农业环境保护 富营养化污染（推荐）_都市农业及其环境保护
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湖泊富营养化污染的危害及防治措施 朱海洋
（浙江大学，环境与资源学院，杭州310058）
摘要：富营养化是一种氮、磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象。在自然条件下，随着河流夹带冲击物和水生生物残骸在湖底的不断沉降淤积，湖泊会从平营养湖过渡为富营养湖。由于人类的活动，将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，破坏了水体的生态平衡。
关键词：水体、湖泊，富营养化，防御及治理。
Abstract：Rich nourishment's turning is that a kind of plant nourishment material contents, such as nitrogen and Lin...etc.exceive fluid matter caused pollutes a phenomenon.Under the natural condition, clip to take to pound at thing and water to living living creature wreckage to decline to silt up in the continuously sinking of the lake bottom along with the river, lake will from the even nourishment lake transition is enrich nourishment lake.Because of the mankind's activity flows industrial waste water and life sewage and farmland path after medium plant nourishment material row go into the lake, reservoir, river mouth, and gulf...etc.slow flowing water body, water livings living creature especially Zao will in great quantities breed and broke the ecosystem balance of water body.Keyword:The water body, reservoir enriches nourishment to turn, defense and manage.富营养化已成为全球面临的主要环境问题之一，国内外已开展了大量有关水体富营养化的研究，但由于水域生态系统的复杂性以及形成原因和影响的复杂性，特别在人类活动严重干扰下，因为自然和人为因索的叠加，水体富营养化仍然是一个影响社会发展的世界性问题（蔡庆华等，2006）。我国是一个多湖泊的国家，全国湖泊共有2759个，总面积达91019 km2，占国土面积的0．95％。其约三分之一为淡水湖泊，主要分布在东部沿海与长江中下游地区，占全国淡水湖泊总数的60％，且绝大多数为浅水湖泊（石艳玲等，2009）。
由于这些湖泊地处东南沿海或长江中下游平原地区，人口稠密、经济发达，加上近年来欠适宜的人类活动方式，极大地改变了自然湖泊生源要素的循环规律，这些湖泊中多数已经富营养化或正在富营养化中（Drenner R W等，1997）。湖泊生态系统结构和功能退化，蓝藻水华频繁暴发，水质性缺水日趋严重，并造成巨大经济，近年来因水体的富营养化污染受到前所未有的威胁，研究湖泊富营养化污染的成因、防治措施对于有效控制和解决污染有着重要的意义。本文将从湖泊富营养化污染的概念、成因、防治措施等方面进行详细的研究。
1、湖泊富营养化污染的定义
关于“富营养化”的定义多种多样，但多数强调营养盐的富集并刺激浮游植物生长。这一术语常常是指某一特定水体中营养盐(主要是氮和磷)输入的增加。
总结各种文献资料对于富营养化污染定义的解释，不难发现，其定义包括以下共点：一个水体自发的过程、氮磷等植物营养逐渐积累、水体流速缓慢、藻类等植物大量生长、有机物蓄积、破坏生态平衡。湖泊作为重要的淡水资源库，国际经合组织(OECD)对湖泊富营养化作了具体的定义：水体中由于营养盐的增加而导致藻类和水生植物生产力的增加、水质下降等一系列的变化，从而使水的用途受到影响的现象。
水体富营养化是在人为活动的影响下，生物所需的氮、磷等矿质营养盐大量进入
湖泊、河口等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。根据美国环保局的评价标准，水体总磷 2.0m，深水溶解氧小于饱和溶氧量10%的湖泊可判断为富营养化水体（王兆华等，2002）。
与湖泊富营养化伴随的一个普遍现象就是许多浮游植物，尤其是那些具有浮力或能运动的藻类，通常会过度生长，形成藻类的水华，从而导致水质的下降及一系列严重的水环境问题（刘建康，2002）。
水华，通常是指浮游藻类的生物量显著地高于一般水体中的平均值。并在水体表面大量聚集。形成肉眼可见的藻类聚积体；水华又称水花，通常指的是淡水水体。水体发生富营养化时，溶解性营养盐类(主要是NH3一N、N03一N、N02一N，P04一P)游生物大量生长繁殖，继而引起异养微生物旺盛的代谢活动，耗尽水体溶解氧，使水体变质（况琪军等，2000）。水体富营养化实质上是由生态系统受到污染造成的，主要受排放的生活污水和含氮、磷较高的工业废水和农田冲刷水的污染。湖泊环境的富营养化水平可分为7种：贫营养、较低程度的中营养、中营养、较高程度的中营养、富营养、超富营养和极端超富营养（赵不凋等，2007）。
2、湖泊富营养化污染源
湖泊富营养化污染源主要是水体中过量的氮、磷等营养物质，它们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（金相灿，1990）。
2.1 点源污染源
包括工业废水、城镇生活污水和固体废物处理场，这些污水中含有大量的氮磷元素。磷的主要来源是家庭洗涤剂的使用，其磷的污染强度约占总的磷污染负荷的50%左右（京市环保局，1983）。
钢铁、化工、制药、造纸、印染等昂也的废水中，氮和磷的含量都相当高，工业生产中的废水量大，化学成分复杂，且不易净化，因工业排放的废水逐年递增，工业废水中常规的污水二级处理对氮磷等可溶性盐类的去除率分别达20%—50%和40%（刘用场，2003）。
尾水中氮磷等富营养成分极易引起水体中氮磷源的污染，与促进水体富营养化临界浓度值相比，则高出一个数量级以上。生活污水是人们日常生活产生的杂排水，因其含有大量的氮磷营养盐及细菌、病毒，易造成地表水与地下水的污染（耕耘，2005）。其来源除了生活污水的排放外，还有如公共事业等排出的污水，它是造成水体有机、生物污染的主要来源。在世界经济合作与发展组织研究指出，在城市生活污水中有50%的磷来自合成洗涤剂的使用。
2.2面源污染源
包括城镇地表径流、农牧区地表径流、矿区地表径流、大气降尘、大气降水、水体养殖投铒、水面娱乐活动废弃物、水土流失及土地侵蚀。
2.3 内源污染源
底泥是湖泊的重要组成部分，其含有大量的营养元素有机碳、氮和磷，以及活泼元素铁、锰和硫，在有的湖泊氮磷的90%分布在底泥中。底泥及沉积物含有一定量的氮磷物质，可以通过溶解进入水体，形成氮磷的二次污染（于忠华等，2005）。
浮游藻类增殖代谢污染。蓝藻是一类极其古老、微小的原核生物。长期的进化使得蓝藻形成极强的生态竞争优势，在适宜的环境条件下可获得最大生长率，并且生长率以指数级迅速增长（张哲海等，2006）。研究表明，蓝藻具有自我强化机制作用的生态生
长调节素，可使其产生尽可能多的后代，使得产毒菌株密度增加，获得竞争优势．形成种类少而数量大的蓝藻水华。
湖泊底泥污染。玄武湖湖泊水浅，底泥污染严重，营养元素含量高。底泥极易受环境因素(如温度、风力、划船等)影响而释放，从而再次污染湖泊水体。湖泊(水库)底泥中营养元素的释放是一项相当复杂的动态过程。释放量受到湖泊底层溶解氧状况、温度、讯值、生物状况、风浪扰动等因素的影响。
大量研究表明，来自各污染源的古磷有机
物有很大一部分依附在水中悬浮粒子的表面进入湖泊水域，并且在扩散、净化过程中
下沉到底部。因此，湖泊水质的优劣，不仅受外源污染的直接影响，而且受底泥污染物释放的影响（徐洪斌等，2004）。湖泊富营养化污染的形成机理
中国湖泊污染的主要特征是水体富营养化。分为天然富营养化和人为富营养化。天然富营养化要经过几千年甚至几万年才能完成，而人类经济活动可导致湖泊在短短几年内就出现富营养化（范成新等，2000）。人为富营养化是当代湖泊富营养化的主要因素。
在蛋富营养化过程，是自养型生物在水体中建立优势的过程，它包含一系列物理、化学和生物学过程，与水体物理化学性状、湖泊形态和底质等众多因素有关。
其中氮、磷受荷与浮游藻类生产力的褶互作用关系，是揭示湖泊富营养化形成枧理的主要途径引（张冉燃）。氮、磷浓度的比值与藻类增殖有密切关系，湖水的总氮和总磷的浓度的比值在10：l一15：l最适合藻类增殖（韩伟明，1993）。若总氮和总磷比值偏小时，则藻类增殖可能受到影响；当氮磷重量眈>10时磷被考虑为藻类增长的限制因素（姜永军等，2003）。所以，氮磷含量及氮磷比是湖泊富营养化灾害的致灾因子。美国EPA建议总磷浓度0．020 mg／L和正磷酸盐度0．005 mg／L是湖泊和水库的磷浓度的上限（屠清瑛，1990）。
4湖泊富营养化污染的防治
富营养化防治是十分复杂而又耗资巨大的难题，因为：(1)导致水体富营养化的N、P营养元素的来源有源和人为源、外源和内源以及点源和非点源之分。(2)养物去除难，至今无单一的生物、化学和物理措施能彻底去除污水中的N和P，投资通常较高的常规二级生化处理法只能去除30—50％的N和P（赵不凋等，2007）。富营养化控制对策原则和可供选择的方法主要如下：
4.1污染源的控制
4.1.1 外源污染物的控制
水体富营养化的主因是外源性氮、磷和有机物大量输入，其恢复耗时长、技术难度大、代价昂贵，如果治理期间不能大量削减外源污染负荷，治理就难以奏效，甚至出现越治理污染越严重的后果（钱大富等，2002）。美国、法国、加拿大等已制定多种污染综合预防措施并推行多年，但我国还未充分认识预防的极端重要性，实施可持续发展的措施偏少、奖惩力度小，清洁生产、生态农业、绿色服务、废物资源化进展缓慢，污染治理技术、投融资体制和管理理念还需创新。因此，必须通过行政、教育等手段转变观念，强化水体富营养化预防意识，科学制定、严格执行预防措施，尽量从源头上削减污染负荷，才能提高治理效率。
4.1.2 非点源污染物的控制
随着人们对点源污染的治理．由非点源污染起的环境生态问题益发显得突出。美国等国研究现，即使点源污染排放是零，河流、湖泊和水库的质仍远不达标（陆新元等，2006）。大力推广和刨薪可持续农业技术。研究所在地区作物需肥特性、土壤特性包括土壤的供肥能力（阚灵佳等，2007）。这样才能合理的进行植物优化配置．调节化肥施用量。实现施肥量、施肥时期与作物需肥吸肥的有机协调耦合以及各养分之间的平衡，减少化肥用量。
应科学规范农村垃圾的收集、运输和处理，建立农村生活垃圾的有效管理体系．制定出适合处理农村垃圾的方案．改变农村随便堆放垃圾的状况。另外，应积极推行并开发适合于农村生活垃圾资源化的实用技术。包括沼气发酵、利用垃圾制作化肥，利用塑料制作有用的家庭用品等。真正的实现垃圾变废为宝，使农村的环境卫生状况得到明显改善。
4.1.3 内源污染物的控制
内源污染的控制 内污染源主要指底泥和腐烂的水生植物中所含营养元素，控制方法有引水冲刷、底泥疏浚、深层曝气和化学固定等。
引水冲刷是指用洁净的水来稀释营养元素的浓度，需要一定的清洁水源和冲刷强度，一般适用于营养化较严重的小型湖泊，只能在短期起到缓解作用，并不能减少湖内营养物，而且扩大了污染源（范荣桂等，2010）。
常年的自然沉积使湖底聚积的大量淤泥里富含营养盐类，形成可观的内污染源。将底泥从湖体中移出，是减少内源的直接有效措施。但挖掘清除底泥工程量浩大，经济成本也很高，对挖出污泥的处置也是个问题。因此，在实施挖掘前，必须对所在水域进行缜密的评估，对污染沉积物的潜在危害程度、清淤及清淤厚度等正在进行论证（张英慧等，2007）。
曝气复和底泥覆盖也可对阻止底泥营养释放起到一定作用。定期为湖底补充氧，使水与底泥界面之间不出现厌氧层，有利于抑制底泥中氮、磷的释放。谌建宇（谌建宇等，2008）等在对滇池曝气复氧模拟试验发现，曝气复氧较好地抑制底泥向上覆水体释放氮、磷，曝气复氧后的好氧状态下上覆水体中TN及11P的质量浓呈下降趋势，整个过程(23 d)上覆水体中TN、TP质量浓度的平均变化速率分别为-0．156、0.060mg／(L·d)。底泥覆盖是通过在底泥表面敷性小的塑料膜或卵石，消减波浪扰动时的底泥翻滚，有效抑制底泥营养盐的释放（李珍明等，2009）。
4.2 生物技术在湖泊富营养化污染上的应用
湖泊生物修复包含微生物修复和水生生物修复两大内容，两者不可弃一，互相配合，才能获取总体治理效果。由于水体生物修复工程部分以湖泊修复生态工程的形式出现，两者有一定的相似性（顾宗濂，2002）。由于湖泊微生物修复工程不可能采用生活废水与工业废水脱氮除磷的传统工艺和设备那样对废水进行集中处理，给修复工程大大增加了难度。
4.2.1 水生植物
重污染水体中过低的透明度是重建沉水植被的主要限制因子，在低水位或较高透明度时期，水生植物可以耐受相对较高的污染负荷（郑焕春等，2009）。重建并保持长期稳定的水生植被必须把营养盐浓度削减到一定范围内。在一定浓度范围内，水生植物的净化率随水体中氮、磷等物质的含量增加而加大。黄亚等发现，在污染水体中，植物生长状况不佳，植株也较为矮小（黄亚等，2005）。
水生高等植物划分为沉水植物、漂浮植物、浮叶植物和挺水植物等类型。不同类型水生植物有着不同的净化功能（王国祥等，1998）。
挺水植物主要吸取深部底泥中的营养盐，很少直接吸收水中的营养盐，不利于直接净化水质；浮叶植物容易种植和收获，有一定的经济和观赏价值，在一般浅水水体中有良好的净化功能；大型飘浮植物耐污性很强，与浮游植物相比在光照和营养盐竞争上具有明显优势，是净化水质的良好选择；沉水植物在浅水湖泊中的应用越来越广泛，在沉水植物为主要初级生产者的浅湖中，多数浅湖处于清水阶段（王国祥等，1999）。Scheff发现沉水植物对于湖泊修复的发展非常重
要（SCHFFER M，1999）。
4.2.2 微生物
该技术主要是通过微生物的作用．人为地创造出一个有利于微生物生长繁殖的水环境，使水体最大程度恢复其固有的自净能力，将污染物降解成CO2、H2O或转化成无害物质，从而使污染的环境能够部分或者完全恢复到原始状态的一个受控或自发进行的过程（陈玉成，2003；陈燕等，2003；戴必春等，2004）。在采用生物修复技术时．通常直接向水体投加生物菌种。依靠这些特种生物菌种的作用来降解水中的污染物质；此外。也可以向水体投加生物促生剂，促使环境中原有微生物的迅速繁殖。创造一个能顺利完成其自然降解功能的环境（陈伟等，2002）。
微生物修复是一门新兴的、低投资、高效益、便于运用、发展潜力较大、环保效益好的新技术。沈士德（沈士德，2004）将基因工程菌用于治理徐州市黄河故道的富营养化水体．实验结果表明．在硝氮细菌和沉降细菌作用下．水中的COD、氨氮等浓度明显降低，随着水中藻类的减少和下沉．水体的浊度明显下降．从而改善了水体的景观。华东师范大学徐亚同、史家梁等（沈亚同等，2000）曾利用一种水体净化促生液对上澳塘水体进行修复，也取得了较好的效果。
结束语
水体富营养化已严重威胁到我国社会经济发展和人民身心健康，产生内因是水体营养物含量长期超标。由于水体周边生态、社会环境状况和富营养化治理程度不同，氮、磷的主要来源并不相同。在预防和恢复水体富营养化实践中，必须强化污染预防理念，针对污染源、污染物特点提出重点整治对策，协调政策、措施的效果，才能起到事半功倍之效。
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