浅谈水体的富营养化及其防治

1、浅谈水体的富营养化及其防治摘要:由于氮、磷等元素在水中溶量的增大造成了水体的富营养化,而水体富营养化致使藻类等水生浮游植物迅速繁殖产生赤潮,进而造成水质恶化和鱼类的大量死亡,甚至导致人、畜中毒,给人类带来严重的灾害。本文针对水体富营养化产生的原因,对水体富营养化的治理提出了综述性建议。关键词: 水体富营养化; 赤潮; 危害; 治理。前言:富营养化是一种严重的水体污染,对富营养化的成因及防治的研究一直是热点问题。就目前国内外公认的一些藻型富营养化水体的治理和控制方法进行了总结,并提出了水体富营养化综合治理的发展趋势。一、水体的富营养化水是一切生命体赖以生存的重要物质。在江、河、湖、海这些自然水体

2、中存在着大量的生物,藻类等浮游水生植物是其中数量最大的一种。研究表明,藻类等浮游水生植物在水中的生长、繁殖需要2530种元素,如钙、镁、锌、硼、铁、铜、钼、及猛等。另外维生素B1、B12及荷尔蒙也起着营养作用。在25 30种营养元素中植物需要的碳、氮、磷量最大,碳在自然界中存在量多且易获得,而水中的氮和磷量较少,因此氮和磷通常是水体中植物生长、繁殖的制约因子。由于藻类繁殖过程的呼吸作用,以及死亡藻类的分解作用都会大量消耗氧气,使水体在一定时间内严重缺氧,导致水生动物因缺氧死亡。这一过程称之为水体富营养化。水体富营养化具有三个基本特征:1.水体中氮、磷等营养物质的富集。主要来源于农田施肥,农业废

3、弃物,城市生活污水及一些工业废水。施入农田的化肥,只有一小部分被植物吸收,如氮肥,通常未被植物利用的氮肥超过50%,少数情况下,超过80%,这些未被植物利用的化肥就又回到地表水和地下水中。其次是大量的城市污水,特别是含磷洗涤剂的污水,屠宰畜产品加工,食品工业等工业废水,这些废水未经处理或经一、二级处理即行排放。这就导致了相当多的营养物质进入水体,为形成水体富营养化提供了物质来源。另外,水质质量的重要指标生化需氧量(BOD、温度、维生素类物质,也能触发和促进营养性污染过程。2.在水体的生物群落中,生产者(指绿色植物,尤指藻类远远超过消费者(如鱼类和分解者(如细菌,这就造成生态系统的明显的不平衡。

4、所以在富营养化水体中,植物群落占优势地位,是生产者,而使消费者处于极不重要的地位,水体富营养化进入恶劣的循环过程中。3.在水底富集的营养物质形成一个沉积层。以固体径流形式进入水体的营养物质可以机械地沉积在水底,并在那里进行分解,使原本沉积的营养物质慢慢地又一次释放出来,以溶质形式再一次进入水体。这种由营养物质吸附作用与水体中的悬浮物一同沉积在水底的过程,加速了水体进一步恶化并向沼泽化趋势迈进的过程。二、赤潮的危害由于发生赤潮的种类、季节、海区及成因的不同,其危害方式及程度有着很大的差异,其危害方式归纳为:1.分泌或产生粘液,粘附于鱼类等海洋动物的腮上,妨碍其呼吸,导致窒息死亡。有些赤潮生物如夜

5、光藻、凸角毛藻就属这一类,对养殖鱼类危害较大。2.分泌有害物质(如氮、硫化氢等,危害水体生态环境并使其它生物中毒。有些赤潮生物(如夜光藻等大量繁殖时会造成水体氨浓度剧增,使其它生物中毒。当它们死亡分解时会产生尸碱或硫化氢使水体变质,危害水体生态环境,还可以诱发其它赤潮生物大量繁殖乃至发生赤潮。3.产生毒素,直接毒死养殖生物或者随食物链转移引起人类中毒死亡,如多边膝沟藻(CoRyaulaxPolredra。1986年福建东山就发生一起因食用受赤潮毒素污染的贝类而造成136人中毒、1人死亡的事件。4.导致水体缺氧或造成水体有大量硫化氢和甲烷等,使养殖生物缺氧或中毒致死。由于大量赤潮生物死亡后,在分

6、解过程不断消耗水体中的溶解氧,使氧含量急剧下降,引起鱼、虾、贝类因缺氧大量死亡。大多数硅藻(如角毛藻等引发的赤潮属这种危害方式。5.吸收阳光,遮敝海面。赤潮生物一般密集于表层几十厘米以内,使阳光难于透过表层,水下其它生物因得不到充足阳光而影响生存和繁殖,在赤潮持续时间长、密度高时经常发生底层海洋生物死亡。三、赤潮发生的原因及特点自二十世纪以来,赤潮在世界各地频频发生,这与人类社会经济发展造成的生态环境破坏有很大关系。一般认为,适度的水温、盐分、营养盐、促生质(即促进藻类生长的物质等各种因素都是赤潮生物增殖的因子。一些研究表明,当水体中硝态氮浓度为0.3mg/l,磷浓度为0.02mg/l时就可引

7、起藻类等浮游植物的疯狂繁殖。城市生活污水的排放是造成水体富营养化的来源之一,而含磷洗涤助剂的使用是造成水体富磷的主要因素。洗涤助剂在洗涤过程中扮演着重要的角色:软化水,即消除硬水中的钙镁离子,从而增加表面活性剂的活性;控制溶液的pH值,增加分散污垢能力和抗再沉积能力。最早,人们采用碳酸钠、硅酸钠、磷酸钠等沉淀剂型助剂来去钙镁离子,但它们容易在衣物和洗涤器皿上留下不溶物。到20世纪50年代螯合型助剂三聚磷酸钠在洗涤助剂配方中的引入,彻底改变了这种状况。STPP能和C、M离子形成水溶性的螯合物而掩盖这些离子。而且STPP 还具有较强的分散、乳化、增溶污垢能力;pH缓冲作用:与最常用的阴离子表面活性

8、剂直链烷基苯磺酸钠( LAS有显著的增效效应,因此STPP一直被大量使用。但STPP进入下水道后很快转化为正磷酸盐,从而增加了水体的含磷量。工业废水的排放也是导致水体富营养化的一个原因。近年来全球对工业废水的排放都加强了治理,我国已建立并实施工业废水排放标准,实现了达标排放,但只是低水平达标,工业废水中氮磷总量仍然不少。农田污染也是水体富营养化的重要原因。自然格局大多是水体附近种植大面积的农作物,目前由于管理、技术等原因致使化肥、农药使用量大,利用率低,大量未吸收降解的化肥、农药随地面径流入水体,造成水体的富营养化。另外水体交换不畅,生物多样性减少,一方面造成氮、磷不能有效带出,另一方面又造成

9、藻类低等植物得以大量繁殖。赤潮发生的可能性归纳为如下几点:1.它不仅发生在热带、亚热带地区,也发生在温带,甚至是寒带地区。2.它不仅发生在湖泊,而且发生在海域,但以封闭性海湾为最易发生,甚至海川也会发生。3.一年四季均有发生,而且以高温季节为多。4.每次赤潮的延续时间,通常为半个月左右,分前期、盛期、衰期和末期,盛期一般为35天。四、水体富营养化的治理赤潮防治与治理海洋污染息息相关,必须加强对内陆域固定污染源,尤其是工业污染源的监测、管理,控制污染物的排放,控制海上流动污染源的排污,加强渔船油污水排放管理,坚持“预防为主,防治结合”的方针,做到谁污染谁治理,谁使用谁补偿,谁破坏谁恢复,建立良好

10、的海洋生态环境,这样才能有利于防止或减少赤潮的发生。总体说来有二方面的举措:一是防止营养成分进入水体;二是控制水体中的藻类繁殖。1.实施“禁磷”从1999年1月1日起,根据国务院治理太湖水污染的要求,我国太湖流域实施全面“禁磷”,从此这一地区的居民告别使用多年的普通含磷洗涤剂而改用无磷洗涤剂。与此同时,深圳、大连、厦门等城市也相继出台禁磷措施。目前我国洗涤剂市场已进入全面禁磷的轨道。国外洗涤剂行业的限磷、禁磷工作已进行了20多年。美国家用洗涤剂市场早已实现无磷化。欧洲除英国、西班牙、法国外,其他国家几乎全部实现了洗涤剂的无磷化。亚洲的日本也全部实现“禁磷”。2.控制农田污染加强农业生态管理,加

11、强土壤监测,帮助指导农民努力提高化肥、农药的利用率,鼓励农民使用有机肥, 从而降低流域内化肥、农药对水环境的污染。3.污水处理采用蒸馏、电渗析、离子交换等化学方法对污水进行深度处理,进一步控制污水中的氮、磷的排放量是各国广泛使用的措施。目前我国在城市用水中增加了污水处理收费,加大污水处理力度,以提高污水处理水平。另外,改变污水排放方式,建立污水灌溉工程,将污水直接用于植物灌溉,既控制了水体营养来源又有利于农作物生长,一举两得,也是一项很好的措施。4.人工水体净化及时打捞水生植物,特别是迅速生长的藻类,将其用做有机肥或其它加工利用,进行人工水体净化,也是一种辅助的水体富营养化的防治措施。5.植物

12、净水令人振奋的治理水体富营养化的方法是利用生物工程,例如在富氮、磷水体中种植空心菜、凤眼莲、鸭拓草、灯心草、知风草、水翁等对氮、磷高吸收植物,均会不同程度的收到对水的净化效果。目前,利用植物净化污水已成为环保领域的一个重要研究课题,相信会有越来越多的植物被人们开发出来,投入植物净化水的绿色环保工程。6.改善水质和底态生态环境除了控制多余营养物质进人海洋外,在赤潮多发区养殖某些海藻吸收富余的氮和磷,可减少赤潮的发生。因为海藻的生长要吸收海水中大量的氮和磷,如铜藻可固定2%一3%的氮、0.1%一0.3%的磷,江篱则可固定5.9%一6.1%的氮、0.4%一0.5%的磷。德国曾试验在赤潮多发区养殖贻贝来减缓赤潮发生,因为一只6一scm的贻贝每天可过滤56L海水。在日本还有利用海底耕耘机在有机物堆积的底泥上拖曳,使底泥翻转,促进有机物分解,达到改良底质的目的,应用粘土改良土质和底质环境,撒播石灰可起到促进有机物分解、挣制磷释放、防止水体营养化、灭菌消毒和防止产生硫化氢等作用,此外海洋清洁剂也可作为净化水质和底质的改良剂。7.加强海洋环境保护,提高环保意识为了建立良好的海洋生态环境,我们必须建立海洋资源开发利用的法规,制定正确的海洋开发利用规划,开展不同海区环境容量的系统