水体富营养化及其防治

64
外源, 又有 内源; 既有 点源, 又有非 点源, 给污染 源控制 带来 了极大的困难。另一方面, 处理工艺陈 旧, 发 展较慢, 营养物 质去除难度高, 至今还没有任何单一的 生物、生态、化 学和物 理措施能够彻 底去 除废水 中的 氮、磷营养 物质。目 前, 对于 水体富营养化的防治, 主要以控制营养盐为主, 大多采取 高 强度治污 - 自然生 态恢复 的技 术路线, 即 控制 氮磷污 染负 荷与生态恢复措施相结 合。 3. 1 控 制外源性营养物质的输入
63
第 30 卷第 6期
王淑芳 水体富营养化及其防治
2005 打破, 造成 水体 富营 养化。这 说明氮、磷等营 养负 荷 的增 加 不是 导致 富 营养 化的 唯 一原 因, 影响浮游生物捕食 能力 的农 药、杀 虫剂 等有 机污染 物也 可能导致水体富营养 化。
3 水体富营养化的防治
富营养化的产 生有 其社会、历 史的 原因, 并由 相关 的多 元因素所引发。从长期的环保实践 来看, 防治水体 富营养化 是一个复杂 的系 统 工程, 涉 及 到社 会、经 济、人 文、地 理、气 象、环境、生物、物理、化学等多学科, 是水 污染治理 中最为棘 手而又代价昂 贵的 难题。一 方面, 导致 水体 富营养 化的 氮、 磷营养物质的来源非 常复杂, 既有天然 源, 又 有人为源; 既有
式中 微量 元 素是 指镁、锌、钼、钒、硼 等 元素 的化 合 物。 由此可见, 生产 1kg藻类原生质, 需要消耗碳 358g, 氢 74g, 氧 496g, 氮 63g, 磷 9g。在藻类 繁殖所 需的各 种成 分中, 碳、氮、 磷是比较重要的 营养 元素。藻 类可利 用水 中溶 解的二 氧化 碳及有机物分解产生的二氧化碳 作为自身生 长所需的碳 源, 因而氮和磷就成为限制性因子, 所以藻类 的生长繁殖 主要取 决于水体中这两种成分的含量。但 在一般情 况下, 水 体中藻 类可利用的氮远比可利用的磷多 , 并且根 据利比希最 小因子 定律, 植物的生长取决 于外 界供给 的养 分中 最少的 一种, 磷 是最小限制因子, 也是 导致 富营养 化的 决定 因子, 其含 量通 常被作为富营养化的标志。如英国 国家环境 署规定, 在静止 的水体中, 总磷浓 度达 到 86 g / l即 为发 生富 营养 化的 临界 值。 1. 2 食 物链理论
磷对水体富营养化 的负荷超过氮, 是 导致富营养 化的关 键因子。目前普遍使用的合成洗 涤剂, 一般均含有 52. 2% 的 磷酸盐成分, 而且这些磷 酸盐占 水体磷 污染的 20% , 因 此合 成洗涤剂禁磷与限磷是减少磷排 放, 降低 富营养化水 体总磷 含量的重要措施, 也是成本最低, 最简单直接的措施。 3. 1. 4 实施截污工程或引 排污染源
水体一旦发生 富营 养化, 正常 的生 态平衡 将被 破坏, 导 致水生生物的稳定性和多样性 降低, 大型 水生植物 群落将随 着富营养化程度的加剧逐渐消 失。同时, 异常增殖 的藻类分 泌大量生物毒素, 不仅 威胁 水生 生物的 生存, 而 且对人 体健 康也构成威胁, 如 缺氧 条件 下 NO3 - - N 被 还原 为 NO2 - N, 具有致癌性; 一些赤潮生物 (微原 甲藻、裸甲藻 等 ) 能产生 对人体毒性很 大的 麻痹 性贝 毒 ( PSP ), 当 人误 饮误 食后, 会 引起病变甚至死亡。 2. 3 恶化水体感官性状, 降低水体美学价值
富营养化水体作 为供水水源时, 会给 净水厂的 正常运行 带来一系列问题, 如增 加水 处理 费用, 降低 处理 效果和 产水 率等。而且遭受富 营养化 污染 的水体 在一 定条 件下因 厌氧 作用产生硫化氢、甲烷、氨气等有毒 有害气体, 给给 水处理增 加相当的技术难度。 2. 2 破坏水体生态环境, 危害人体健康
水体富营养化导致水质恶 化, 造成可 利用的水 资源量愈 加短缺, 加剧水资源危 机, 严重 影响工 农业 生产 的可持 续发 展。同时, 恶化的水体 质量 和感 官性状, 还 会对渔 业等 生物 资源和风景湖泊等旅游资源的 开发利用产生 不利影响, 使其 经济效益大大降低。与此同时 , 水体富营 养化还可 加速水体 淤积, 降低江河湖泊蓄水能力, 导致洪涝灾害。
此外, 二氧化碳等 温室气 体排 放导 致全球 气候 变暖, 气 温升高, 一方面加速了 湖泊 退化 和土壤 干旱 的进程, 另 一方 面显著提高了水生生物的初级 生产率, 被 认为是浮 游生物短 时间内大量暴发而造 成水体富营养化的机制之一。
2 水体富营养化的危害
富营养化水体 被普 遍认为 是劣 质水体 , 其 危害 巨大, 影 响深远, 主要表现在以下几个方面: 2. 1 恶化水源水质, 增加给水处理难度和成本
富营养化是指生物所需的 氮、磷等无 机营养物 质大量进 入湖 泊、河 口、海湾等 相对封 闭、水 流缓慢 的水体, 在适 宜的 外界环境 (水域的物理化学环境 )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。水体发 生富营养 化时, 因占优势的浮游生物 颜色不同, 水面往 往呈现蓝色、红色、棕 色、乳白色等。在近 海中, 夜光 藻、无纹多 藻等 占优 势, 藻层 呈红色, 被称为 赤潮 ; 而在江 河湖泊 中, 则 被称为 藻花, 又 为 水花 或 水华 。
富营养化可 分为天 然富 营养化 和人 为富 营养化。 在自 然条件下, 由于水土流失、蒸发和降 水输送等 过程, 水体中的 营养物质逐 渐积 累, 缓 流水 体 从贫 营养 状 态向 富营 养 化发 展, 但整个过程十分缓慢。然而人类活动 的影响可 加剧这一 过程, 特别是在现代生 产和 生活 中, 人 类对 环境 资源的 开发 利用日益频繁, 工农业 发展 迅速, 大量 的营 养物 质进入 水体 并在其中积累, 导 致富 营养化 在短 期内出 现。目前, 人 类活 动导致的水体富营养化已成为 当今世界水污 染治理的 难题, 是全球范围内普遍存 在的环境问题。
营养化的主体, 其生长速度直接影响水 质的状态。在 适宜的 光照、温度、pH 值 及营养 物质 充分的 条件 下, 天然 水体 中的 藻类进行光合作用, 合成本身的原生质, 其总反应式为: 106CO2 + 16NO3 - + HPO42- + 122H2O + 18H+ + 能量 + 微量元素 C106H263 O110N16 P1 (藻类原生质 ) + 138O2
在富营养 化的 水体 中, 蓝、绿藻 大 量繁 殖, 水 体 色度 增 加, 水质浑浊, 透明度降低, 并散发出腥 臭味, 污染环境, 大大 降低水体在现代城市生态系统 中的重要功能, 丧失 其应有的 美学价值, 影响人们生活、娱乐 、休闲。 2. 4 影响水资源、生物资源和旅游 资源的利 用, 水 体经济价 值下降
本文对水体富营养化的形成机理、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
治措施进行了概括和比较, 并讨论了相应的发展方向, 提出了综合防治策略。
[关键词 ] 水体富营养化; 形成机理; 危害; 防治
[ 中图分类号 ] X52
[文献标识码 ] A
[ 文章编号 ] 1673- 1212 ( 2005) 06- 063- 03
W ater Eutroph icat ion And Its P revention、Contro l And T reatm ent
W ANG Shu- fang1 ( 1. Schoo l O f En vironm ent, B eijing N orm al U n iversity, Beijing 100875, Ch in a) A bst ract: A s a resu lt of hum an s' act ions and impacts on environm en t, a p len ty of n it rogen and phosphorus d ischarge into w ater and accumu late in cessant ly, and som e alga l and hydrobios mu ltiply excessively. A ll of these lead to water eu troph icat ion. Th is paper gives a brief accoun t of th e form ing m echan ism and harm fu ln ess of w ater eutroph ication; th en em phas izes the existing preven t ions, controls and treatm en ts related to con trol of extraneous sou rces, and decrease of endogenous load and rem oval of nutrient subs tan ces. B ased on the summ arizat ion and com pare, relevan t d irection is d iscussed, and comp rehen sive strategy is also pu t forw ard. K ey w ord s: w ater eutroph ication; form ing m echan ism; harm fu lness; preven tion, con trol and treatm ent
荷兰科 学家马 丁 肖 顿于 1997 年 6月 在 磷酸盐 应用 技术研讨会 上提出食物 链理论, 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
[ 收稿日期 ] 2005- 04 - 05 [作者简介 ]王淑芳 ( 1981 ), 女, 江西 人, 北京师范大学环境学院环 境科学专业硕士研究生。