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水体的富营养化是在人类生产生活等活动的影响下,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,引起藻类及其它浮游生物迅速繁殖,水体中溶氧量下降,水质恶化,鱼类及其它生物大量死亡的现象。大量死亡的水生生物沉积,被微生物分解,消耗大量的溶解氧,使水中的溶解氧含量急剧降低,水质逐步恶化,以致影响到鱼类的生存,大大加速了水体的富营养化过程。水体出现富营养化现象时,由于浮游生物大量繁殖,往往使水体呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等,这种现象在江河湖泊中叫水华(水花),在海中叫赤潮。在自然条件下,水体也会从贫营养状态过渡到富营养状态,不过这种自然过程非常缓慢。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则可以在短时间内出现。
关于水体富营养化问题的成因有不同的见解。影响藻类生长的物理、化学和生物因素(如阳光、营养盐类、季节变化、水温、
pH值,以及生物本身的相互关系)是极为复杂的。因此,很难预测藻类生长的趋势,也难以定出表示富营养化的指标。目前普遍认为水体富营养化过程与氮、磷的含量及氮磷含量的比率密切相关。氮、磷等营养物质浓度升高,是藻类大量繁殖的原因,其中又以磷为关键因素。反映营养盐水平的指标总氮、总磷,反映生物类别及数量的指标叶绿素
a和反映水中悬浮物及胶体物质多少的指标透明度作为控制湖泊富营养化的一组指标。
水体中过量的氮、磷等营养物质主要来自未加处理或处理不完全的工业废水和生活污水、有机垃圾和家畜家禽粪便以及农施化肥,其中最大的来源是农田上施用的大量化肥。农田径流挟带的大量氨氮和硝酸盐氮进入水体后,改变了其中原有的氮平衡,促进某些适应新条件的藻类种属迅速增殖,覆盖了大面积水面。水体中的过量磷主要来源于肥料、农业废弃物和城市污水。在城市污水中磷酸盐的主要来源是洗涤剂,除了引起水体富营养化以外,还使得许多水体产生大量泡沫。水体中过量的磷一方面来自外来的工业废水和生活污水,另方面还有其内源作用,即水体中的底泥在还原状态下会释放磷酸盐,从而增加磷的含量,特别是在一些因硝酸盐引起的富营养化的湖泊中,由于城市污水的排入使之更加复杂化,会使该系统迅速恶化,即使停止加入磷酸盐,问题也不会解决。这是因为多年来在底部沉积了大量的富含磷酸盐的沉淀物,它由于不溶性的铁盐保护层作用通常是不会参与混合的。但是,当底层水含氧量低而处于还原状态时(通常在夏季分层时出现),保护层消失,从而使磷酸盐释入水中所致。
水体富营养化会影响水体的水质,会造成水的透明度降低,使得阳光难以穿透水层,从而影响水中植物的光合作用,可能造成溶解氧的过饱和状态。溶解氧的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。同时,因为水体富营养化,水体表面生长着以蓝藻、绿藻为优势种的大量水藻,形成一层“绿色浮渣”,致使底层堆积的有机物质在厌氧条件分解产生的有害气体和一些浮游生物产生的生物毒素也会伤害鱼类。因为富营养化水中含有硝酸盐和亚硝酸盐,人畜长期饮用这些物质含量超过一定标准的水,也会中毒致病。
水体富营养化的防治是水污染处理中最为复杂和困难的问题。首先,污染源很复杂,导致水质富营养化的氮、磷营养物质既有天然源,又有人为源;既有外源性,又有内源性,这就给控制污染源带来了困难;其次营养物质去除的难度非常高,至今还没有任何单一的生物学、化学和物理措施能够彻底去除废水的氮、磷营养物质。目前,治理水体富营养化的主要是采用控制外源性营养物质输入和减少内源性营养物质负荷。
绝大多数水体富营养化主要是外界输入的营养物质在水体中富集造成的。如果减少或者截断外部输入的营养物质,就使水体失去了营养物质富集的可能性。为此,首先应着重减少或者截断外部营养物质的输入。控制外源性营养物质,应从控制人为污染源着手,应准确调查清楚排入水体营养物质的主要排放源,监测排入水体的废水和污水中的氮、磷浓度,计算出年排放的氮、磷总量,为实施控制外源性营养物质的措施提供可靠的科学依据。
输入到湖泊等水体的营养物质在时空分布上是非常复杂的。氮、磷元素在水体中可能被水生生物吸收利用,或者以溶解性盐类形式溶于水中,或者经过复杂的物理化学反应和生物作用而沉降,并在底泥中不断积累,或者从底泥中释放进入水中。减少内源性营养物负荷,有效地控制湖泊内部磷富集,应视不同情况,采用不同的方法。主要的方法有挖掘底泥沉积物、进行水体深层曝气、注水冲稀以及在底泥表面敷设塑料等工程性措施;利用凝聚沉降作用和使用化学药剂杀藻的方法使磷有效地从水溶液中沉淀出来的化学方法;投加适当适量的微生物(各类菌种),加速水中污染物的分解,使水质净化的微生物投加方法;种养水生植物,利用水生生物吸收利用氮、磷元素进行代谢活动以去除水体中氮、磷营养物质的方法。投放水生动物,过滤悬浮物质,摄食藻类、生物碎屑、浮游动物等,其分泌物有絮凝作用;建立人工生态体系,利用种植水生植物、养鱼、养鸭、养鹅等形成多条食物链,对污水中的污染物进行更有效的处理与利用,并由此可形成许多条食物链,构成纵横交错的食物网生态系统,保持水体的综合生态平衡,达到防治水体的富营养化的目的。
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