磷污染的控制与治理

磷对水体初级生产力的贡献研究现状
摘要：本文分析了导致水体富营养化的原因，指出氮、磷超标是水体富营养化的原因，将水域的初级生产力与水体中磷的浓度之间的关系进行了必要的探讨，最后提出了水体中除磷的措施。

关键词：富营养化初级生产力磷含量
大量研究表明，磷是富营养化的主要限制因子之一。

水体磷污染导致富营养化、引起水质恶化是数十年来引起各国学者关注的主要水环境污染问题之一。

水体中的磷主要来自内源性磷和外源性磷。

内源性磷主要是富磷底质中的磷，它在一定条件下可向水体释放。

外源性磷有点源和非点源两大类型，点源包括生活污水和工业废水非点源则包括地表径流、降雨、降雪、地下水以及养殖投饵和动物排泄粪便等。

根据对我国一些富营养型湖泊的调查结果，排人水体中的磷有63.89%来自城市废水，而来自湖面沉降、湖区径流和其它来源的总量则不足40%。

世界经济合作与发展组织（The world organization for economic cooperation and development）的研究指出，磷是限制水体富营养化的关键性元素，限制磷的排放防治、防治水体磷污染，对水环境保护作用重大。

磷导致水体富营养化主要表现在对水域初级生产力的贡献上，水体的初级生产力即水域中的自养生物利用光能或化学能将简单无机物制造成有机物的生产能力。

1. 我国水体磷污染现状
我国点源磷污染还远远未能得到控制，生活污水和工业废水往往未经净化处理就直接排人水体，而河流、湖泊流域由于养殖投饵、动物排泄粪便和农田水土保持较差，也使大量非点源污染物随径流流入水体中，导致河流、湖泊水体每年有大量的磷排人。

据调查。

我国湖泊、水库中水质总磷浓度为0.018~0.97mg/L，普遍大大高于许多湖泊学家认为发生富营养化的磷浓度（0.02mg/L）。

在参与调查的25个湖泊中，有92%以上的湖泊中总磷浓度超过0.02mg/L，近半数的湖泊总磷处于0.2~0.97mg/L之间。

如果用国外常用的总磷浓度（0.02mg/L）和总氮浓度（0.2mg/L）作为湖泊富营养化的评价值，多数湖泊总磷浓度要高出评价值的10~50倍。

目前我国七大水系的磷污染也比较严重以珠江广州河段为例，水体中总磷浓度为0.126~0.286mg/L，珠江河口每年发生赤潮十多次。

长江、黄河水体中总磷浓度年均值分别为0.117mg/L和2.81mg/L，其中长江的总磷有三分之
二的样品超过国家地面水
Ⅲ类水质标准，黄河的总磷浓度最大值达 5.11mg/L，超过，Ⅲ类水质标准50多倍。

可见，我国河流、湖泊水体磷的污染已十分严重，控制水体磷污染应成为水污染防治的一项重要任务。

2. 磷对初级生产力的贡献
浮游植物是食物链中的初级生产者，其生产力直接或间接影响水域中其他生物的生产力。

研究认为：营养盐、光照、温度和盐度是调节浮游植物生长的主要因素，而磷是主要的限制因子之一，研究磷对水体的初级生产力的贡献对于控制水体富营养化有重要作用。

据朱艾嘉，黄良民等对大亚湾大鹏澳海区浮游植物群落的研究认为，NO
3
-、
urea和PO
4
3-条件变化对大鹏澳海区浮游植物群落的叶绿素含量、初级生产力及它们的粒级结构有潜在影响，并存在季节差异。

大鹏澳海区表层叶绿素a含量季节变化不明显，春季NO
3-、urea和PO
4
3-对浮
游植物叶绿素a含量都有潜在限制，与Redfield比的判断一致。

夏季海区营养盐水平比春季高，但叶绿素a含量比春季低，实验表明叶绿素a含量可能受营养盐外(如摄食)的因素控制，也可能与台风影响有关。

夏季叶绿素a含量在NO
3
-：
PO
4
3-添加比值大于30时获得最大增幅，该现象难用Redfeild比解释。

秋季叶绿
素N含量主要受到N元素(NO
3-或urea)的潜在限制，并存在PO
4
3-潜在的共同限制。

春季NO
3-、urea和PO
4
3-对初级生产力有潜在限制。

除近岸Pico-同化指数较高外，
海区初级生产力粒级结构与叶绿素a的基本一致。

其中urea对初级生产力粒级
结构和Pico-的同化指数有较明显的影响。

NO
3-和PO
4
3-对其粒级结构的潜在影响
有待进一步探讨。

秋季海区初级生产力粒级结构平面分布较均匀，但和叶绿素a
粒级结构的平面分布差异较大，各粒级同化指数的平面变化较大。

NO
3
-和urea
对浮游植物群落的潜在影响有明显区别。

春季NO
3
-对叶绿素a含量和初级生产力
的促进作用较大，而urea则对二者粒级结构的潜在影响较大。

夏季和秋季NO
3
-
和urea对叶绿素a含量潜在影响的差异可能受PO
4
3-含量的影响。

一般认为，磷对水体的初级生产力的贡献是不可忽视的。

但是，如果水体中的林能满足水生植物的生长需求的前提下，磷可以不是水生植物的限制因子。

据杨东方、王凡等对长江入海口的理化因子对初级生产力影响的研究，综合分析磷酸盐与初级生产力的断面分布和月际变化，发现长江输送的磷酸盐浓度没有周期性的季节变化（变化范围为0.24~1.2μmol/L），长江口海域的磷酸盐浓度几乎不受长江流量变化的影响，长江输送磷酸盐浓度不能由丰水期与枯水期决定，在长江口及其附近海域，分析5个调查断面的研究资料可知，磷酸盐浓度远离近岸时，在不同月份其值变化的趋势既有上升和下降，也有摆动，有时则几乎保持不变。

因此，磷酸盐浓度并不是在任何月份随远离近岸而下降，也没有周期性的季节变化，长江提供的磷酸盐浓度不能影响长江口附近的海域。

初级生产力的值几乎不受磷酸盐浓度变化的影响，即营养盐磷能满足浮游植物的生长。

通过长江口海域浮游植物集群分析认为，长江口浮游植物增长和减少主要是由长江口优势种骨条藻变化决定的，根据营养盐限制的判断方法和法则，在一年四季中无论初级生产力高还是低，磷酸盐浓度基本上都高于限制浮游植物生长的阈值。

因此，磷能满足浮游植物的生长根据营养盐限制的判断方法和法则，确定磷不是长江口浮游植物的限制因子。

总之，如果磷是水域的浮游性生物生长的限制性因子，那么控制磷在水体中的含量就可以控制水域不富营养化；如果磷不是水域的限制性因子，那么磷的含量肯定高于水域内浮游生物的生长必需值，若要控制水域的富营养化，也必须除磷。

所以，除磷仍然是保持水体健康的有效途径。

3. 磷污染控制削减途径
我国水体磷污染已十分严重，如何防治水体磷污染已成为我国水环境保护一个重要课题。

综合分析国内外研究资料的基础上认为，控制河流、湖泊水体磷污染除了需要制定环境标准、加强立法管理、设立管理机构和加强水质监督管理外，主要措施还有深层曝气、疏浚底泥控制泥磷的释放；控制非点源磷污染负荷；种植水生植物和养鱼；对点源磷污染实施工程治理限制含磷洗涤剂的使用，减少点源磷排放。

3.1 深层曝气，疏浚底泥
河流、湖泊水体中大量磷往往随泥沙和动植物残骸沉人水底，使底质中磷元素较丰富，而贮存于底质中的磷在厌氧条件下又会释放到水中。

因此，消除或控制底质磷的释放
，对防治水体磷污染是十分必要的。

在河流、湖泊深层曝气充氧，使泥—水界面保持好氧状态，可抑制底泥成的释放。

深层曝气法在荷兰、英国等应用于小型湖泊效果较好，但对河流、大型湖泊则受到经济和技术条件的局限。

疏浚底泥是消除富磷底泥磷污染的重要措施，通过疏浚取出河流、湖泊富磷的底泥，可消除内源性磷的污染。

我国杭州西湖、南京玄武湖和广州流花湖等曾实施过疏谈底泥的工程，收到良好的效果。

3.2 控制非点源磷污染负荷
非点源磷污染具有较分散、分布面广的特点，控制非点源磷污染，除了合理利用土地、减少土壤侵蚀、防止水土流失外，还必须有效控制地面径流的过分漫流。

挖掘渗透沟可以减少地表径流，但对于河流和大型湖泊，由于其流域大，工程实施较困难。

3.3种植水生植物和养鱼
大量研究表明，养殖草食性鱼类如白维、花缝、卿鱼等不仅具有经济价值，而且可以除掉水中大量的磷。

种植水生植物如水葫芦、凤眼莲等能吸收水中大量的磷，利用水生生物防治水体尤其是湖泊水体磷污染是一项值得重视的措施，但在实际应用中必须考虑客观条件的限制。

3.4 对点源磷污染实施工程治理
排人水体中的磷大部分来自城市废水（包括生活污水和工业废水，建设城市污水处理厂对治理点源磷污染是十分必要的，如日处理规模15万吨的广州大坦沙污水处理厂，采用先进的A
O除磷脱氮活性污泥工艺，除磷效率达60.3%，对
2
珠江广州河段水休磷污染控制起到了较大的作用。

我国城市废水逐年增多，但城市废水的处理率仅为 3.3%，大部分废水未经处理直接排人水体，面现有的城市二级污水处理厂，一般都使用传统活性污泥工艺，废水中磷的去除效率只有15~25%，因此，我国城市废水中的磷基本上役有得到处理世界一些经济发达国家在城市废水除磷治理方面作了很大的工作。

如瑞典，城市废水在二级处理的基础上，通过投放石灰或铝盐凝聚沉淀（即三级处理）进一步去除废水中的磷，使其排放浓度降低到0.5mg/L以下，大大地削减了磷的排放，使水体磷污染得到有效的控制。

根据我国目前的经济状况，要在近期内投人大量资金来普建城市污水处
理厂尚有较大的困难。

3.5 限制含磷洗涤剂的使用
据报导，城市废水中的碑有一半是来自合成洗涤荆的使用。

近年来，不少发达国家对控制合成洗涤剂中磷的含量都十分重视，许多（OECD）成员国还相应地立法或制定有关法规。

随着这些国家禁磷、限磷法规的生效，无磷洗涤剂的使用已越来越广泛。

在欧洲，无磷洗涤剂的比例正稳步上升，许多国家几乎实现了无磷化。

在加拿大和日本，洗涤剂也基本上实现了无磷化，对控制水体磷污染已初见成效，推广使用无磷洗涤剂已成为许多国家控制水体磷污染的重要途径。