水体富营养化的评价指标与治理

水体富营养化发生的机理•水体富营养化(eutrophication)是指在人类活动的影响下，氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。这种现象在河流湖泊中出现称为水华，在海洋中出现称为赤潮。正是他们将湖水、河水染成绿色的“水华”水体富营养化有何危害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。(2)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。(3)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。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。富营养化的评价•从物理、化学和生物学三方面评价•美国国家环保局。•湖泊富营养化阶段标准•经OECD组织湖泊营养分类系统评价评价水体富营养化的方法是：①观察蓝藻等指示生物②测定生物的现存量③测定原初生产力④测定透明度⑤测定氮和磷等导致富营养化的物质富营养化的评价通过指数法进行评价•包括卡尔森营养状态指数（TSI）、修正的营养状态指数、综合营养状态指数（TLI））等。•这些指数法的计算模型均考虑了叶绿素（浮游植物生物量），透明度，总磷。综合营养状态指数法还加入了总氮，化学需氧量。——生物、物理、化学三方面•特征法评价特征法是根据湖泊富营养化的生态环境因子特征来评价湖泊营养状况的方法。•参数法在富营养化湖泊的水生态系统中袁各种生物与非生物因子处于十分复杂尧相互作用的网络中遥一般采用水体中营养物质氮尧磷的浓度渊即总氮尧总磷指标冤袁水体透明度袁藻类的种类尧数量尧指示种尧优势种袁叶绿素a袁生物多样性指数及水质综合污染指数等生物和生态学指标对湖泊尧水库生态环境质量进行评价袁以判断水体是否处于富营养状态遥部分常用评价指标参数见表低某次化验由于认为食物所产生的偏差•生物指标参数法•藻类污染指示种及综合指数——在水体富营养化•NP藻类现存量和种类多样性指数均是重要的的评价指标。作为富营养指示种蓝藻和绿球藻大量存在可以表明水体水质营养水平很高•指示生物法——把浮游植物作为评价水质的指示•一旦水质污染是环境因子发生改变将直接影响原有生物种群的平衡改变种群的组成和数量•营养状况指数法•TSI指数法——以透明度为基础•修正TSI指数法——考虑到除浮游植物意外的其他因子对透明度的影响。更合理。•综合营养状态指数法——分析法相结合突出湖泊富营养化状态综合评价方法。湖泊营养状态分级水体富营养化的指标指标：1）水体中含氮量大于0.2～0.3mg/L，含磷量大于0.01mg/L，2）生化需氧量大于10mg/L，3）在淡水中细菌总量达到104个/毫升，4）标志藻类生长的叶绿素a浓度大于10μg/L。•方法：水体富营养处理技术方法eg弊端1）化学方法加入硫酸铜杀藻、加入铁盐促进磷的沉淀、加入石灰脱氮等处理费用高，易造成二次污染2）物理方法疏挖底泥、机械分离过滤除藻、引水冲泥等处理程度低，治标不治本3）生物方法放养控藻型生物、构建人工湿地和生态浮床生态浮床生态浮床净化作用原理•一方面，表现在利用表面积很大的植物根系在水中形成浓密的网，吸附水体中大量的悬浮物，并逐渐在植物根系表面形成生物膜，膜中微生物吞噬和代谢水中的污染物成为无机物，使其成为植物的营养物质，通过光合作用转化为植物细胞的成分，促进其生长，最后通过收割浮岛植物和捕获鱼虾减少水中营养盐；•另一方面，浮岛通过遮挡阳光抑制藻类的光合作用，减少浮游植物生长量，通过接触沉淀作用促使浮游植物沉降，有效防止“水华”发生，提高水体的透明度，其作用相对于前者更为明显，同时浮岛上的植物可供鸟类栖息，下部植物根系形成鱼类和水生昆虫生息环境。生态浮床优点•生态浮床有净化水质、美化水面景观、提供水生生物栖息空间及进行环境教育等多种功能。其优点如下：•（1）浮岛浮体可大可小，形状变化多样，易于制作和搬运；•（2）跟人工湿地相比，植物更容易栽培；•（3）无需专人管理，只需定期清理，大大减少人工和设备的投资，降低了维护保养费和设备的运行费用等。生物——生态修复好处多多•1）处理效果好•2）修复时间短，人类直接暴露在染污下的机会少•3）污染物在原地被降解，就地处理，操作简单，对周围干扰较少•4）成本低廉，仅为传统物理、化学技术的30%~50%•5）不产生二次污染，遗留问题较少可净化水质的水生植物•有一定的经济价值。凤眼莲、水浮莲、紫萍等植物在温暖季节生长繁殖极快，能迅速覆盖水面，净化效果好。水花生、芦苇等抗性较强，种群密度大，净化效果较好，并具有抵抗风浪和分隔水面等功能。伊乐藻，菹草等沉水植物在水下生长不影响水的透光，还通过光合作用向水中提供大量氧气，并且在低温季节也可很好生长。水花生、槐叶萍、浮萍等植物的抗寒性较强。莲藕等本身即具有一定的经济价值。•水生植物能够不同程度地清除被污染水体的氮、磷，重金属及有机污染物，并在污水治理中得到了广泛的应用。通过分析水生植物对水中氮、磷等营养元素和污染物的吸收及分解作用，可选择不同的水生植物及其组合来适应不同的受污染水体。还可通过控制水生植物的数量来调控净化能力的大小，以修复受污染水体并保持水质。水生植物对污染物的清理1水生植物对氮磷的清除淡水沉水植物系统对营养物的去除有很好的作用：对氮主要是通过反硝化作用，对磷则是生物吸收和随后的植株收获2水生植物对重金属的清除水生植物对重金属Zn、Cr、Pb、Cd、Co、Ni、Cu等有很强的吸收积累能力。3水生植物对有毒有机污染物的清除植物的存在有利于有机污染物质的降解。水生植物可能吸收和富集某些小分子有机污染物，更多的是通过促进物质的沉淀和促进微生物的分解作用来净化水体。水生植物对水体的净化水生植物的生态效应水生植物除了直接吸收、固定、分解污染物外，通常只是间接地参与污染物的分解，通过对土壤中细菌、真菌等微生物的调控来进行环境的修复，植物在水污染控制中生态效应主要表现在以下方面：1。物理作用覆盖于湿地中的水生植物，使风速在近土壤或水体表面降低，有利于水体中悬浮物的沉积，降低了沉积物质再悬浮的风险，增加了水体与植物间的接触时间，同时还可以增强底质的稳定和降低水体的浊度。2。植物对污染物的吸收作用植物的生长和繁殖离不开营养物质，水体中的相当部分的营养物被植物转化或保存在植物体内。3植物根系释放水生植物则具有适合在缺氧条件下生存的结构与特征，包括茎肥大，茎和根的中心具有较大的组织，茎中空，具浅根系等。植物的这种特殊结构，有利于氧在其体内的传输并能传递到根区，不仅满足了植物在缺氧环境的呼吸作用，而且还可以促进根区的氧化还原反应与好氧微生物的活动。•科学的管理和转化利用是治理的关键。如适量的水葫芦生长有利于水质的净化，在水葫芦长到适当的时候就需要适时打捞，并通过发酵转化等后续技术将之转化利用，防止其腐烂造成的二次污染。沉水植物的治理对湖泊生态系统有着重大影响，但如果缺乏反馈机制结果会更恶劣，因为大量的沉水植物的生长也会带来负面影响。对过多的大型植物生长可采用机械收割、冲刷、抽干等措施。•孟甜甜、庞作宝、秦雪、•尚丹丹、宋丹丹、山昊