水体富营养化

水体富营养化富营养化富营养化是指生物所需的氮、磷等无机营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等相对封闭、水流缓慢的水体,在适宜的外界环境(水域的物理化学环境)因素综合作用下,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的现象。我国湖泊富营养化分级标准水体富营养化机理在地表淡水系统中，磷酸盐通常是植物生长的限制因素，而在海水系统中往往是氨氮和硝酸盐限制植物的生长以及总的生产量。导致富营养化的物质，往往是这些水系统中含量有限的营养物质，例如，在正常的淡水系统中磷含量通常是有限的，因此增加磷酸盐会导致植物的过度生长，而在海水系统中磷是不缺的，而氮含量却是有限的，因而含氮污染物加入就会消除这一限制因素，从而出现植物的过度生长。水体富营养的来源水体富营养化的危害1.恶化水源水质,增加给水处理难度和成本富营养化水体作为供水水源时,会给净水厂的正常运行带来一系列问题,如增加水处理费用,降低处理效果和产水率等。而且遭受富营养化污染的水体在一定条件下因厌氧作用产生硫化氢、甲烷、氨气等有毒有害气体,给给水处理增加相当的技术难度。2.破坏水体生态环境,危害人体健康水体一旦发生富营养化,正常的生态平衡将被破坏,导致水生生物的稳定性和多样性降低,大型水生植物群落将随着富营养化程度的加剧逐渐消失。同时,异常增殖的藻类分泌大量生物毒素,不仅威胁水生生物的生存,而且对人体健康也构成威胁,如缺氧条件下NO3--N被还原为NO2--N,具有致癌性;一些赤潮生物(微原甲藻、裸甲藻等)能产生对人体毒性很大的麻痹性贝毒(PSP),当人误饮误食后,会引起病变甚至死亡。3.恶化水体感官性状,降低水体美学价值在富营养化的水体中,蓝、绿藻大量繁殖,水体色度增加,水质浑浊,透明度降低,并散发出腥臭味,污染环境,大大降低水体在现代城市生态系统中的重要功能,丧失其应有的美学价值,影响人们生活、娱乐、休闲。水体富营养化导致水质恶化,造成可利用的水资源量愈加短缺,加剧水资源危机,严重影响工农业生产的可持续发展。同时,恶化的水体质量和感官性状,还会对渔业等生物资源和风景湖泊等旅游资源的开发利用产生不利影响,使其经济效益大大降低。与此同时,水体富营养化还可加速水体淤积,降低江河湖泊蓄水能力,导致洪涝灾害。4.影响水资源、生物资源和旅游资源的利用,水体经济价值下降污染源控制内源污染控制：当水体外界污染物的排放减少或停止之后，一定条件下，底泥不再作为污染物的“汇”，而成为“源”。这时底泥中的污染物释放出来，对水体造成二次污染，成为内源污染并加速水体的富营养化。常见的内源污染控制技术有清淤挖泥、原位覆盖、底泥钝化和生物修复等。外源污染控制：降低外源污染负荷是湖泊富营养化控制与治理的至关重要的第一步。减少或截断外部营养物质的输入、控制外源营养盐进入水体的具体措施有净化水源、截污工程、洗涤剂限磷禁磷、合理使用土地等。水体治理技术物理法化学法生物法物理法1.引水冲污和稀释。引水冲污和稀释是指向富营养水体中引入寡营养盐、水质较好的水，冲刷置换湖内的富营养水体。但该方法仅可在短期内缓解水体的富营养化状况，若外源和内源污染不能有效控制，引水冲污和稀释的效果不能长期保持，且该方法在北方等缺水地区的可行性较差。2.吸附法。吸附法是利用比表面积高的物质，吸附水中的藻类、悬浮物等物质，实现富营养化水体的净化。常见的吸附剂有活性炭和沸石，也有使用粉煤灰、水滑石、泥沙等作为吸附剂。3.膜过滤法。膜过滤技术是以外加压力或化学势差为推动力，利用高分子膜实现藻类等杂质与水的分离。膜过滤法对藻类和藻毒素的去除率高，但易被有机物污染或堵塞，且成本高。4.紫外线法。藻类等微生物在受到紫外线照射时，藻细胞内的DNA螺旋体被紫外线的电磁能所破坏，导致细胞无法增殖，达到灭活效应。紫外线法除藻工艺的运行成本低，不会生成有害消毒副产物，但该技术目前在生产上的应用还不成熟，推广应用有限。5.机械法除藻/除草。机械法适用于藻类和水草严重泛滥的富营养化水体，是一种应急处理方式，但不能从根本上控制水体的富营养化。6.曝气技术。曝气的作用是增加水中的溶解氧，使溶解氧与水体充分混合，供应微生物呼吸之需，使其生长繁殖，已达到净化水体的目的。该技术适用于溶解氧含量较低（一般低于4mg/L）的封闭或缓流水体。化学法1.化学除磷技术：化学除磷常用的化学药剂有3类：石灰、铝盐、铁盐。投加石灰与磷酸盐反应生成羟基磷酸盐沉淀。投加的铝盐主要为硫酸铝，与磷酸盐反应形成磷酸铝沉淀。铁盐主要为三氯化铁、氯化亚铁、硫酸亚铁、硫酸铁等，与磷酸盐反应形成不溶性的磷酸铁沉淀。化学除磷去除磷效率较高，去除率达到85%以上。使氮磷比例失调，营造不适宜藻类繁殖的的水体营养环境。但由于该法成本较高，同时有二次污染的可能性，在饮用水源地应禁止使用。2.化学杀藻灭藻技术：用化学药剂灭活藻类，主要是通过化学药剂氧化藻细胞中叶绿素a,或扩散进藻细胞内部破坏细胞器官机能达到强效灭杀作用。化学杀藻的操作简单，见效迅速，但是化学杀藻只能起到治标的作用，而难以从根本上改善水体质量，只能作为辅助或应急措施。生物法1.水生植物修复。水生植物修复技术，即恢复水生态系统中水生植物群落，实现植物对营养盐、重金属和有机污染物的吸附、利用或转移。同时，水生植物能够为微生物提供附着共生空间，为水生动物提供食物来源，因此可实现水生态系统的良性物质循环和能量流动。此外，某些水生植物能分泌化感物质来抑制藻类生长，且水陆间的植物生态系统还具有截留、过滤地表径流等作用，维持湖泊的相对独立与稳定。水生植物修复系统利用太阳为能量源，具有安全、成本低、生态协调及美化环境等特点，但起效时间长，且生物量的控制及生态稳定性的完善较困难。2.水生动物操纵。水生动物操纵法，即采用底栖动物、浮游动物、鱼类等人工操纵措施，利用水生动物间的捕食竞争关系，发挥作为消费者和生产者的水生动物与水生植物之间的相互依赖制约关系，构成完整生态食物链和食物网，控制水体富营养化。目前该技术中使用较多的水生动物有蚌类、螺类、食草鱼类、杂食鱼类等。但鱼类和浮游动物对藻类的吞食结果难以控制，且外来生物的引入又有引发生态问题的风险。此外，水生动物控藻相对于物理方法和化学方法见效慢。3.湿地生态工程。湿地对富营养化水体中氮磷等营养物质具有很强的去除能力。湿地生态工程治理富营养化水体与其他方法相比，具有能耗小、成本低、治理效果较好，且对环境污染小，有利于资源化和整体生态环境的改善，但占地面积大，在北方地区易受季节限制其净化能力。4.微生物修复。该技术利用微生物建立微生态系统，加快水中物质循环和能量流动，强化微生物对水中污染物的高效吸收和降解作用，最终实现水体富营养化的控制。有效微生物菌群(EM)是较常用的富营养水体的微生物修复菌群，该菌群由光和细菌、乳酸菌、酵母菌、放线菌和发酵型丝状菌等复合培养而成。另外还有种属相对单一的微生物修复菌群，如诺卡氏菌(Nocardia)、光合细菌(PSB)、Clear－Flo系列菌等。对比传统的处理工艺，富营养化水体的微生物修复技术具有处理费用低、操作简便、二次污染性小、生态综合效益明显、处理效果显著等方面的优点。但目前尚难建立不同水质下，各水质指标变化与微生物的相关性分析体系。5.有益藻类抑藻。有益藻类抑藻是利用人工可控制强的藻类，利用种间竞争原理，抑制有害藻类的泛滥，实现水华的控制。水网藻是一种大型的网片状及网袋状绿藻，肉眼可见，其繁殖能力强，在生长过程中能吸收大量的氨氮、硝氮及无机磷等，从而降低富营养化水体中的氮磷水平，使蓝绿藻由于失去赖以生存的高营养条件而无法在水体中大量繁殖，达到以藻治藻的目的。6.噬藻体。噬藻体(Cyanophage)是以蓝藻为寄主的浮游病毒类群(也称蓝藻病毒)，因其能特异性地感染蓝藻并导致其死亡，是蓝藻“水华”潜在的控制因子。应用案例奥林匹克森林公园1.位于奥运核心区：规划建于北京市中轴线北端的08年奥运会核心区域，规划面积约700公顷。2.定位生态公园：建成后将形成一个以自然山水和植被为主的生态地带。3.具备绿色与科技示范功能：体现可持续发展理念，建成后将成为北京园林技术和人文科技的示范。奥运森林公园水环境生态工程治理案例谢谢！