黑臭流域科普：水体富营养化

查看全部 · 发表于 2021-6-15 08:41:09

什么是“富营养化”？

富营养化是一种氮、磷等植物营养物质含量过高所引起的水质污染现象。

一般，水中总磷达到0.02mg/L、无机氮达到0.3mg/L的水体已处于富营养化。

在自然条件下，随着河流夹带冲积物和水生生物残骸在湖底的不断沉降淤积，水体会从平营养过渡为富营养，这是一种极为缓慢的过程。但由于人类的活动，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，使生物量的种群种类数量发生改变，破坏了水体的生态平衡。

富营养化会带来哪些危害？

水体富营养化的危害主要表现在三个方面：

(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(主要是鱼类)有害，造成鱼类大量死亡。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。

(2)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。

(3)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。普遍的重富营养造成多种用水功能的严重损害，甚至完全丧失。武汉汉江下游因出现水华现象而导致汉川自来水厂被迫关闭，宗关自来水厂的净化工序困难，反冲增加，制水成本增加。

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。

什么情况会产生富营养化？

一谈到水体的富营养化，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。如果水体中总氮、总磷浓度很低，不可能发生富营养化。反之则不然，水体中总氮、总磷浓度的升高并不一定发生富营养化。

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，实质上需了解藻类生物诸多差异，会出现不同的富营养化表现症状，即出现不同的优势藻类种群，并连带出现各种不同类型的水生生物种类的失衡。

水体富营养化发生所必备的条件基本上是一样的，最主要的影响因素可以归纳为以下几个方面：

①总氮总磷等营养盐相对比较充足；
) u d4 i3 J# [) Z②铁，硅等含量比较适度；
+ s, y6 K/ g# B e: A1 u4 K③适宜的温度，光照条件和溶解氧含量；- n# V) k) Z, a! h. h( }
④缓慢的水流流态，水体更新周期长。

只有在上述四方面条件都比较适宜的情况下，才会出现某种优势藻类“疯狂增长” 现象，发生富营养化。

有治理方法吗？

对于河湖水体富营养化治理，各个国家和地区采用不同的物理、化学、生物方法对其进行预防、控制和修复，并且取得了一定的成效。

现在主要的物理处理方法有底泥疏浚、引水冲洗、机械曝气等，一方面工程量巨大、运行成本高，另一方面对污染严重的河湖进行底泥疏浚，易导致底层的沉积物发生悬浮和扩散，促进了沉积物中的氮、磷营养盐及其所吸附的金属离子的释放，从而使水体环境面临受沉积物中释放的重金属离子及氮、磷营养盐二次污染的风险。

化学方法有投加混凝剂和除藻剂等，虽然能在短期内取得一定效果，但也存在着治理不彻底、成本高的问题，特别是会产生二次污染，引发新的生态问题；现流行的生物和生态修复，通过微生物降解和水生植物的吸收、转移或生态浮床、滤床的过滤、吸附等措施来消减水体中的氨氮。此类方法虽避免了二次污染问题，但受自然环境影响大，要求条件苛刻，同时相对于其它处理技术而言，更有周期长、见效慢的缺点。

氨氮的富集是造成水体富营养化的主要原因之一。因此，采用合适的工艺方法快速消减水体中的氨氮，将这些污染物质带离河湖系统，彻底消除产生河湖富营养化问题的根源，使河湖从整体上得到快速净化，是今后治理河湖富营养化问题的重要方向，目前在日本等少数发达国家已经开始这方面的应用研究。