湖泊富营养化与氮磷等营养盐之间的关系

湖泊富营养化与氮磷等营养盐之间的关系

姓名：冯涛学号：5802112013 班级：环工121

摘要：本文主要通过对湖泊氮磷的时空特征和富营养化的关系进行分析。主要包括氮磷的时间动态和空间动态，并且对氮磷等营养盐的来源进行详细的分析，探讨富营养化水体中氮磷的去除机理。

关键字: 富营养化氮磷来源和去除时空特征

湖泊富营养化是一个缓慢的自然过程,但人类活动加速了这一过程。人类活动被认为是富营养化频发的诱发主因。湖泊富营养化过程复杂,影响湖泊富营养化的因素很多, LauandLane(2002)认为水体富营养化是非生物和生物相互作用的复杂过程。湖泊富营养化不仅与氮磷含量有关, 而且氮磷比也是一个重要的影响因子, 氮磷比可影响藻类等浮游植物的生长。有关研究发现不同的营养盐比例可以控制藻类的生长, 生物量以及种群结构。因此, 本文将对我国湖泊氮磷的时空特征和湖泊富营养化的关系进行综合分析。一般说来,当天然水体中总磷大于20毫克每立方米，无机氮大于300毫克每立方米时,就可认为水体处于富营养化状态。富营养化水体中的氮、磷促使水中的藻类急剧生长,大量藻类的生长消耗了水中的氧, 使鱼类、浮游生物因缺氧而死亡,他们的尸体腐烂造成了水质污染。因此去除水体中大量的氮磷是治理富营养化污水的根本。我们通过对氮磷的来源的分析来更好的控制源头，对氮磷的去除机理的探讨来缓解富营养化严重的现状。

一、氮磷等营养盐来源分析

1. 营养盐来源按进入途径可分为外源和内源。外源污染又可分为

两大类: 点源,来自流域的城镇生活污水和工业污染源排放;面源,来自流域的农田径流、畜禽养殖、水产养殖及其他面源。随着点源污染排放的不断达标, 面源污染日益成为水体富营养化的主要来源。内源污染是由于湖底沉积物中液态营养盐向上覆水中释放, 在动力作用下营养盐再悬浮造成的, 在这种因素影响下, 即使大幅度削减外源污染负荷, 在特定条件下( 高温少雨) , 仍可能引起藻类暴发, 所以内源污染成为湖体藻类暴发的关键因素。下面就两类主要的营养盐来源—— 面源和内源分别加以论述。

（1）面源污染

面源污染是继城镇生活污水、工业废水之后的第三大污染源, 而且治理难度比点源治理要复杂得多。我国农业大多数地区还是粗放型管理, 没有达到测土施肥、施药和科学管理的程度。特别是为了取得连续稳定的高产, 耕地的复种指数提高, 化肥施用量激增。另外, 集约化的畜禽养殖和水产养殖, 使大量的动物粪便与饵料残渣进入湖体, 加剧了湖泊的富营养化程度。不断的土地开垦使森林覆盖率下降、湿地面积减少, 水土流失严重。例如巢湖非点源入湖TN, TP 总量占全湖输入量超过68% 和74%。

在诸多面源污染中, 降雨径流污染成为最主要的营养盐来源。大量营养盐在暴雨的冲刷下, 从地表向湖区迁移, 导致径流中的污染物浓度远远超过非暴雨期。以滇池为例, 滇池流域的大清河, 暴雨期悬浮物浓度比平时均值高22 倍, NO-2-N 高达163倍; 宝象河暴雨期最大悬浮物浓度是非暴雨期的106倍。研究者们在这方面做了大量工作,

试图找到降雨径流中的营养盐浓度和负荷率与径流过程的关系, 贺宝根等利用径流单位线和径流过程与氮素流失浓度的关系, 建立了新的农田降雨径流模型, 改变了以往从氮素浓度最大值开始模拟, 缺失上升段过程, 包括了从径流开始到氮素浓度最大值的上升过程。单保庆等用人工降雨实验模拟方法,对巢湖六汊河小流域非点源污染物P 的输出进行了动态研究, 发现村庄是各种P 污染物的最大输出者,蔬菜地次之; 输出方式以悬浮态TP为主, 占P输出总量的78.5% ~ 94.9% 。

此外,大气降水也是引起富营养化的面污染源之一.在人口稠密、经济发达的地区,由于大气污染加剧,雨水中的硝酸根离子和铵根离子浓度上升;另外在农田施肥初期,化肥中的NH 3-N 挥发引起的湿沉降也是导致雨水中铵根离子浓度上升的主要原因。据统计,1998 年和1999 年上半年, 因降雨带入太湖的TI N ,磷酸根-P和CODMn污染物总量占太湖同期入湖T N , T P和CODMn的9.8 %～15.5 % , 1.9 %～2.2 %和3.5 %～6.0 %。

(2)内源污染

以太湖为例,太湖表层底泥中TN的质量分数为0.092 % , TP的质量分数为0.060 %。底泥中营养盐的大量释放会在湖湾区引发“湖泛”污染。在枯水期、高温少雨天气晴好之际,太阳辐射引起水温升高,底泥发生强烈生化反应, 营养盐释放速度加快,伴有甲烷和硫化氢气体逸出,水质变劣且产生恶臭,藻类大量繁殖,污染水源地,破坏旅游景观和自然资源。所以有关营养盐释放规律的研究, 日益成为人们

关注的焦点。秦伯强等在太湖北部梅梁湾野外调查发现,当风速达到一定强度时,底部的泥沙将大幅度的发生悬浮, TN , TP浓度呈现随深度下降的趋势;提出大型浅水湖泊内源营养盐释放的概念性模式。同时国外学者研究也发现, 水土界面处的氧化条件不利于P和N的降解与释放。胡雪峰等进行的底泥通气和厌氧试验表明:厌氧条件下,铵根-N释放速率和释放量高于通气条件;水溶态P的释放量远远高于通气条件,释放的磷酸根-P大部分源自Fe—P的还原解吸。

2.水体富营养化是一种有机污染类型，由于过多的氮、磷等营养物质进入天然水体而恶化水质。施入农田的化肥，一般情况下约有一半氮肥未被利用，流入地下水或池塘湖泊，大量生活污水也常使水体过肥。过多的营养物质促使水域中的浮游植物，如蓝藻、硅藻以及水草的大量繁殖，有时整个水面被藻类覆盖而形成“水花”，藻类死亡后沉积于水底，微生物分解消耗大量溶解氧，导致鱼类因缺氧而大批死亡。

（1）工业废水排放

富营养化的水体中含有较多的氮和磷，它们首先来自工业废水。钢铁、化工、制药、造纸、印染等行业的废水中氮和磷的含量都相当高。近年来，工业排放的废水逐年递增。据报道，2001年全国工业废水排放量达201亿t 。但由于技术与资金的原因，大部分工业废水只经简单处理甚至未经任何处理就直接排入江河等水体中，许多废水中所含的氮、磷等物质也就不断地在水体中累积了下来。

（2）生活污水排放