水体的富营养化

2.3.4　水体的富营养化

水体的富营养化是指氮、磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象。当过量营养物进入湖泊、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，使水中溶解氧含量急剧下降，以致影响到鱼类等生物的生存。在自然条件下，湖泊从贫营养湖→营养湖→沼泽→陆地的演变进程极为缓慢。人类的活动将大量工业废水、生活污水以及农田径流中的植物营养物质排入湖泊等水体，将大大加速水体的富营养化进程。

1.富营养化对水质的危害

①富营养化导致水体的透明度降低，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，故造成鱼类大量死亡。

②富营养化分泌有毒有害物质（如氮、硫化氢），有的直接毒死生物；有的通过食物链转移，引起人类的中毒。水生生物的尸体分解时，会产生尸碱、硫化氢，使水体变质，并有腥臭味。

③富营养化影响供水水质并增加制水成本。过量的藻类会给水厂在过滤过程中带来障碍，增加过滤措施。其次，富营养水体由于缺氧而产生硫化氢、甲烷和氮等有毒有害气体，这增加了水处理的难度，既影响了水厂的出水率与水质，同时也加大了制水的成本费用。

2.富营养化的产生原因及机理

（1）水体中的营养物质

藻类是水体富营养化的污染主体，可分为4种类型：蓝绿藻类、绿藻类、硅藻类和有色鞭毛藻类。氮和磷的各种化合物是促进藻类生长或修复其组织的能源性物质。氮、磷两种物质的来源主要包括以下几个方面：雨水、农业排水、城镇生活污水及地下水、工业废水、不合理的围湖造田、水体人工养殖等。

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富营养化的检测指标

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、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。目前一般采用的指标是：水体中氮含量超过0.2×10^－6～0.3×10^－6，生化需氧量大于10×10^－6，磷含量大于0.01×10^－6～0.02×10^－6，pH值7～9的淡水中细菌总数每毫升超过10万个，表征藻类数量的叶绿素a的含量大于10微克/升。

（2）水体富营养化的机理

藻类是水体中的主要“生产者”，当水体受到污染，水体中含有大量氮、磷化合物时，在适宜的光照、温度、pH值条件下，藻类进行光合作用，合成本身的原生质，大量生长。藻类的快速生长使水道堵塞，水体生色，鱼类生存空间缩小，其分泌物又引起水臭。更重要的是，藻类的快速繁殖，使水体中有机物积蓄，促进微生物繁殖，因而水体耗氧量大大增加；生长在光照不及的水层深处的藻类也因呼吸而大量耗氧；沉于水底的死亡藻类在厌氧分解过程中促使大量厌氧菌繁殖；富氨氮的水体开始使硝化细菌繁殖，在缺氧状态下又会转向反硝化过程；最后系统处于崩溃状态。

3.水体富营养化防治措施

富营养化的防治是水污染处理中最为复杂和困难的问题，至今还没有任何单一的生物、化学和物理措施能够彻底去除废水中的氮、磷营养物质。通常的二级生化处理方法只能去除30%～50%的氮、磷。这里仅简要介绍富营养化水体中除磷和除氮的方法。

（1）控制外源性营养物质输入

制订营养物质排放标准和水质标准，是为了达到符合规定的水体营养物质浓度的水质标准。当确定某一水体的主要功能后，可根据水体功能要求再制订相应的水质氮、磷浓度的允许标准。

实施截污工程或者引排污染源工程。截断向水体排放营养物质的排放源，是控制某些水体富营养化的关键性措施。

合理使用土地，最大限制地减少土壤侵蚀、水土流失与肥料流失。做好科学合理施肥的宣传与引导。

（2）减少内源性营养物质负荷

氮、磷元素是主要的内源性营养物质。可通过物理、化学或生物性措施使它们被生物体吸收利用，或者以溶解性盐形式，或者经沉降作用从水体中除去。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：

①工程性措施。它包括挖掘底泥沉积物，进行水体深层曝气，注水冲稀以及在底泥表面敷设塑料等。

②化学方法。这是一类包括凝聚沉降和用化学药剂杀藻的方法。例如有许多种阳离子都能与磷酸盐生成不溶性沉淀物而沉降下来，其中最有价值的是价格比较便宜的铁、铝和钙。在化学法中，还有一种方法是用杀藻剂杀死藻类。这种方法适合于水华盈湖的水体。

③生物性措施。它是一种利用水生生物吸收利用氮、磷元素进行代谢活动以达到去除水体中氮、磷营养物质的方法。水生植物净化水体的特点是以大型水生植物为主体，植物和根区微生物共生，产生协同效应，净化污水。此种措施的效果不如截污工程和引排污染源工程的效果那么明显、直接，但其是从内源去除营养物质，是目前国内外治理湖泊水体富营养化的重要措施。