。这是因为多年来在底部沉积了大量的富含磷酸盐的沉淀物,它由于不溶性的铁盐保护层作用通常是不会参与混合的。但是,当底层水含氧量低而处于还原状态时(通常在夏季分层时出现),保护层消失,从而使磷酸盐释入水中所致。

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。

水体富营养化成因及对策毕业论文

蚌埠学院 毕业设计(论文)水体富营养化成因及对策

目录 中文摘要 (2) 英文摘要 (2) 1引言 (3) 2水体富营养化及其污染物的来源 (3) 2.1水体富营养化 (3) 2.2水体污染物的来源 (3) 2.2.1非点源污染 (3) 2.2.2点源污染 (5) 2.2.3内源污染 (6) 3水体富营养化的危害及对策 (6) 3.1水体富营养化的危害 (6) 3.2水体富营养化的对策 (7) 3.2.1控制外源性营养物质输入 (7) 3.2.2重点控制农业面源污染 (7)

3.2.3加强治理工业废水和生活污 (8) 3.2.4 减少内源性营养物质负荷 (8) 3.3防治主要的方法有 (8) 3.3.1工程性措施 (8) 3.3.2化学方法 (9) 3.3.3生物性措施 (9) 4小结 (10) 参考文献 (11) 水体富营养化成因及对策 摘要: 从外源( 面源和点源) 和内源的角度分析了导致水体富营养化营养的来源,水体富营养化营养的危害,并根据不同污染源提出了具有针对性的对策。 关键词:富营养化、污染物来源、危害、对策。 Cause and Countermeasures of Eutrophication Abstract:From outside source (point source and point source) and endogenous point of view of

nutrition that led to the source of eutrophication, nutrient eutrophication hazards, and presented according to different sources with the targeted response. Keywords:Eutrophication, pollution sources , hazards and solutions. 水体富营养化成因及对策 1引言 水是人类地球上一个非常重要的介质,它是环境中能量和物质自然循环的载体和必要条件,也是地球生命的基础。由于自然环境的改变和人为频繁的活动而导致海洋、湖泊、河流、水库等储蓄水体中富营养化的发生,是当今世界水污染治理的难题,已成为全球最重要的环境问题之一。全球约有75%以上的封闭型水体存在富营养化问题。因此,探讨和研究水体富营养化的污染源及防治措施具有重要的现实意义和实用价值,为控制水体富营养化现象的产生和蔓延提供依据。 2 水体富营养化及其污染物的来源 2.1水体富营养化 水体富营养化(eutrophication)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,湖泊也会从贫营养状态过渡到富营养状态,不过这种自然过程非常缓慢。而人为排放含营养物质的工业废水

浅谈水体富营养化

浅谈水体富营养化 *** 摘要:本文就国内外的情况进行了湖泊富营养化现状的分析,以及富营养化形成原因、机理和所造成危害的相关分析,根据水体富营养化的判断标准,探究了针对水体富营养化采取的可行的解决措施,包括超声波除藻、生物控制、城市污水除氮和除磷、工农业废水控制、分污引水、底泥挖掘、洗涤剂禁磷等方法来解决水体富营养化的现象,具有一定的实用价值。 关键字:富营养化;现状;危害;治理 湖泊富营养化是当今世界面临的最主要的水污染问题。随着城市化进程和工业的快速发展,以及农业上化肥、农药的大量使用,湖泊水体富营养化进程日趋加快,已严重影响水体水质和水环境,导致湖泊自身调节功能的减退,水生态系统失衡。水体富营养化受到越来越多的重视。 1国内外水体富营养化现状 1.1国外水体富营养化现状 1.1.1湖泊与水库 来自联合国环境规划署(UNEP)的一项水体富营养化调查结果表明:在全球范围内30%—40%的湖泊和水库遭受不同程度影响,各地区受影响的情况相差悬殊。世界上大部分的大型湖泊未受影响,水质良好,如贝尔加湖、苏必利湖、马拉维湖、坦噶尼喀湖、大熊湖、大奴湖等;而在气候干燥地区,水体富营养化情况相对严重,如西班牙的800座水库中,至少有1/3是处于重富营养化状态,在南美、南非、墨西哥及其它一些地方都有水库严重富营养化的报道,加拿大湖泊众多,发生富营养化的湖泊则主要集中在加拿大南部人口稠密地区[1]。 近些年来世界各国普遍重视湖泊环境的演变,目前欧洲湖泊面临的最大问题是湖泊富营养化问题,在统计的96个湖泊中有80%的湖泊不同程度地受到氮、磷的污染,呈现出富营养化状态。在北美洲最受人关注的五大湖泊中,苏必利湖水质最好,属贫营养湖泊,休伦湖和密执安湖处于中营养状态,而伊利湖和安大略湖则水质相对较差,属富营养型湖。亚洲湖泊水质南北差异较大,北部湖泊水质较好,而南部湖泊水质较差;亚洲湖泊水质的主要特点

水体富营养化的成因及治理

咸阳实验中学课题研究论文 水体富营养化的成因 及治理 课题组组长: 课题组成员: 指导老师:

水体富营养化的成因及治理 摘要:水体富营养化是许多湖泊、水库的主要环境问题,被人们形象的称为“生态癌”本文简要介绍其成因、危害及治理。 关键词:水体富营养化;机理;危害;治理 如今,水体富营养化现象屡见不鲜,结果导致水体污染、生物减少。我们要积极学习环保知识防止水体富营养化继续扩散,保护我们宝贵的水资源。 一、水体富营养化概念 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,湖泊也会从贫营养状态过渡到富营养状态,不过这种自然过程非常缓慢。而人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化则可以在短时间内出现。水体出现富营养化现象时,浮游藻类大量繁殖,形成水华。因占优势的浮游藻类的颜色不同,水面往往呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等。这种现象在海洋中则叫做赤潮或红潮。 二、水体富营养化成因 在地表淡水系统中,磷酸盐通常是植物生长的限制因素,而在海水系统中往往是氨氮和硝酸盐限制植物的生长以及总的生产量。导致富营养化的物质,往往是这些水系统中含量有限的营养物质,例如,在正常的淡水系统中磷含量通常是有限的,因此增加磷酸盐会导致植物的过度生长,而在海水系统中磷是不缺的,而氮含量却是有限的,因而含氮污染物加入就会消除这一限制因素,从而出现植物的过度生长。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。天然水体接纳这些废水后,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,而其他藻类的种类则逐渐减少。水体中的藻类本来以硅藻和绿藻为主,蓝藻的大量出现是富营养化的征兆,随着富营养化的发展,最后变为以蓝藻为主。藻类繁殖迅速,生长周期短。藻类及其他浮游生物死亡后被需氧微生物分解,不断消耗水中的溶解氧,或被厌氧微生物分解,不断产生硫化氢等气体,从两个方面使水质恶化,造成鱼类和其他水生生物大量死亡。藻类及其他浮游生物残体在腐烂过程中,又把大量的氮、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,富营养化了的水体,即使切断外界营养物质的来源,水体也很难恢复到正常状态。 三、营养物质的来源 水体中过量的氮、磷等营养物质主要来自未加处理或处理不完全的工业废水和生活污水、有机垃圾和家畜家禽粪便以及农施化肥,其中最大的来源是农田上施用的大量化肥。 1、氮源

水体富营养化危害

水体富营养化危害 水体富营养化是指湖泊、水库、河流以及河流入海口水体中营养物质(一般指氮和磷)过量从而引起水体植物(如藻类及大型植物)的大量繁殖。当水体出现富营养化时,在适宜的外界环境条件下,水中的藻类以及其它水生生物异常繁殖,以致发生红色、褐色或绿色的“水华”现象。其结果会导致水体透明度和溶解氧变化,造成水体水质恶化,从而使生态系统和水功能受到阻碍和破坏,严重的甚至会给水资源的利用,如饮用水、工农业供水、水产养殖、旅游以及水上运输带来巨大损失。一般认为水体处于富营养状态的指标是:水体中总氮大于0.2~0.3mg/L,总磷含量大于0.02mg/L,生化需氧量大于10mg/L。水体富营养化已成为污染的主要形式,并已成为一个普遍的趋势。多数城市人们日常生活产生的污水排放量已超过了工业废水的排放量,影响水体产生不同程度的富营养化,如昆明滇池、合肥巢湖、武汉东湖等。 2004年中国环境状况公报表明,滇池草海为劣V类水质,外海为V类水质,草海和外海的营养状态指数分别为79.4和63.3,使滇池处于重度富营养状态。富营养化使得滇池草海水质变黑、发臭,水葫芦疯长;外海藻类大量繁殖,水质变绿、发黄。水质的急剧恶化,影响到滇池的整个生态环境,昔日的美丽“明珠”正在变成一个臭水塘。巢湖由于总氮和总磷污染严重,全湖平均营养处于中度富营养状态。环湖主要河流和环湖交界水体污染严重,主要污染指标为氨氮、总磷和生化需氧量,在其88个水质监测断面中,高锰酸钾指数符合I~III类水质要求的断面总54.5%。水质综合评价,II类水质断面比例总1.1%,III类占12.6%,IV类占28.4%,V类占15.9%,劣V类占42.0%。与上年相比环湖河流水质无明显变化。其它大型淡水湖泊如镜泊湖水质为IV类;洞庭湖为V类水质标准;南四湖、番区阳湖、达责湖、洪泽湖污染严重,为劣V类水质。从污染源分析来看,生活污水大于工业污水的增长速度,生活污水中洗衣粉带入的磷占磷负荷的一半以上,致使水中氮、磷量不断增加,藻类逐年增加,水质不断恶化。由此可见,湖泊富营养化呈逐渐加剧之趋势,有的已濒临危机。 工业废水、生活污水和含氮、磷等营养元素的农业退水大量进入水体,导致水体富营养化,不仅对水体自身的生态结构、功能带来不利影响,且造成以该类水体为源水的净化厂的运行、管理问题,严重的可以使净水厂的供水量和水质得不到保证,甚至使水厂停止运行。其危害主要表现在以下几个方面: (1)富营养化水体底部沉积大量有机物,在水体缺氧情况下,加剧了水体底部的厌氧发酵。如沼气发酵、硫酸盐还原反应等,也相应引起微生物种群、群落的演替,改变了原来的生态环境。 (2)水华或赤潮的发生,由于藻类和异氧菌的代谢活动,耗尽了水中的溶解氧,大量藻类覆盖于水面,大气中的氧气不易溶于水造成缺氧,使浮游动物、鱼、贝类、虾等无法生存。其次有些藻类分泌恶臭,

水体富营养化

水体富营养化 摘要:近年来,随着现代经济快速发展和人口的急剧膨胀,环境污染问题也日益严重。其中,水污染问题尤为突出,水是人们日常生活生产的必需品,因此水污染对我们造成的影响程度之大可想而知。而在水污染中,最严重的问题是水体的富营养化。水体的富营养化导致了藻类的异常增殖,形成了人们常说的“水华”与“赤潮”,使水体变得恶臭难闻,透明度下降,大量水生生物死亡。本文主要介绍了水体富营养化的概念、成因、污染物来源、以及一些常用的物理的、化学的和生物的防治办法等内容。 关键词:水体富营养化成因氮磷危害治理方法 水是生命之源,水资源和水环境是人类生存、发展的基本要素之一。我国的水资源基本情况是,总量不少,但人均水量不多,而且时间和空间分布不均。水污染问题使得我国水资源的可用量大大减少,由于近些年我国经济的技术发展和人们环境保护意识相对薄弱,许多湖泊与水库都进入了富营养化,其中比较严重且备受关注的就有滇池、太湖、西湖、东湖、渤海湾、黄浦江等。 一、水体富营养化的概念与指标 水体富营养化通常是指在湖泊、水库和海湾等封闭性或者半封闭性的水体,以及某些滞留(流速<1m/min)河流水体,氮、磷等营养元素的污染严重,导致某些藻类(主要是蓝藻、绿藻等)的异常增殖,致使水体透明度下降,溶氧量降低,水生生物随之大批死亡,水味变得腥臭难闻。由于占优势的浮游藻类颜色不同,水面往往呈现蓝、红、棕、乳白等颜色,在海水中出现的这种现象叫赤潮,在淡水中出现的叫水华。多数学者认为氮、磷等营养物质浓度升高,是藻类大量繁殖的原因,其中又以磷为关键因素。影响藻类生长的物理、化学和生物因素(如阳光、营养盐类、季节变化、水温、pH值,以及生物本身的相互关系)是极为复杂的。因此,很难预测藻类生长的趋势,也难以定出表示富营养化的指标。目前一般采用的指标是:水体中氮含量超过0.2-0.3ppm,生化需氧量大于10ppm,磷含量大于0.01-0.02ppm,pH值7-9的淡水中细菌总数每毫升超过10万个,表征藻类数量的叶绿素-a含量大于10μmg/L。 二、水体富营养化的机理

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