湖泊富营养化的生态修复.

湖泊富营养化的生态修复.
湖泊富营养化的生态修复.

湖泊富营养化的生态修复

摘要目前我国湖泊富营养化呈恶化趋势,严重影响到水生生态系统的平衡和人们的健康。水体富营养化的形成与营养物质、溶解氧、光照、温度、水动力以及底泥等影响因素有关。在分析了水体富营养化的成因以及危害的基础上, 论述了湖泊富营养化得生态修复机制和目标,分别对水生植物修复技术、微生物修复技术和水生动物修复技术的机理、特点、存在的问题以及今后的研究方向进行了阐述。

Abstract At presen,t the level of lake eutrophication is deteriorating in China,which has destroyed the balance of aquatic ecosystems and endangered human health seriously。The formation of water eutrophication is releated to several factors,such as nutr ients,dissolved oxygen, ligh,temperature, hydrodynamic and sedmient,etc. Based on analyzing the causes and harm of water eutrophication,the remediation technology of aquatic plantm ,icroorganism and aquatic-animal were discussed in detail,including the irtreatment-mechanism,process characteristics,existing problems and the future research d irection。

关键词生物修复水体富营养化修复机制水生植物微生物水生动物

前言近年来,随着我国经济的迅速发展,排污量日益增加,加上长期以来人们对湖泊资源的不合理开发,大量含有氮、磷元素营养物质的污染物不断排入湖(库),使水体的营养物质负荷量不断增加,造成水体富营养化 。水体富营养化不仅对水体水质有严重影响,而且影响到周边水环境和人文景观。根据近几年的数据显示,我国湖泊富营养化非常严重且呈恶化趋势。2007中国环境状况公

报显示,28 个国控重点湖泊中,满足Ⅱ类水质的2个,占7.1%;Ⅲ类的6个,占21.4% ;Ⅳ类的4个,占;Ⅴ类的5个,占17.9%;劣Ⅴ类的11个,占39.3%。主要污染指标为总氮和总磷。在监测的26个湖泊中, 重度富营养的2个, 占7.7%;中度富营养的3个, 占11.5%; 轻度富营养的9个, 占34.6%[2]。因此, 预防和治理湖泊的富营养化势在必行。仅仅依靠建立污水处理厂和制定严格的排放标准来减少排入水体的有毒有害物质是远远不够的,也是很被动的一种预防措施。随着水生态修复理论的不断完善和深入,近年来水生态修复技术发展较快。水生态修复技术是根据水生生态学及恢复生态学基本原理,对受损的水生态系统的结构进行修复,促进良胜的生态演替,达到恢复受损生态系统生态完整性的一种技术措施[3]。

1 水体富营养化的成因与危害

1. 1水体富营养化的成因

富营养化是一种氮、磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象。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, 湖泊会从贫营养湖过渡为富营养湖, 进而演变为沼泽和陆地, 这是极为缓慢的过程。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, 水生生物尤其是藻类将大量繁殖, 使生物量的种群种类数量发生改变, 破坏了水体的生态平衡。大量死亡的水生生物沉积到湖底, 被微生物分解, 消耗大量的溶解氧, 使水体溶解氧含量急剧降低, 水质恶化, 以致影响到鱼类的生存, 大大加速了水体的富营养化过程[4]。目前判断湖泊富营养化一般采用的指标是:总氮含量大于0.300 mg/L,总磷含量大于0.025mg/L, 透明度小于25m, 叶绿素a含量大于0.010 mg/L。水体富营养化的形

成主要受营养物质、溶解氧、气温、光照、水动力和底泥等因素的影响。

1.1.1 营养物质。水体富营养化的根本原因是营养物质的增加。淡水水域藻类大量增殖的限制因子主要是磷,其次是氮,可能还有碳、微量元素或维生素。在适宜的光照、温度、pH值和具备充分营养物质的条件下, 天然水中藻类进行光合作用, 合成本身的原生质。有学者提出了藻类的经验分子式C106H263O110N16 P1[5]。这就是说,氮磷比按元素计为16:1;按重量计为7.2:1. 0。当氮、磷比小于该比值时,氮将限制藻类的增长;当大于该比值时,则可认为磷是藻类增长的限制因素。但在一般情况下,水体中藻类能通过生物固氮作用从大气中获得所需要的氮元素,可利用的氮远比可利用的磷多同时, Leibig最小因子定律( Leibig law of them-inmi um)指出:植物生长取决于外界提供给它的所需养料中数量最少的一种。由此可以认为, 磷是控制湖泊藻类生长的主要因素[6]。

1. 1. 2 溶解氧。根据湖水中光合作用产氧和污染物氧化降解的耗氧过程可知,水体溶解氧下降有利于蓝藻的生长,而对其他藻类生长不利。当水体中氮磷过量富集,水中营养物质增多,促使自养型生物生长旺盛,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。鱼类等对藻类的消费能力赶不上藻类的繁殖速度,水中藻类越长越多,藻类生物集中在水层表面,光合作用释放出的氧溶解在水体表层,表层水面形成氧饱和溶液,从而阻止了大气向水体进行复氧。与此同时,大量死亡的海藻在分解时也要消耗水中的溶解氧,这样水中的溶解氧就会急剧减少,甚至可降至零,从而导致水中的鱼类等动物大量窒息死亡,水体生态平衡被破坏,水质恶化。

1. 1. 3 温度和光照。温度和光照是影响藻类生长的最重要的物理因子。在一定范围内,藻类数量随光强及温度的增加而增加,并且温度的影响大于光强,在20~

30℃的条件下,当光强从1 000 lx增加到4 000 lx时,藻类数量增加较快,4 000 lx 以后渐趋平衡,在5 000 lx基本上达到最大值。如果光照和温度都较适宜,则藻类过量生长,[水体可能产生富营养化[7]。

1. 1. 4 水动力。水体富营养化需要有合适的场所和缓慢的水流流态,一般多在湖泊、水库、河口、海湾、内海等水体内发生。缓流水体一方面不利于营养物质的扩散,加剧了营养物质特别是氮、磷的积累,为藻类的繁殖、生长提供了营养基础;另一方面,缓流的水体为一些较适应缓流水体的藻类如蓝藻、绿藻的生存提供了适宜的水力条件。

我国大部分地区都属于大陆性季风气候,风力对水体的流动有很大的影响。在风力较适中的季节,由于受风力的作用,水流将从水体下部向上流动。在水体流动的过程中,底泥中的营养盐被水流搅起随水流进入水体,从而使水体中营养盐含量增加。在其他条件都适宜的条件下, 藻类会大量生长, 同样也会导致水体富营养化的产生。

1.1. 5 底泥。对许多湖泊的调查资料表明,在湖泊环境发生变化时,如入湖营养盐负荷量减少或完全截污后,湖泊仍然可以发生富营养化,甚至出现水华,这一现象在浅水湖泊中表现得尤为突出。究其原因,主要受湖泊沉积物的影响,在一定条件下,沉积物中的营养盐可能成为湖泊富营养化的主导因子。营养元素在水体及其底部沉积物间存在溶解、沉积动态平衡,外源性营养物进入水体后,通过物理、化学和生物学作用沉积到底泥中,而当水体营养物含量降到一定限度时,底泥中的营养物将重新释放到水体中[8]。

1. 2 水体富营养化的危害

1. 2. 1 对渔业生产的影响。水体富营养化危害水产养殖业。富营养化造成水体透

明度降低,阳光难以穿透水层,从而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,造成鱼类缺氧窒息死亡。有些藻类的分泌液或死亡分解后产生的黏液,可以附着在鱼虾贝类的鳃上,使它们窒息死亡。鱼虾贝类吃了含有毒素的藻类后,也会发生中毒死亡 。

1. 2. 2对水生生态的影响。处于富营养化的水体,水体的正常生态平衡被破坏,原有的水生生物类群被打破,水生生物种类减少,多样性受到破坏。湖泊自身各种功能特别是生态系统严重退化,最后可能会使某些湖泊老化,成为生命力丧失的死水,甚至干枯死亡。

1. 2. 3对人体健康的危害。水体富营养化导致水体的水质下降,对人体健康产生很大的威胁。水质下降有时只表现为感官性状的变化,使水体变得腥臭难闻,如束丝藻属和鱼腥藻属呈现猪粪味,腔球藻属呈现烂草味,空球藻呈现鱼腥味;有时却可能含有致病毒素,如蓝藻门的不定腔球藻、铜绿微囊藻分泌的带毒性的物质可引起人畜消化道疾病。另外, 富营养化水体中含有过量的亚硝酸盐和硝酸盐,人畜长期饮用这些物质含量超过一定标准的水或食用这种水中生长的鱼、植

物则会导致中毒、致病。

2 水体富营养化的生物修复定义及目标

2.1 水体富营养化的生物修复定义

生态修复本质是恢复系统的必要功能并使系统达到自我维持的状态。修复的目的是要再现一个自然的,能自我调节的湖泊生态系统,使其与所在的生态景观形成一个完整的统一体。针对具体受损的生态系统,找出目前环境条件的限制性因子,根据生态工程学原理,对系统实施种群组建或重建,恢复湖泊其原有的生物多样性,使其达到具备自我维持与自我调节的能力。该类技术的特点是修复措施与退化水生态系统紧密融合,对于我国浅水型湖泊的富营养化防治是一项应用

潜力很大的技术。通过生物操纵或沉水植物重建,减轻营养负荷的再悬浮程度,促使藻型富营养化水体向草型富营养化水体演替,抑制蓝藻暴发,达到提高水质安全性的目的。

2.2 水体富营养化的生物修复目标

湖泊富营养化治理一般应该遵循的路线是控源、生态修复和流域管理。控源包括流域上各种外源负荷以及沉积物释放所产生的内源负荷,这对浅水湖泊富营养化控制非常必要[10]。在控源的基础上,进行以水生植物恢复为核心的生态修复工作。湖泊生态修复的目的,一方面是为了控制底泥内源污染,这在浅水湖泊中特别需要;另一方面是控制蓝藻水华。从技术上说,消除湖泊富营养化的关键还在于削减湖泊水体的氮、磷以及底泥有机碳和氮、磷的负荷,消除水体中藻类疯长的基础,达到降低水体中藻类生物量、提高水体透明度的目的[11]。

以地表水和湖泊水水质国家标准为修复目标。环境管理部门要求控制3项基本指标:氨氮、全磷、透明度。通常把氨氮定在地表水Ⅱ类标准:0. 500 mg/L;总磷定在湖泊水Ⅲ类标准:0. 025 mg /L(地表水Ⅲ类标准可放宽到0. 100mg /L);透明度定在湖泊水Ⅳ类标准:1. 5 m( 地表水透明度无标准;富营养化湖泊水体透明度一般仅0. 2~ 0. 3 m) [12]。

3湖泊水生态系统的生态修复机制

污染源控制和生态修复是我国湖泊富营养化治理的重要措施[8],富养化的发展和蓝藻水华的频发对湖泊水环境造成影响,也给湖泊水生态系统带来破坏与损害。蓝藻水华暴发过程水化学及生态学效应,水生植物大量退化的胁迫机理,生态系统受损、退化机制方面的研究是湖泊生态修复技术开发的重要基础[13]。

4水体富营养化的生物修复技术

4. 1 水生植物修复技术

水生植物修复是生物方法和生态方法中的通用技术。水生植物按生态类型, 可分为沉水植物、飘浮植物、浮叶植物、挺水植物。利用特定技术,还可以将浮游藻类、陆生植物应用于富营养化水体修复中。目前国内外学者对植物修复富营养化水体进行了诸多研究, 并取得了一定的成就, 筛选出了一些优势种。现在国际上公认的淡水水生修复植物有宽叶香蒲、芦苇、苦草、凤眼莲、软水草和狐尾草等, 经验证它们对水中的营养物质和污染物均具有很好的吸收作用。

与传统的一些处理方式相比, 它的优势在于: 低投资、低能耗、处理过程与自然生态系统有更大的相融性等。植物系统对富营养化水体的净化作用, 主要是通过植物的吸收作用, 根区微生物的降解作用, 植物的吸附、过滤和沉淀作用,植物抑制藻类生长的作用以及作为生态系统的生产者来调节其他生物种类和数量的作用来完成的。植物为主的富营养化水体修复系统为低能耗处理系统, 主要能源为太阳能。在富营养化水体处理的过程中,同时还可回收资源和固定能源。另外,处理过程中基本不使用化学品,没有有害副产物的产生,是一种非常环保的处理技术,具有以下优势:①净化所需的能源由光合作用提供;②许多植物具有美学价值,能改善景观生态环境;③植物可被收割和利用,创造新的价值;④能固定土壤或底泥中的水分,防止污染源进一步扩散;⑤为降解微生物提供了良好的栖息场所,有利于微生物的生存。水生植物庞大的根系为细菌提供了多样性的生境,且植物可输送氧气至根区, 有利于微生物的好氧呼吸 。目前,国内外应用较多的水生植物修复技术主要有人工湿地处理技术、生态浮床技术等。

4.1.1人工湿地处理技术。

人工湿地具有独特而复杂的净化机理,它能够利用基质-微生物-植物这个

复合的生态系统,综合物理、化学和生物的三重协调作用,通过过滤、吸附、共沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对废水中有害物质的去除,同时通过营养物质和水分的循环,实现废水的资源化和无害化[15]。

刘红等建立人工湿地改善官厅水库水质,开展了潜流人工湿地系统净化官厅水库水质的试验研究[16]。试验探索了人工湿地应用于我国北方地区处理微污染地表水的可行性,同时为大规模应用人工湿地改善官厅水库水质提供了参数。吴振斌等进行了人工湿地系统去除藻毒素的研究。结果表明,人工湿地系统对藻毒素有一定的去除作用[17]。张志勇等研究了马料河人工湿地对总氮、总磷的去除效果。研究表明,总氮的去除率与床内水流流速有关[18]。

人工湿地技术在富营养化湖泊、水库的修复方面具有一定的优势。但是, 人工湿地占地面积大,在人口与耕地面积矛盾日益突出的今天,其应用受到一定的限制。人工湿地的净化效率随季节的变化非常大, 在低温的冬季, 植物大量死亡,其处理效果随之下降。因此,如何提高人工湿地的净化效果以及解决植物的越冬问题均是人工湿地研究的重点。

4. 1. 2生态浮床技术

生态浮床技术是按照自然规律,运用无土栽培技术, 以高分子材料为载体和基质,采用现代农艺和生态工程措施综合集成的水面无土种植植物技术[19]。该技术利用植物在生长过程中对水体中氮、磷等元素的吸收及植物发达根系和浮床基质对水体中悬浮物的吸附,富集水体中有害物质, 利用植物根系释放出大量能降解有机物的分泌物,加速有机污染物的分解; 一些植物还能分泌化学克生物质,抑制浮游植物生长。随着部分水质指标的改善,尤其是溶解氧大幅增加, 为好氧微生物繁殖创造了条件。通过微生物对有机污染物、营养物的进一步分解,

使水质得到进一步改善,最终通过收获植物体的形式,将氮、磷及吸附积累在植物体内和根系表面的污染物完全迁出水体,使水体中的污染物大幅减少,水质改善,为水生生物、特别是沉水植物的生存和繁衍创造了良好的生态环境条件, 为最终修复水生态系统提供了可能。

该技术具有如下几个特点:①可将原来只能在陆地上种植的草本陆生植物种植到自然水域水面, 从而扩大了植物可种植范围。②生态浮床通常采用废弃塑料泡沫板作为浮体的载体,避免塑料泡沫大量堆放产生的二次污染。③生态浮床不受光照等条件限制,可避免沉水植物人工种植后,由于受光照等生境条件的影响而无法正常生长的现象发生。浮床植物生物量高且容易收割,可实现污水资源化利用。④浮床陆生植物不仅可以净化水质,还可创造一定的经济效益并起到美化景观的作用。

生态浮床技术是我国发明的一项水体生态修复技术,它在我国许多河流、湖泊,如北京永定河引渠罗道庄河道、杭州南应加河河道、上海华漕杨树湾河道、无锡五里湖工程、上海七宝宝华小区河道、上海青浦区府前河道等都已经得到验证[20]。宋祥甫等采用水域无土种植方法在富营养化水体表面种植水稻, 通过水稻的吸收作用去除水体中的氮、磷元素,该研究为利用浮床陆生植物治理富营养化水域提供了科学依据[21]。司友斌等分别以巢湖湖水、合肥环城河水以及安徽农业大学池塘水作为供试水样, 研究了浮床香根草对富营养化水体的净化效果[22]。由于该技术需要实现陆生植物的水域无土栽培, 对技术要求高, 需要进行大量的试验研究。另外, 在许多地方植物难以越冬, 浮床上的植物如何越冬是一个亟待解决的问题。

4. 2微生物修复技术

微生物作为生态系统中的分解者,对污染物的去除和养分的循环起着很重要的作用。尤其当水生态系统中接纳大量的无机营养物质时,该作用尤其突出。通过对氮的氨化、硝化、反硝化作用,微生物驱动着水体中氮的生物地球化学循环;微生物还参与着有机磷的分解作用,可以促进水生植物的吸收利用。当氮磷浓度不断增加时,碳有可能成为新的限制因子,因此,高浓度的有机物也可能引起蓝藻暴发,依靠接种有益微生物菌株来加速碳、氮和磷在水体环境中的生物地球化学循环,并强化对这些营养物质的去除,可以作为生物修复中的一项重要手段。接种的微生物既可单独使用, 也可作为植物修复的配套技术使用[23]。

目前在生物修复工程中大多应用土著微生物,一方面是土著微生物具有生物降解的巨大潜力;另一方面是,接种的微生物在环境中难以保持较高的活性。此外,考虑到安全性等因素,工程菌的应用也受到较严格的限制,引进外来微生物和工程菌时必须注意这些微生物对当地土著微生物的影响[24]。在生物修复中被广泛应用的微生物还有高效降解菌,其大多系多种微生物混合而成的复合菌群,其中不少已被制成商业化产品。如光合细菌( PSB, Photosyn thetio Bacteria), 这是一类在厌氧光照下进行不产氧光合作用的原核生物的总称, 它在厌氧光照及好氧黑暗条下都能以有机物为基质进行代谢和生长, 因此对有机物有很强的降解转化能力,同时对硫、氮元素的转化也起了很大的作用。对比传统的处理工艺, 利用基因工程菌对水体生物进行修复具有处理费用低、操作简便、二次污染小、生态综合效益明显、处理效果显著等特点。沈士德将基因工程菌用于治理徐州市黄河故道的富营养化水体, 从试验可以看出, 在消氮细菌和沉降细菌作用下,水中的COD、氨氮等指标值明显降低, 随着水中藻类的减少和下沉,水体的浊度明显下降,从而改善了水体的景观[25]。经研究认为, 该方法经济可行, 这

对处理生活污水和小型湖库的富营养化起到了借鉴作用。

4. 3水生动物修复技术

国内外许多学者和研究人员作了大量的研究工作,探讨水生动物对水体中有机污染物和无机污染物的吸收和利用。尤其利用湖泊生态系统食物链中的蚌螺、草食性浮游动物和鱼类,对富营养化水体中的营养盐类、有机碎屑和浮游植物进行直接吸收,取得了明显的效果[26]。

研究认为,在水体富营养化的防治过程中,除了考虑对藻类等浮游植物进行防治,对浮游动物的防治也不能忽视。防治浮游动物繁盛最有效的方法是放养鳙鱼,而鲢鱼的放养通常是为了消除浮游植物。鲢鳙的放养量以及如何搭配亦值得研究。鲢鳙混养时,鲢鱼大量摄取浮游植物,从而抑制了以浮游植物为食的浮游动物的生长和繁殖;如果鳙鱼的数量放养过多,鳙鱼就得不到足够的食物,生物量受到抑制,放养太少,不能充分利用饵料而影响其产量。合理搭配鲢鳙的放养数量,可充分利用天然饵料,从而减少浮游植物和浮游动物的数量,这样既可治理水体的富营养化,又可提高经济效益,是一项非常值得研究的生物修复技术。武汉东湖的围隔试验证明了链鱼和鳙鱼能有效控制蓝藻水华,并指出当放养的鲢鱼和鳙鱼的有效生物量达到46~ 50 g/m2 时,可有效地抑制水华的发生[27]。

5结语

水体富营养化破坏了水体原有生态系统的平衡,给环境带来很多危害。对受污染的江河、湖泊、水库水体进行修复,是经济社会发展以及生态环境建设的迫切需要。生物修复技术投资少、运行方便、能耗低, 是一条合理的水体污染治理路线。此外,应将湖泊作为一个有机的整体来对待,治理湖泊富营养化时,应

避免采用单一的修复方法。水生植物修复、微生物修复及水生动物修复并不是相互孤立的,水体中任何生物种类的变化均会影响其他生物种群和数量的改变。因此,多种生物修复技术可以同时采用,或与其他修复技术结合使用,使其取得更好的处理效果。在运用生物修复技术对富营养化水体进行治理的过程中, 也应考虑到物种间的相互影响和生态安全。

参考文献

[1]马井泉,周怀东, 董哲仁.我国应用生态技术修复富营养化湖泊的研究进展[ J]. 中国水利水电科学研究院学报, 2005, 3( 3): 209- 215.

[2]国家环保总局. 2007中国环境状况公报[ R]. 北京: 国家环保总局,2008: 6.

1[3]廖文根,杜强,谭红武,朱瑶,李国强.水生态修复技术应用现状及发展趋势.中国水利,2006(17)A;61~69.

[4]冯太国, 万新南. 富营养化对湖泊的危害及修复技术探讨[ J]. 水土保持研究, 2006,13(2): 145- 146,161.

[5]贺丽君, 龚洁, 赖承程, 等. 湖泊富营养化的成因及防治对策[ J]. 工业安全与

环保, 2008, 34( 9): 23- 24.

[6]陈奥密. 湖泊富营养化产生的原因和机理[ J]. 广东水利水电, 2008( 1): 34- 37.

7]付春平, 钟成华, 邓春光. 水体富营养化成因分析[ J]. 重庆建筑大学学报, 2005, [

27(1) : 128- 131.

[8]谢有奎, 俞栋, 高殿森, 等. 水体富营养化危害、成因及防治[ J]. 后勤工程学院学报, 2004( 3): 27- 99.

[9]谢有奎, 俞栋, 高殿森, 等. 水体富营养化危害、成因及防治[ J]. 后勤工程学院学报, 2004( 3): 27- 99.

[10]秦伯强. 湖泊富营养化治理的技术对策[ J] . 环境保护, 2007( 19) : 22-24

[11]宋关玲. 生物修复技术在水体富营养化治理中的应用[ J]. 安徽农业学,2007, 35( 27) : 8597- 8598.

[12]顾宗濂. 中国富营养化湖泊的生物修复[ J]. 农村生态环境, 2002, 18( 1): 42- 45.

[13]金相灿. 2008. 湖泊富营养化研究中的主要科学问题- 代“湖泊富营养化研究”专栏序言[J]. 环境科学学报, 28 (1) : 21~23.

[14]宋关玲. 生物修复技术在水体富营养化治理中的应用[ J]. 安徽农业学,2010,35( 27) : 8597- 8598.

[15]张志勇, 方向京, 周跃. 人工湿地防治湖泊富营养化污染探讨[ J]. 污染防治

技术,2007,20(4) : 38- 41.

[16]刘红, 代明利. 潜流人工湿地改善官厅水库水质实验研究[ J]. 中国环境科学, 2003, 23( 5): 462- 466.

[17]吴振斌, 陈辉蓉. 人工湿地系统去除藻毒素研究[ J] . 长江流域资源与环境,2000,9(2): 242- 247

[18]张志勇, 方向京, 周跃. 人工湿地防治湖泊富营养化污染探讨[ J]. 污染防治

技术,2007,20(4) : 38- 41.

[19]唐静杰, 周青. 生态浮床在富营养化水体修复中的应用[ J] . 环境与可持续发展, 2009(2): 24- 26.

[20]邢广彦, 万晓丹. 水体富营养化及其生物-生态修复技术[ J]. 黄河水利职业技术学院学报, 2007, 19(1): 50- 51.

[21]宋祥甫, 邹国艳, 吴伟明, 等. 浮床水稻对富营养化水体中氮、磷的去除效果及规律研究[ J]. 环境科学学报, 1998, 18(5): 489- 494

[22]司友斌, 包军杰, 曹德菊, 等. 香根草对富营养化水体净化效果研究[ J]. 应

用生态学报, 2003, 1( 2): 277- 279.

[23]李娜, 常会庆. 利用生物方法治理水体富营养化的研究进展[ J]. 河北农业科学, 2008, 12( 8): 96- 98, 102.

[24]夏章菊, 高殿森, 谢有奎. 富营养化水体修复技术的研究现状[ J]. 后勤工程

学院学报, 2006( 3): 69- 72

[25]沈士德. 富营养化水体景观的微生物修复研究[ J]. 江苏环境科技,2004, 17( 4): 14- 16.

[26]宋旭, 蔡继杰, 丁学锋, 等. 富营养化水体的物理-生态修复技术发展综述[ J]. 农业环境科学学报, 2007, 26( S1): 465- 468.

[27]张晓良. 中科院水生生物研究所揭开武汉东湖蓝藻水华消失之谜[ J]. 科学新闻, 2001( 14): 17.

水体富营养化及其防治措施

水体富营养化及其防治措施 应化0902班田亚丽 案例:2007年,浙江全省海域共发生赤潮40次,发生面积累计近8500平方千米。其中有毒赤潮生物引发赤潮3次,累计面积约315平方千米。浙江省海洋与渔业局日前发布的2007年度浙江省海洋环境公报指出,2007年,舟山海域和渔山列岛—韭山列岛海域是赤潮高发区。上述两个海域发生赤潮的次数和面积分别占全省的65%和79%。 1、前言 近些年来,环境问题日益严重。酸雨危害加剧,南极臭氧层空洞越来越大,患皮肤癌及其他皮肤病的人数越来越多,全球变暖趋势不改甚至加快,导致很多低于海平面的国家面临被淹没的威胁,会使全球降水量重新分配,冰川和冻土消融,海平面上升等。资源、能源短缺当前,世界上资源和能源短缺问题已经在大多数国家甚至全球范围内出现。森林面积锐减,土地沙漠化,更是早就出现但是一直没有得到解决的问题。我只取一方面加以讨论,就是我们地球上面积最大的海洋,最为严重的水体富营养化的问题,并提出几点防治措施,希望能为环境保护尽一些绵薄之力。 2、水体富营养化的定义及产生 水体富营养化是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。这种现象在河流湖泊中出现称为水华,在海洋中出现称为赤潮。 国际经济合作与开发组织对水体富营养化开展了一系列的研究工作,最后确定氮、磷等营养物质的输入和富集是水体发生富营养化的最主要原因,大约80%的湖泊富营养化是受磷元素的制约,大约10%的湖泊与氮元素有关, 余下10%的湖泊与其他因素有关。 水体富营养化主要是由于工业废水、生活污水、化肥农药的使用和其他一些污染物中富含氮和磷的污染物进入湖泊海洋中,造成藻类疯狂生长。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,蓝藻是一种细菌,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,从而使水质恶化,造成鱼类和其他水生生物大

淡水鱼对浅水湖泊生态及富营养化的影响

淡水鱼对浅水湖泊生态及富营养化的影响淡水鱼是湖泊生态系统的重要组成部分, 也是重要的资源。渔业一直是我国许多湖泊的重要功能, 包括很多城市湖泊, 如杭州西湖、南京玄武湖、北京昆明湖和武汉东湖等也把提高鱼产量放在显著地位。鱼类是影响湖泊生态系统的重要因素, 影响包括湖泊的生物( 尤其是饵料生物) 群落结构、营养物质的状态和水平等。随着湖泊富营养化问题的日益严重, 养鱼与富营养化进程之间的关系愈加受到各国学者的关注。 我国湖泊的放养鱼类一般可分为3类: 第1类是滤食性、营中上层活动的鱼类,如鲢、鳙等;第2类是草食性、营中下层活动的鱼类, 如草鱼等;第3类是杂食性或温和肉食性、营底层活动的鱼类,如鲤等。在我国,湖泊富营养化的进程与渔业的发展几乎是同步的,研究分析鱼类与浅水湖泊富营养化之间的关系对我国湖泊富营养化治理有重要的理论价值和实践指导意义。 1 草食性鱼类的影响 草鱼是一种典型的摄食大型水生植物的鱼类。在天然水域中,它摄食水生植物具有一定的选择性, 比较喜食的种类有芇草、黑藻、马来眼子菜、菹草、黄丝草、小茨藻等, 不喜食的种类有菜、聚草和水花生。但在喜食水生植物匮乏的情况下, 不喜食的植物也将被吃光, 甚至摄食昆虫及其幼虫。草鱼的食量大,每天摄食沉水植物的量甚至超过鱼的体重,高的超过体重的93%。沉水植物的饵料系数因种类不同而有较大差异, 其范围在50~180。陈洪达认为,其平均值可以120 (湿重)或100(鲜重)计算。因此,当草鱼放养量过大,其摄食强度超过植物再生产能力时, 必然导致水生植物的减少, 甚至毁灭。特别是植株再生能力不强、地下茎和根系又不发达、种子量不多、且为草鱼喜

水体富营养化程度评价

水体富营养化程度评价 一、实验目的与要求 (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、实验方案 1、样品处理 2 、工作曲线绘制 取7支消解管,分别加入磷的标准使用液0.00、0.25、0.50、1.50、2.50、5.00、7.50mL以比色管中,加水至15ml。然后按测定步聚进行测定,扣除空白试验的吸光度后,和对应磷的含量绘制工作曲线。 3、计算 总磷含量以C(mg/L)表示,按下式计算: 式中: M 试样测得含磷量,μg V 测定用水样体积,ml

注意:每个小组做空白2-3个,标线5个,样品3-4个。 图1 采样布点分布 三、实验结果与数据处理 1、工作曲线绘制 根据上表数据,绘制工作曲线如图2所示: 图2 标准工作曲线 从标准工作曲线图可以看出,其相关系数R2 = 0.9969,高于实验室最低要求R2=0.995,可见其相关度较好,可用以求解水样中总磷的浓度。

2、八个水样数据结果与处理 根据上表数据作水中磷质量浓度柱形图,如图2所示: 图2 各组水中总磷质量柱形图 四、实验结果 1、实验结果分析 从实验数据和图2可以看出,第一、三、四、五、八组数据比较准确,因为

这几组平行样数据比较接近,而且跟稀释后所测的浓度也大约呈5倍关系,可以保留作为水中磷质量浓度评价,而其他组数据误差较大,故舍去。根据各组原水样总磷质量浓度求评均整理下表。 从上表数据可以看出,第五组所测的水中总磷浓度较高,根据图1可知第五组采样点为第四饭堂附近,可能是由于饭堂平时清洁所用的洗涤剂含磷较高,排放入河涌的污水导致河水受污染。 2、污染程度分析 表4 总磷与水体富营养化程度的关系 本实验是以水体磷平均浓度平均参数,本次实验所得的监测采样点数据的平均浓度是0.205mg/L,测得的最小浓度为0.142mg/L,测得的最高浓度为0.311mg/L,由表1可知超过0.1mg/L就为水体富营养化,本次实验测得的最低浓度也超出0.1mg/L,本次实验所得数据均说明该水体富营养化。 3、解决措施 该河涌地处大学城内,不受工业排放污染,所以造成该河涌富营养化的主要原因是生活污染,比如饭堂、学生公寓、商业区等,要治理河涌首先还是得从源头抓起,特别是饭堂、学生公寓和商业区,必须监控从这三个地方流出的污水,须进行处理达标后才能排入河涌;其次就是要严格审查各类洗涤剂等,含磷超标的不能进入市场;最后就是要树立环保意识,大家环保觉悟高了,从自己做起,自然就有绿水青山。 五、思考题 (1)查资料说明评价水体富营养化程度的指标有哪些? 答:水体富营养化程度的评价指标分为物理指标、化学指标和生物学指标。物理指标主要是透明度,化学指标包括溶解氧和氮、磷等营养物质浓度等,生物

水体富营养化评价方法

为了进一步认识调查区域水质状况,我们采用了TLI 综合营养指数法运用TP 、TN 、SD 、COD Mn 对其水质进行评价。 综合营养状态指数公式: j 1 ()()m j TLI W TLI j ==?∑∑ (1) TLI(chl)=10(2.5+1.086ln chl ) (2) TLI(TP)=10(9.436+1.624ln TPl ) (3) TLI(TN)=10(5.453+1.694ln TN ) (4) TLI(SD)=10(5.118-1.94ln SD ) (5) TLI(COD)=10(0.109+2.661ln COD ) 式中,TLI (∑)表示综合营养状态指数;TLI (j )代表第j 种参数的营养状态指数;W j 为第j 种参数的营养状态指数的相关权重。以chla 为基准参数,则第j 种参数的归一化的相关权重计算公式为: 221ij m ij j r Wj r ==∑ r ij 为第j 种参数与基准参数chla 的相关系数;m 为评价参数的个数。 中国湖泊的chla 与其他参数之间的相关关系r ij 和r 2ij 见表2。 表1 中国湖泊的chla 与其他参数之间的相关关系r ij 和r 2i 值 参数 chla TP TN SD COD Mn r ij 1 0.84 0.82 -0.83 0.83 r 2ij 1 0.7056 0.6724 0.6889 0.6889

为了说明湖泊富营养状态情况, 采用0~100的一系列连续数字对湖泊营养状态进行分级: TL I < 30 贫营养(Oligotropher) 30≤TL I≤50 中营养(Mesotropher) TL I > 50 富营养(Eutropher) 50< TL I≤60 轻度富营养( lighteutropher) 60< TL I ≤70 中度富营养(Middleeutropher) TL I > 70 重度富营养(Hypereutropher) 在同一营养状态下, 指数值越高, 其营养程度越重。 本文档部分内容来源于网络,如有内容侵权请告知删除,感谢您的配合!

湖泊富营养化的生态修复

湖泊富营养化的生态修复 摘要目前我国湖泊富营养化呈恶化趋势,严重影响到水生生态系统的平衡和人们的健康。水体富营养化的形成与营养物质、溶解氧、光照、温度、水动力以及底泥等影响因素有关。在分析了水体富营养化的成因以及危害的基础上, 论述了湖泊富营养化得生态修复机制和目标,分别对水生植物修复技术、微生物修复技术和水生动物修复技术的机理、特点、存在的问题以及今后的研究方向进行了阐述。 Abstract At presen,t the level of lake eutrophication is deteriorating in China, which has destroyed the balance of aquatic ecosystems and endangered human health seriously。The formation of water eutrophication is releated to several factors,such as nutr ients,dissolved oxygen, ligh,temperature, hydrodynamic and sedmient,etc. Based on analyzing the causes and harm of water eutrophication,the remediation technology of aquatic plantm ,icroorganism and aquatic-animal were discussed in detail,including the irtreatment-mechanism,process characteristics,existing problems and the future research d irection。 关键词生物修复水体富营养化修复机制水生植物微生物水生动物 前言近年来,随着我国经济的迅速发展,排污量日益增加,加上长期以来人们对湖泊资源的不合理开发,大量含有氮、磷元素营养物质的污染物不断排入湖 ???。水体富营养使水体的营养物质负荷量不断增加,造成水体富营养化)库, (化不仅对水体水质有严重影响,而且影响到周边水环境和人文景观。根据近几中国环境状况公2007我国湖泊富营养化非常严重且呈恶化趋势。年的数据显示,报显示,28 个国控重点湖泊中,满足Ⅱ类水质的2个,占7.1%;Ⅲ类的6个,占21.4% ;Ⅳ类的4个,占;Ⅴ类的5个,占17.9%;劣Ⅴ类的11个,占39.3%。主要污染指标为总氮和总磷。在监测的26个湖泊中, 重度富营养的2个, 占7.7%;???。因此, 预防和治理34.6%轻度富营养的9个, 占, 中度富营养的3个占11.5%; 湖泊的富营养化势在必行。仅仅依靠建立污水处理厂和制定严格的排放标准来减少排入水体的有毒有害物质是远远不够的,也是很被动的一种预防措施。随着水生态修复理论的不断完善和深入,近年来水生态修复技术发展较快。水生态修复技术是根据水生生态学及恢复生态学基本原理,对受损的水生态系统的结构进行修复,促进良胜的生态演替,达到恢复受损生态系统生态完整性的一种技术措施???。 1 水体富营养化的成因与危害 1. 1水体富营养化的成因 富营养化是一种氮、磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象。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 贫营养湖过渡为富营养湖, 进而演变为沼泽和陆地, 这是极为缓慢的过程。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, 水生生物尤其是藻类将大量繁殖,

湖泊富营养化及防治

湖泊富营养化及防治 摘要:富营养化是当前湖泊面临的主要问题。本文阐述了湖泊富营养化对水质、水生生物和人类生产、生活的影响,分析了湖泊富营养化产生的原因,即城市生活污水的大量排放、工业废水未经处理直接排放、农田大量使用化肥等。在此基础上,提出了通过内源控制与治理、外源污染控制来防治湖泊富营养化的对策。 关键词:湖泊富营养化;成因;防治 概要:湖泊是陆地生态系统的重要组成部分,湖泊流域以其特有的资源与环境优势为人类的生存和社会的发展提供了基础。我国湖泊众多,分布广泛,面积大于1km2的天然湖泊2795个,总面积近9102km2,约占国土面积的0.95%。然而,近年来,随着工农业的迅速发展,湖泊富营养化的问题日益严重。 湖泊的富营养化是指氮、磷等营养物质大量进入水体、浮游植物异常增殖导致水生生态系统的结构破坏和功能异化的过程。由于富营养化导致湖泊水资源失去应有的社会效益、环境效益以及经济效益。我国的许多大中型浅水湖泊都有过水草茂盛、水产丰富、水质优良的历史。但是, 随着大量的湖泊演变成富营养湖泊之后, 湖中植被大面积消失。严重影响了湖泊功能的发挥, 危及湖区周围居民的健康。 一湖泊富营养化的影响 1 对水质的影响 水体富营养化最突出的表现是藻类数量大,藻类过度繁殖,形成覆盖水面的“水华”, 则水体溶解氧快速下降, 光辐射进入水体深层的比例迅速衰减, 水体呈现厌氧状态, 藻类死亡, 分泌产生藻毒素, 水体发黑发臭。处于富营养化的水体中,蓝、绿藻大量增殖,水体色度增加,水质浑浊, 透明度降低,并散发出腥臭味,污染居住环境。另外,富营养化使水体中藻类及浮游生物急剧增殖,藻类只是在水体表层能接受阳光的范围内生长并排出氧气,在深层的水中就无法进行光合作

湖泊(水库)富营养化评价方法及分级技术规定

湖泊(水库)富营养化评价方法及分级技术规定 2004-08-11 1、湖泊(水库)富营养化状况评价方法:综合营养状态指数法 综合营养状态指数计算公式为: 式中:—综合营养状态指数; Wj—第j种参数的营养状态指数的相关权重。 TLI(j)—代表第j种参数的营养状态指数。 以chla作为基准参数,则第j种参数的归一化的相关权重计算公式为: 式中:rij—第j种参数与基准参数chla的相关系数; m—评价参数的个数。 中国湖泊(水库)的chla与其它参数之间的相关关系rij及rij2见下表。 ※:引自金相灿等著《中国湖泊环境》,表中rij来源于中国26个主要湖泊调查数据的计算结果。 营养状态指数计算公式为: ⑴ TLI(chl)=10(2.5+1.086lnchl) ⑵ TLI(TP)=10(9.436+1.624lnTP)

⑶ TLI(TN)=10(5.453+1.694lnTN) ⑷ TLI(SD)=10(5.118-1.94lnSD) ⑸ TLI(CODMn)=10(0.109+2.661lnCOD) 式中:叶绿素a chl单位为mg/m3,透明度SD单位为m;其它指标单位均为mg/L。 2、湖泊(水库)富营养化状况评价指标: 叶绿素a(chla)、总磷(TP)、总氮(TN)、透明度(SD)、高锰酸盐指数(CODMn) 3、湖泊(水库)营养状态分级: 采用0~100的一系列连续数字对湖泊(水库)营养状态进行分级: TLI(∑)<30贫营养(Oligotropher) 30≤TLI(∑)≤50中营养(Mesotropher) TLI(∑)>50富营养 (Eutropher) 50<TLI(∑)≤60轻度富营养(light eutropher) 60<TLI(∑)≤70中度富营养(Middle eutropher) TLI(∑)>70重度富营养(Hyper eutropher) 在同一营养状态下,指数值越高,其营养程度越重。 注:此规定由中国环境监测总站生态室负责解释

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

湖泊富营养化治理与生态健康

湖泊富营养化治理与生态健康 湖泊富营养化的危害 富营养化指湖泊、水库、缓慢流动的河流以及某些近海水体中营养物质(一般指氮和磷的化合物)过量从而引起水体植物(如藻类及大型植物)的大量生长。由于藻类在与水生植物竞争营养盐上有优势,当湖泊水体营养盐过多后,藻类滋生,根生或者浮游生物大量生长。造成对湖泊水体正常功能的危害。例如导致饮用水臭味和水色的变化。大量浮游植物或者浅水根生植物的生长繁殖,可能导致湖泊沼泽化,容积大幅度减少;植物的分解消耗大量溶解氧,释放大量溶解性有机物,导致水质急剧恶化。藻类在代谢死亡过程中能够释放各种藻毒素,具有比较强的毒理作用,危及整个湖泊生态系统。 通常,湖泊、海湾富营养化的限制性物质是氮和磷,所以用氮和磷作为富营养化的指标是有效的。实验表明,随着水中氮肥、磷的增加,藻类的繁殖量也在增加,而且有线性关系。其结果是引起水质恶化、味觉和嗅觉变坏、溶解氧耗竭、透明度降低、渔业减产、死鱼、阻塞航道,对人和动物产生毒性。

根据我国对37个主要湖泊的调查资料,以及国内外评价湖泊富营养化的经验制定的指标,37个湖泊的富营养状况,具有中营养和富营养型的占55.8%,富营养型占14.7%,重富营养型的占8.8%。其中,富营养型和重富营养型的湖泊在国民经济中的地位十分重要,这是由于它们往往处于文化、经济中心城市,如XX西湖、武汉东湖都是我国著名风景城市内湖。特别值得重视的是,近十几年来,我国湖泊富营养化的趋势发展很快,到本世纪末,大多数湖泊的富营养化都有加重。故对湖泊富营养化的防治已成为当务之急。 富营养化治理中的顽疾 一是周期长,费用高,治理效果不理想。富营养化湖泊的治理不是在短期内就可以取得成效的。物理方法治理需要的成本通常很高,需要大笔资金的投入,一些经济不发达的地区对这笔开支是不能承受的,就是经济发达地区进行大规模湖泊物理治理,也是一项不小的负担。化学方法虽然能在短期内迅速控制湖面的水华现象,但沉淀到湖底的藻类仍然会在条件适宜的时候再度爆发,而且化学药剂的使用会对湖泊造成二次污染。 生物治理效果相对于以上2种方法要好,但需要的周期要长一些,同时,生物治理也要考虑生物种群对地理环境的适应,生物入侵对湖泊生态等情况的影响。

湖泊(水库)富营养化评价方法及分级技术规定(eco)(精)

附件1: 湖泊(水库)富营养化评价方法及分级技术规定 1、湖泊(水库)富营养化状况评价方法:综合营养状态指数法 综合营养状态指数计算公式为: ∑=?=∑m j j TLI Wj TLI 1)()( 式中:)(∑TLI —综合营养状态指数; Wj —第j 种参数的营养状态指数的相关权重。 TLI (j )—代表第j 种参数的营养状态指数。 以chla 作为基准参数,则第j 种参数的归一化的相关权重计算公 式为: ∑==m j ij ij j r r W 122 式中:r ij —第j 种参数与基准参数chla 的相关系数; m —评价参数的个数。 中国湖泊(水库)的chla 与其它参数之间的相关关系r ij 及r ij 2见下表。 中国湖泊(水库)部分参数与chla 的相关关系r 及r 2值※ ※:引自金相灿等著《中国湖泊环境》,表中r ij 来源于中国26个主要湖泊调查 数据的计算结果。 营养状态指数计算公式为: ⑴ TLI (chl )=10(2.5+1.086lnchl ) ⑵ TLI (TP )=10(9.436+1.624lnTP ) ⑶ TLI (TN )=10(5.453+1.694lnTN )

⑷TLI(SD)=10(5.118-1.94lnSD) )=10(0.109+2.661lnCOD) ⑸TLI(COD Mn 式中:叶绿素a chl单位为mg/m3,透明度SD单位为m;其它指标单位均为mg/L。 2、湖泊(水库)富营养化状况评价指标: 叶绿素a(chla)、总磷(TP)、总氮(TN)、透明度(SD)、高锰 ) 酸盐指数(COD Mn 3、湖泊(水库)营养状态分级: 采用0~100的一系列连续数字对湖泊营养状态进行分级: TLI(∑)<30 贫营养(Oligotropher) 30≤TLI(∑)≤50 中营养(Mesotropher) TLI(∑)>50 富营养(Eutropher) 50<TLI(∑)≤60 轻度富营养(light eutropher) 60<TLI(∑)≤70 中度富营养(Middle eutropher) TLI(∑)>70 重度富营养(Hyper eutropher) 在同一营养状态下,指数值越高,其营养程度越重。 注:此规定由总站生态室负责解释

水体富营养化的生态防治对策

水体富营养化的生态防治对策 摘要:水循环是自然界中物质和能源循环的重要组成部分。但近几十年来,随着工农业生产的迅速发展,水体富营养化问题越来越严重,逐渐成为限制经济可持续发展的制约因素。本文结合当前水体富营养化的研究进展综述一下水体富营养化的形成机理、危害以及生态防治对策。 关键词:水体;富营养化;机理;危害;防治 The Ecological Countermeasures of Water Eutrophication Abstract: The water cycle is an important part of the cycle of matter and energy in the natural. But in recent decades, with the rapid development of industrial and agricultural production, water eutrophication problem becomes more and more serious, presenting constraint to the sustainable development of the economy. In this paper, referred to the research progress of eutrophication, we summarized the formation mechanism, hazards and ecological countermeasure of the water eutrophication Keyword s: water; eutrophication; mechanism; hazards; prevention 1 引言 随着经济的发展,水体污染问题也变得越来越严重。我国是一个湖泊众多的国家,大于1km2的天然湖泊有2300余个,湖泊面积70988km2,约占全国陆地总面积的0.8%,湖水总贮水量7077多亿m3[1]。其中主要湖泊中处于富营养化状态或严重富营养化趋势的已经占到了总数的56%[2]。工、农、渔业的生产和人们的正常生活每天都离不开对水资源的利用,大面积的水体富营养化将成为影响社会经济可持续发展的重要限制因素。因此,加强对水体富营养化的监测、控制和治理,实现水资源的循环可持续利用具有重要的现实意义。 2 水体富营养化的定义和形成机理 水体富营养化是指在人为活动的影响下,生物所需的N、P等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等相对封闭或水流缓慢的水体,在适宜的外界环境因素综合作用下,引起藻类及其它浮游生物迅速繁殖,水体溶解氧量下降,水质恶化,鱼类及其它水生生物大量死亡的现象[3]。美国环境保护局(EPA)提出:水体总磷大干20 -25g/L,叶绿素a大于l0g/L,透明度小于2.0m,深水的饱和溶解氧量小于l0%的湖泊可判断为富营养化水体[4]。根据水体中P/N 含量指标分为:贫营养的水体P /N含量8/312mg/m3, 中营养20/500mg/m3, 富营养80/1000mg/m3[5]。 引起水体富营养化的营养物质可以分为外源性营养物质和内源性性营养物质。外源性营养物质主要包括工业废水、农田退水和城镇居民生活污水中所含的一些N、P营养盐,它们

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

水体富营养化及其防治技术

水体富营养化及其防治技术 摘要: 在介绍了水体富营养化的原因、分类及危害的基础上,对水体富营养化的防治措施进行了归纳总结。 关键词:富营养化; 原因; 危害; 防治措施 由于人类活动的影响,可能在短期内会使大量含氮含磷等植物性营养物质进入水体,从而引起藻类和浮游生物的迅速繁殖,使水体溶解氧下降、透明度下降、水质恶化、鱼贝及其他水生生物大量死亡。这种由于植物性营养元素大量排入水体,破坏了水体自然生态系统平衡的现象,称之为水体的富营养化。富营养化可分为天然富营养化和人为富营养化。富营养化具有缓慢、难以逆转的特点[1] 。 一、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。 二、水体富营养化的形成及分类 国际经济合作与开发组织对水体富营养化开展了一系列的研究工作,最后确定氮、磷等营养物质的输入和富集是水体发生富营养化的最主要原因,大约80%的湖泊富营养化是受磷元素的制约,大约10%的湖泊与氮元素有关,余下10%的湖泊与其他因素有关。含有氮、磷等植物性营养物质的污染物主要经过下列途径排入水体[2]。 1 、生活污水 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。 2 、工业废水 工业废水主要是指工业生产过程中产生的,其中钢数量,但加速了我国湖泊水库富营养化的进程。 三、水体富营养化的危害 1 危害人类健康 造成水体富营养化污染的某些物质本身就可严重危害人类健康,如植物营养素氨氮,在特定的条件下也可转化为亚硝酸盐,这是合成三致物质亚硝胺的前体。另外,水环境中某些藻类可释放出剧毒物质,通过食物链损害人体健康甚至致人死亡。 2 影响水体的生态环境

湖泊富营养化的形成原因及其生态修复

湖泊富营养化的形成原因及其生态修复 姓名:黄艳红学号:10082096 摘要:近些年来,因经济的快速发展,各种有毒有害物质的大量排入水体,导致我国湖泊水体富营养化呈现迅猛发展的趋势,水体污染非常严重,对人民生活和经济发展产生巨大影响。水体富营养化的形成与营养物质、溶解氧、光照、温度、水动力、底泥以及光线和PH值等影响因素有关。在分析了水体富营养化的成因以及危害的基础上,提出了物理、化学、生物的修复技术的原理和方法,为处理湖泊富营养氧化的问题提供了方向。 关键词:富营养化水体污染形成原因修复技术 前言近年来,随着我国经济的迅速发展,排污量日益增加,加上长期以来人们对湖泊资源的不合理开发,大量含有氮、磷元素营养物质的污染物不断排入湖(库),使水体的营养物质负荷量不断增加,造成水体富营养化。水体富营养化不仅对水体水质有严重影响,而且影响到周边水环境和人文景观。据资料显示,由于排入湖体的氮、磷等营养物质在不断增加,我国湖水水质的富营养化过程大大加快。在我国131个主要湖泊和39个大中型水库中,已达富营养程度的湖泊有67个,占调查湖泊总数的51.3%。因此,修复湖泊的富营养化问题俨然成了当今社会的主要问题之一。 一、水体富营养化的成因与危害 1、水体富营养化的成因 富营养化指湖泊、水库、缓慢流动的河流以及某些近海水体中氮、氧营等植物营养物质过量从而引起水体植物的大量生长,从而引起水质污染现象。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, 湖泊会从贫营养湖过渡为富营养湖, 进而演变为沼泽和陆地, 这是极为缓慢的过程。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, 水生生物尤其是藻类将大量繁殖, 使生物量的种群种类数量发生改变, 破坏了水体的生态平衡。大量死亡的水生生物沉积到湖底, 被微生物分解, 消耗大量的溶解氧, 使水体溶解氧含量急剧降低, 水质恶化, 以致影响到鱼类的生存, 大大加速了水体的富营养化过程。水体富营养化的形成主要受营养物质、溶解氧、气温、光照、水动力和底泥等因素的影响。 ①营养物质。水体富营养化的根本原因是营养物质的增加。淡水水域藻类大量增殖的限制因子主要是磷,其次是氮,可能还有碳、微量元素或维生素。在适宜的光照、温度、pH值和具备充分营养物质的条件下, 天然水中藻类进行光合作用, 合成本身的原生质。 ②溶解氧。根据湖水中光合作用产氧和污染物氧化降解的耗氧过程可知,水体溶解氧下降有利于蓝藻的生长,而对其他藻类生长不利。当水体中氮磷过量富集,水中营养物质增多,促使自养型生物生长旺盛,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。鱼类等对藻类的消费能力赶不上藻类的繁殖速度,水中藻类越长越多,藻类生物集中在水层表面,光合作用释放出的氧溶解在水体表层,表层水面形成氧饱和溶液,从而阻止了大气向水体进行复氧。与此同时,大量死亡的海藻在分解时也要消耗水中的溶解氧,这样水中的溶解氧就会急剧减少,甚至可降至零,从而导致水中的鱼类等动物

人工景观湖及河道治理生态修复

人工景观湖及河道治理生态修复 随着城市的发展,小区优美的环境日益成为房产开发的重点和销售的热点,出现了越来越多的具有人工景观湖(河)的亲水住宅。无论前期的人工湖的建造,还是后期的水质维护,都应该站在环保生态的高度,贯彻资源节约,资源再利用,以人为本,合乎健康舒适的原则,达到社会效益和生态效益双丰收。 一、人工水景目前的状况 目前大多数的小区在规划设计中都考虑到了水景水质日常的维护,但大都是通过单一的手段来处理或物理或化学或生物,因而造成了前期投资大,后期运行费用多,成效却不显著的结果,水体的水质不稳定,或时而藻类泛滥,或时而水发黑发臭,蚊蝇滋生,并且整个水景常有人造的痕迹。 人工湖、景观水的水处理方法简介: 1、物理方式: i. 引水换水方式 当水体中的悬浮物(如泥、沙)增多,水体的透明度下降,水质发浑。可以通过引水、换水的方式,稀释水中的杂质浓度,以此来降低杂质的浓度但是需要更换大量的水,而水资源在我国是相当的匮乏,势必要浪费宝贵的水资源。 ii. 循环过滤的方式。 在水景设计的初期,根据水体的大小,设计配套的过滤沙缸和循环用的水泵,并且埋设循环用的管路,用于以后日常的水质保养。如果水体面积较大,必定延长循环过滤的周期,使水质不能达到预期的效果。和引水、换水相比较,虽然减少了用水量,但日常的电能耗费增加了,同时也增加了设备的日常维护保养的费用。2、化学方法:投加杀菌灭藻剂 敞开式的水体,在阳光的照射下,会使水中的藻类大量繁殖,布满整个水面,不仅影响了水体的美观,而且挡住了阳光,致使许多水下的植物无法进行光合作用,释放氧气,使水中的污染物质发生化学变化,导致水质恶化,发出难闻的恶臭,水也变成了黑色。 所以投加化学灭藻剂,杀死藻类。久而久之,水中会出现耐药的藻类,灭藻剂的效能会逐渐下降,投药的间隔会越来越短,而投加的量会越来越多,灭藻剂的品种也要频繁的更换,对环境的污染也在不断地增加,而这种污染会影响我们的下一代。

河流富营养化评价标准

河流富营养化评价标准 能够反映湖泊水库营养状态的变量很多 ,但只部分指标可被用于湖库营养状态的评价 ,而且不同国家和地区所选取的指标各不相同 ,其中总磷(TP)、总氮(TN)和叶绿素 a均为必选指标 ,虽然 TP和 TN中只有部分形式能够为藻类所吸收利用 ,但目前国际上大多是采用 TP和 TN指标 ,而不是选用可利用性总磷或者可利用性总氮等指标 ,这是由于营养盐的可利用态与不可利用态之间存在着复杂的转化关系。而其它指标如透明度、溶解氧 (DO)、化学需氧量 (COD)和 pH 等只是在一些国家和地区被应用。 河道型水库营养状态评价指标的选取应遵循以下几个原则: ( 1)是水库富营养化控制的关键性因素; (2)与藻类生长具有明确的机理性关系; (3)指标相对稳定 ,不易受到其它因素的影响; (4)具有富营养化的早期预警功能 ,为水库富营养化控制提供支持。 基于上述原则 ,对现有指标在河道型水库的适用性进行分析.认为总磷是我国大部分河道型水库的限制性要素 ,是水库富营养化控制的关键因子. 氮不仅是某些水库富营养化的控制性要素,而且是河口以及海岸带水体藻类的关键限制因子,为了体现水库对河口的影响及控制作用 ,在制定河道型水库的营养状态标准时应考虑氮元素.叶绿素a能够反映水库中藻类生物量的大小 ,虽然含量受到藻类种类的影响 ,容易在评价时造成一定的偏差 ,仍然是水体富营养化程度的一个重要表征指标. 因此 ,认为总磷、总氮和叶绿素 a仍然是河道型水库的 营养状态评价的关键指标。 透明度也是一个常用的湖泊水库营养状态评价指标 ,这是因为在一般的湖泊水库中 ,透明度变化主要源于水体中悬浮的藻类数量的差异 ,因此 ,它能够很好表征湖库的富营养化程度 ,甚至有人认为透明度是识别湖泊、水库营养状态趋势的最好变量. 但河道型水库与一般的湖泊水库不一样 ,其透明度指标受河流流速、泥沙含量的影响较大 ,与真正意义上的湖泊水库中的透明度不同.以三峡水库为例 , 1年中出现富营养化敏感时期分别是 3~6月和 9~10月 ,而两个时期的透明度存在显著差异 , 9~10月为汛后期 ,平均透明度为0.54 m, 3~6月为汛前期 ,平均透明度为1.76m,原因在于汛期泥沙含量的影响作用 ,使得透明度作为河道型水库的营养状态评价指标中具有一定局限性.因此 ,作者认

湖泊的富营养化及其生态修复技术

第40卷第12期 辽 宁 化 工 Vol.40,No.12 2011年12月 Liaoning Chemical Industry December,2011 收稿日期: 2011-11-03 作者简介: 邵菲菲(1981-),女,讲师,辽宁沈阳人,研究方向:环境工程。E-mail:ffmdycqmjc@https://www.360docs.net/doc/2211803900.html,。 湖泊的富营养化及其生态修复技术 邵 菲 菲1,2 (1. 辽宁城市建设职业技术学院, 辽宁 沈阳100122; 2. 沈阳建筑大学市政与环境工程学院, 辽宁 沈阳 110168) 摘 要:我国湖泊富营养化是世界上最严重的国家之一,长江中下游的湖区、云贵湖区、以及东北山地及平原湖区都有富营养化现象存在。由于城市废水以及工农业的发展城市附近的湖泊富营养化更严重。本文分别从富营养化产生的原因及危害,简单提出了防治对策,并为大家初步介绍了富营养化湖泊的国内外现状及生态修复技术。 关 键 词:湖泊; 富营养化; 生态修复 中图分类号:X 703 文献标识码: A 文章编号:1004-0935(2011)12-1244-04 我国是一个湖泊非常多的国家,现有的湖泊就有2 700多个,总面积达到9.1万km 2 ,占整个国土面积的0.95%。由于人类的活动、经济的发展、以及不合理的开发利用,湖泊发生富营养化的概率增加,水质严重恶化,破坏生态系统,富营养化已经是我国湖泊当今重点的环境问题。 1 湖泊富营养化形成的原因以及危害 1.1 形成的原因 富营养化是由于过量的有机物、无机营养元素和悬浮泥沙等进入湖泊,引起生物大幅度繁殖,藻类滋生、根生或浮游生物大量生长、甚至出现水华,水体透明度下降,生物多样性减少,生态系统的结构和功能严重退化,达到公害的程度。在理论上,水体每生成1 g 藻类,需要0.009 g 的磷和0.063 g 的氧,同时也需要氮元素。所以当水体中的磷、氮含量高时,藻类便大量的生长繁殖,造成水中溶解氧下降,水中生物大量缺氧死亡,伴随着水质的恶化。 1.2 危害 我国湖泊的重大问题是富营养化,它不仅对水资源产生影响,更严重的已经造成公害,使得人们在环境上还是经济上都造成了巨大的损失。主要表现在以下几个方面: (1)湖泊水质恶化、导致饮用水嗅味变色,对人类健康存在潜在的威胁并影响鱼类及其他生物生存。 (2)影响工农业生产使用。 (3)富营养化的水体中铜绿微囊藻会产生一种生物神经毒素肝毒素, 使动物肝脏充血肿大甚至死亡。 (4)富营养化会破坏水体的食物链结构,使得水体中生态平衡被破坏。乃至一些珍贵的种类消失。 (5)对水产养殖业、旅游业以及水上运输等造成较大的经济损失。 2 富营养化的防治对策 湖泊的治理是个全球性的难题,不仅因为富营养化的水体中氮、磷的来源广泛并且形式多样,这给水体的污染治理工作带来了极大的困难。没有任何单一的物理、化学或者生物方法能够彻底的去除水中的氮、磷。近年来,我国城市和工业的发展,以及农业施用化肥,植被被破坏造成水土流失冲刷入湖,湖泊的富营养化越来越快,情况也越来越严重,如果不及时的控制,后患无穷。本文从三个方面提出防治对策。 2.1 控制营养物质的污染源 外界营养物质输入到湖泊中,造成湖泊的营养物质过剩。控制含营养盐、有毒有害的化学品等污染物进入水体,就是减少营养负荷的输入量,是治理的主要措施。可通过对湖泊外源负荷和内源负荷的控制。外污染源一般在湖泊的周围,既可能是点源、也可能是面源。“点源”通常通过管道形式集中排放的污染,比如,工业废水、城市污水或雨水收集排放等。“面源”包括河岸渗透、雨水冲刷、

浅谈水体富营养化的防治措施

浅谈《水体富营养化的防治措施》 水体富营养化是因水体中所含的氮、磷等营养物质过多而导致的一种水体效应,主要表现有水中某些藻类和大型水生植物异常增殖,水生生物种群单一化及水质变坏等,水生生态系统受到严重破坏,水体富营养化主要发生在湖泊、河口、海湾等流动缓慢且水体更新时间较长的水域。 水体富营养化主要是成因是水体中含有的氮、磷等可供藻类利用的营养物质较多造成的,而氮、磷等营养物质来源较为复杂,既有内源又有外源,既有点源又有非点源对国内外不同区域水体的考察表明:不论营养物质来源于何处,水体富营养化的形成是受多种因素影响的,这其中既有自然因素的作用,也有人为因素的作用。 水体富营养化会危害生态系统的平衡性,造成养殖业和旅游业的巨大经济损失,损害人类的身体健康。所以掌握防治水体富营养化的措施是非常有必要的。 本文主要从以下两个大方面来简述水体富营养化的防治措施 (一) 控制外源,减少水体中的外来营养物质 1、废水排放前须达标,控制氮、磷含量不超标 许多富营养化水体中的氮、磷主要来自于生活废水、工业废水和养殖废水,因此,切断外源必须从控制这些污染源富营养物质的含量入手"废水在排入水域前必须达标,才不至于引发水域中氮、磷含量超标"。国内外普遍采用的废水脱磷方法主要有化学沉淀法、电解法、生物法、吸附法及膜技术等几种。其中化学沉淀法是传统的除磷方法,也是使用得最多的方法。生物法是比较先进的方法,且能起到综合的效果,在除磷的同时,降低废水的和氮含量,是主要的脱氮方法。而膜技术则是新型分离技术,存在着较好的经济效益和社会效益。 2、尽量增加无机肥的有效使用率,提高有机肥的使用量 无机氮肥和磷肥的广泛施用,使大量的氮和磷通过大气迁移、水体迁移等方式进入到水体中,这是富营养化水体中氮、磷等营养物质的主要外源之一。国内施用肥料的主要方式是灌溉,加上地面水的冲刷,施用的肥料中一部分氮、磷最终进入到水体中,所以提高无机肥料的有效使用率,是目前无机化肥行业需要考虑的一个重要问题。 有机肥料不存在氮、磷污染的问题,而且也不会造成土壤质量的退化,因此,在被化肥取代了几十年后,人们又重新认识到这种绿色肥料的重要性该种肥料的使用前景被看好。 3、控制含磷洗涤剂的使用,从源头上遏制营养物进入水体 相对于氮来讲,磷对于促进富营养化的发生作用更大,废水中的磷主要来源于含磷洗涤剂,故含磷洗涤剂是除无机肥料之外造成富营养化的另一大外源。三聚磷酸钠因其具有良好的助洗性能而成为各种合成洗涤剂的基本原料,我国每年约有含60-70万吨三聚磷酸钠的洗涤废水被排放掉,这些含磷废水大都流入了江河湖海,如果禁止生产、销售、使用含磷洗涤剂,就可以从源头扼制住污染物,这是目前相对简单、易行的环保措施。 (二) 排除内源,最大限度地减少内源对富营养化的“贡献” 繁殖迅速的富营养化生物在其新陈代谢过程中,如果没有外在因素的干扰(如人工打捞富营养化生物),所含营养物质会一直保留在该水域中;另一方面,发生富营养化水体的底泥中含有大量的氮、磷物质,在一定条件下可以向水中释放出营养物质因此,即使切断外源,富营养化情况也会一直持续在有效控制外源排入的情况下,配合采用一些排除内源的措施,更有利于治理水体富营养化。在美国威斯康新几个发生水体富营养化的湖泊,通过向湖中投加铝盐抑制湖底的磷释放,使水质得到了很好的改善而底泥疏浚,即把富含磷的湖泊底泥表

相关文档
最新文档