我国水体富营养化控制对策与新技术研究
摘要：近年来，随着我国经济的迅速发展环境污染和水质恶化日趋严重。其中，水体的富营养化导致藻类异常增殖，形成水华或赤潮，使水体腥臭难闻，透明度降低，溶解氧减少，大量鱼类死亡。本文介绍了水体富营养化的成因、危害、现状、常用的治理方法，并对生物修复技术治理水体富营养化进行了详细介绍。
关键词：水体富营养化 定义 根源 危害 现状 对策 新技术研究
我国是一个发展中国家，而且目前正处于快速发展阶段，高速的发展在给我们带来利益的同时也产生了许多负面影响，水体富营养化就是其中一个典型。
一、 水体富营养化的定义
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[3]。
二、 水体富营养化产生的根源
1、自然因素
自然界的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乍植物生长繁殖，为草食性的动物和鱼类等提供了丰富的食料。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义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。在自然因素影响的水体富营养化过程中，富营养化的进程非常缓慢，至少需要几百年才能出现。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。
2、人为因素
人为因素包括工业废水、生活污水以及化学农药的使用。工业废水主要是指像钢铁、化工、制药造纸、印染等行业产出的废水中含有大量氮和磷，未经处理就直接排入江河等水体中，造成水体中的氮、磷等物质不断累积，并达到一定数量，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。人们在日常生活中产生了含有大量富含氮、磷的生活污水，其中的磷主要来自洗涤剂。现代农业生产中大量使用化肥、农药，农药、化肥被使用后在土壤中残留，同时不断被雨水冲刷到周围环境，特别是水体中，其中所含的氮、磷就导致了水体富营养化[2]。
三、水体富营养化的危害
1、富营养化造成水的透明度降低，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，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。
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]。
四、我国水体富营养化现状
我国自20世纪80年代以来, 由于经济的急速发展和环境保护的相对滞后, 许多湖泊、水库已进入富营养化, 甚至严重富营养化状态, 如滇池、太湖、西湖、东湖、南湖、玄武湖、渤海湾、莱州湾、九龙江、黄浦江等。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。根据《2004年中国环境状况公告》, 在评价的27个重点湖泊中, Ⅳ类、V 类或劣V 类水质湖库20个, 占74%,其中“三湖”(太湖、滇池、巢湖) 水质均为劣V 类; 在评价的10个大型水库中, 有8个水库都属于中营养化。根据全国水环境监测网2000年的水质监测资料和国家《地面水环境质量标准》(GB3838-88)，对全国九大流域片的700多条河流的水质进行了评价。在评价的11.4万km 河长中，Ⅰ类水占4.9%，Ⅱ类水占24.0%，Ⅲ类水占29.8%，Ⅳ类水占16.1%，Ⅴ类水占8.1%，劣Ⅴ类水占17.1%。枯、丰水期水质变化不大。目前，我国已有约20万km 2的近海海域受到污染影响，约4万km 2的海域水质已不能满足水产养殖、海水浴场、海上运动娱乐以及滨海旅游的要求[5]。
五、我国应对水体富营养化的控制对策
1、对工业污染源的治理
治理工业点源是湖泊富营养化治理的重点, 实施效果也较好。
巢湖流域工业废水达标排放提前完成任务, 重点企业达标完成率99.1 % ,非重点企业达标完成率97. 7 % ,太湖流域也采取了一系列加强污染源监督的措施, 如建立排污口管理档案、对企业进行重点和随机抽查等。沿湖工业企业集约化畜禽养殖场和宾馆饭店达标排放工作获得突破性进展, 总达标率97 %。国家环保总局开展的“太湖达标倒计时”和“聚焦太湖”行动建立了1035 家重点污染源达标进度日报制度, 加强监督和出发, 解决了一批热点、难点问题。关闭了一些污染严重的、技术落后的小企业[1]。
2、对生活污染源的治理
对城镇生活污水的治理主要是通过建设污水处理厂和限制使用和销售含磷洗涤剂。目前市场销售的洗衣粉普遍含有作为助洗剂的三聚磷酸钠, 含磷化合物随生活污水排入水体, 是造成富营养化的原因之一, 洗涤剂限磷在三湖治理中执行得比较好。在巢
湖流域, 安徽省通过对销售含磷洗衣粉的商家进行申报登记, 开展宣传教育工作, 大力推广无磷洗衣粉, 到目前为止, 此项措施共消减总磷255 吨。太湖流域禁止、限制使用和销售含磷洗涤剂的准备工作已完成, 太湖流域一、二级保护区禁止销售、使用含磷洗涤剂, 三级保护区内控制销售、使用含磷洗涤剂。
3、对农业污染源的治理
对农业污染源的治理, 各湖区实施了各类控制工程, 但还只是示范的性质, 尚在探索经验, 许多措施还是号召性和定性的, 尚无详细、具体、可行的农业面源污染控制规划。具体来看, 滇池流域实施了湖滨农村面源污染控制示范工程, 总面积达到21 平方公里; 巢湖流域采取调整种植业结构、推进“两高一优”农业、发展生态农业等措施来减少化肥、农药的使用; 太湖西部沿岸一级保护区农田控制示范工程及浙江生态农业示范工程和江苏、浙江沿岸带一级保护区农业面源污染控制工程正在实施[6]。
六、水体富营养化新技术研究
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。水体中的有机污染物被微生物分解后，除了有机碳转化为C02从水体中逸出外，有机氮、磷等都转变为无机营养盐类仍滞留在水体中。这类营养盐如长期累积，就会造成水体的富营养化，导致藻类泛滥。通过种植水生植物，利用植物对无机营养盐类的吸收、转化和积累，并经人工定期打捞收，可以有效去除水体中的氮、磷营养盐，达到净化水质、抑制藻类生长的目的。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。
2、水生动物修复技术
研究人员探讨了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。水生动物包括浮游动物、游泳动物和底栖动物。它们以水体中的游离细菌、浮游藻类、有机碎屑等为食，可以有效减少水体中的悬浮物，提高水体的透明度。投放数量合适，物种配比合理的水生动物，对于延长生态系统食物链、提高生物净化效果有明显作用。通过定期对游泳动物和底栖动物进行打捞，可以防止其过量繁殖造成的内源污染，同时也将已转化成生物有机体的有机质和氮磷等营养盐从水体中彻底输出。
3、微生物修复技术
微生物对富营养化水体也有很好的净化作用，微生物对一个稳定人工生态系统的发展、运转和维持起着积极的作用。微生物对植物生长也起到一定的调节作用，根际微生物可促进植物结实和分裂生成小植株，微生物在富营养化水体的净化和生态恢复的过程中起着积极的作用。环境中的污染物有些是作为微生物生长的能源和基质，在微生物酶的作用下被矿化；有些则是在多种微生物的共同作用下进行转化，这个过程可能会产生中间产物。进入水体的溶解性有机物，在有氧情况下被好氧微生物氧化分解，形成C02、H 20、N03、、P04和S042-等无机物，水体得以净化。不溶性固体有机物及死亡的生物体沉到水体底部，在底泥微生物作用下转化成小分子的溶解性有机物进入上层水体，也可被厌氧细菌转化成甲烷和其他无机物。
七、总结
水体富营养化对环境的影响是不容忽视的，我国现在的情况也不容乐观，所以我们还需要在现有的对水体富营养化治理的技术基础上开发新技术，争取在保证经济快速发展的同时环境也不被破坏。
参考文献
[1]李兆富, 杨桂山. 太湖流域非点源污染特征与控制[J].湖泊科学,2004,16(S) :83-88.
[2]白由路, 卢艳丽, 杨俐苹, 等. 农业种植对水体富营养化的影响[J].中国农业资源与区划,2008,29(3) :11-15.
[3]李慧韫，张天胜，磷和水体富营养化[J]．日用化学品科学，2 002，10(5)：12—14．
[4]谢有奎，俞栋，高殿森. 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．
[5] 田永杰，唐志坚，李世斌．我国湖泊富营养化的现状和治理对策[J]．环境科学与管理，2006．31(5)：119-121．
[6]程丽巍，陈铭达. 水体富营养化成因及其防治措施研究进展[J]．环境保护科学，2007，33(1)：18—21，38．
[7]董哲仁，刘菁，曾向辉．受污染水体的生物——生态修复技术[J]．水利技术，2002，33(2)：1—4． [7]
我国水体富营养化控制对策与新技术研究
摘要：近年来，随着我国经济的迅速发展环境污染和水质恶化日趋严重。其中，水体的富营养化导致藻类异常增殖，形成水华或赤潮，使水体腥臭难闻，透明度降低，溶解氧减少，大量鱼类死亡。本文介绍了水体富营养化的成因、危害、现状、常用的治理方法，并对生物修复技术治理水体富营养化进行了详细介绍。
关键词：水体富营养化 定义 根源 危害 现状 对策 新技术研究
我国是一个发展中国家，而且目前正处于快速发展阶段，高速的发展在给我们带来利益的同时也产生了许多负面影响，水体富营养化就是其中一个典型。
一、 水体富营养化的定义
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[3]。
二、 水体富营养化产生的根源
1、自然因素
自然界的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乍植物生长繁殖，为草食性的动物和鱼类等提供了丰富的食料。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义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。在自然因素影响的水体富营养化过程中，富营养化的进程非常缓慢，至少需要几百年才能出现。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。
2、人为因素
人为因素包括工业废水、生活污水以及化学农药的使用。工业废水主要是指像钢铁、化工、制药造纸、印染等行业产出的废水中含有大量氮和磷，未经处理就直接排入江河等水体中，造成水体中的氮、磷等物质不断累积，并达到一定数量，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。人们在日常生活中产生了含有大量富含氮、磷的生活污水，其中的磷主要来自洗涤剂。现代农业生产中大量使用化肥、农药，农药、化肥被使用后在土壤中残留，同时不断被雨水冲刷到周围环境，特别是水体中，其中所含的氮、磷就导致了水体富营养化[2]。
三、水体富营养化的危害
1、富营养化造成水的透明度降低，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，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。
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]。
四、我国水体富营养化现状
我国自20世纪80年代以来, 由于经济的急速发展和环境保护的相对滞后, 许多湖泊、水库已进入富营养化, 甚至严重富营养化状态, 如滇池、太湖、西湖、东湖、南湖、玄武湖、渤海湾、莱州湾、九龙江、黄浦江等。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。根据《2004年中国环境状况公告》, 在评价的27个重点湖泊中, Ⅳ类、V 类或劣V 类水质湖库20个, 占74%,其中“三湖”(太湖、滇池、巢湖) 水质均为劣V 类; 在评价的10个大型水库中, 有8个水库都属于中营养化。根据全国水环境监测网2000年的水质监测资料和国家《地面水环境质量标准》(GB3838-88)，对全国九大流域片的700多条河流的水质进行了评价。在评价的11.4万km 河长中，Ⅰ类水占4.9%，Ⅱ类水占24.0%，Ⅲ类水占29.8%，Ⅳ类水占16.1%，Ⅴ类水占8.1%，劣Ⅴ类水占17.1%。枯、丰水期水质变化不大。目前，我国已有约20万km 2的近海海域受到污染影响，约4万km 2的海域水质已不能满足水产养殖、海水浴场、海上运动娱乐以及滨海旅游的要求[5]。
五、我国应对水体富营养化的控制对策
1、对工业污染源的治理
治理工业点源是湖泊富营养化治理的重点, 实施效果也较好。
巢湖流域工业废水达标排放提前完成任务, 重点企业达标完成率99.1 % ,非重点企业达标完成率97. 7 % ,太湖流域也采取了一系列加强污染源监督的措施, 如建立排污口管理档案、对企业进行重点和随机抽查等。沿湖工业企业集约化畜禽养殖场和宾馆饭店达标排放工作获得突破性进展, 总达标率97 %。国家环保总局开展的“太湖达标倒计时”和“聚焦太湖”行动建立了1035 家重点污染源达标进度日报制度, 加强监督和出发, 解决了一批热点、难点问题。关闭了一些污染严重的、技术落后的小企业[1]。
2、对生活污染源的治理
对城镇生活污水的治理主要是通过建设污水处理厂和限制使用和销售含磷洗涤剂。目前市场销售的洗衣粉普遍含有作为助洗剂的三聚磷酸钠, 含磷化合物随生活污水排入水体, 是造成富营养化的原因之一, 洗涤剂限磷在三湖治理中执行得比较好。在巢
湖流域, 安徽省通过对销售含磷洗衣粉的商家进行申报登记, 开展宣传教育工作, 大力推广无磷洗衣粉, 到目前为止, 此项措施共消减总磷255 吨。太湖流域禁止、限制使用和销售含磷洗涤剂的准备工作已完成, 太湖流域一、二级保护区禁止销售、使用含磷洗涤剂, 三级保护区内控制销售、使用含磷洗涤剂。
3、对农业污染源的治理
对农业污染源的治理, 各湖区实施了各类控制工程, 但还只是示范的性质, 尚在探索经验, 许多措施还是号召性和定性的, 尚无详细、具体、可行的农业面源污染控制规划。具体来看, 滇池流域实施了湖滨农村面源污染控制示范工程, 总面积达到21 平方公里; 巢湖流域采取调整种植业结构、推进“两高一优”农业、发展生态农业等措施来减少化肥、农药的使用; 太湖西部沿岸一级保护区农田控制示范工程及浙江生态农业示范工程和江苏、浙江沿岸带一级保护区农业面源污染控制工程正在实施[6]。
六、水体富营养化新技术研究
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。水体中的有机污染物被微生物分解后，除了有机碳转化为C02从水体中逸出外，有机氮、磷等都转变为无机营养盐类仍滞留在水体中。这类营养盐如长期累积，就会造成水体的富营养化，导致藻类泛滥。通过种植水生植物，利用植物对无机营养盐类的吸收、转化和积累，并经人工定期打捞收，可以有效去除水体中的氮、磷营养盐，达到净化水质、抑制藻类生长的目的。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。
2、水生动物修复技术
研究人员探讨了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。水生动物包括浮游动物、游泳动物和底栖动物。它们以水体中的游离细菌、浮游藻类、有机碎屑等为食，可以有效减少水体中的悬浮物，提高水体的透明度。投放数量合适，物种配比合理的水生动物，对于延长生态系统食物链、提高生物净化效果有明显作用。通过定期对游泳动物和底栖动物进行打捞，可以防止其过量繁殖造成的内源污染，同时也将已转化成生物有机体的有机质和氮磷等营养盐从水体中彻底输出。
3、微生物修复技术
微生物对富营养化水体也有很好的净化作用，微生物对一个稳定人工生态系统的发展、运转和维持起着积极的作用。微生物对植物生长也起到一定的调节作用，根际微生物可促进植物结实和分裂生成小植株，微生物在富营养化水体的净化和生态恢复的过程中起着积极的作用。环境中的污染物有些是作为微生物生长的能源和基质，在微生物酶的作用下被矿化；有些则是在多种微生物的共同作用下进行转化，这个过程可能会产生中间产物。进入水体的溶解性有机物，在有氧情况下被好氧微生物氧化分解，形成C02、H 20、N03、、P04和S042-等无机物，水体得以净化。不溶性固体有机物及死亡的生物体沉到水体底部，在底泥微生物作用下转化成小分子的溶解性有机物进入上层水体，也可被厌氧细菌转化成甲烷和其他无机物。
七、总结
水体富营养化对环境的影响是不容忽视的，我国现在的情况也不容乐观，所以我们还需要在现有的对水体富营养化治理的技术基础上开发新技术，争取在保证经济快速发展的同时环境也不被破坏。
参考文献
[1]李兆富, 杨桂山. 太湖流域非点源污染特征与控制[J].湖泊科学,2004,16(S) :83-88.
[2]白由路, 卢艳丽, 杨俐苹, 等. 农业种植对水体富营养化的影响[J].中国农业资源与区划,2008,29(3) :11-15.
[3]李慧韫，张天胜，磷和水体富营养化[J]．日用化学品科学，2 002，10(5)：12—14．
[4]谢有奎，俞栋，高殿森. 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．
[5] 田永杰，唐志坚，李世斌．我国湖泊富营养化的现状和治理对策[J]．环境科学与管理，2006．31(5)：119-121．
[6]程丽巍，陈铭达. 水体富营养化成因及其防治措施研究进展[J]．环境保护科学，2007，33(1)：18—21，38．
[7]董哲仁，刘菁，曾向辉．受污染水体的生物——生态修复技术[J]．水利技术，2002，33(2)：1—4． [7]