环境化学论文

水体富营养化及其防治技术

王妍

（河北北方学院理学院化学系工业分析与检验09级1班学号28）

摘要: 在介绍了水体富营养化的原因、分类及危害的基础上,对水体富营养化的防治措施进行了归纳总结。

关键词:富营养化; 原因; 危害; 防治措施

由于人类活动的影响,可能在短期内会使大量含氮含磷等植物性营养物质进入水体,从而引起藻类和浮游生物的迅速繁殖, 使水体溶解氧下降、透明度下降、水质恶化、鱼贝及其他水生生物大量死亡。这种由于植物性营养元素大量排入水体, 破坏了水体自然生态系统平衡的现象,称之为水体的富营养化。富营养化可分为天然富营养化和人为富营养化。富营养化具有缓慢、难以逆转的特点[ 1] 。因此水体富营养化问题是当今世界的最主要面临的水污染问题之一。

一、水体富营养化的定义

由于人类的活动，使得水体中营养物质富集，引起藻类以及其它水生生物过量繁殖，水呈绿色或混浊呈褐色，水体透明度下降，溶解氧降低，造成水质恶化，严重时发生“水华”，使整个水体生态平衡发生改变而造成危害的一种污染现象。

二、水体富营养化的形成及分类

国际经济合作与开发组织对水体富营养化开展了一系列的研究工作,最后确定氮、磷等营养物质的输入和富集是水体发生富营养化的最主要原因,大约80%的湖泊富营养化是

受磷元素的制约,大约10%的湖泊与氮元素有关, 余下10%的湖泊与其他因素有关。含有氮、磷等植物性营养物质的污染物主要经过下列途径排入水体[ 2] 。

1 生活污水

生活污水中含有大量富含氮、磷的有机物。其中的磷主要来自洗涤剂。据2003年中国环境状况公报6统计,2003年全国工业和城镇生活废水排放总量为460.0亿吨,其中工业废

水排放量212.4亿吨, 比上年增加2.5%;城镇生活污水排放量247.6亿吨, 比上年增加6. 6%。废水中化学需氧量(COD)排放总量1333. 6 万吨,比上年减少2.4%。其中工业废水中COD 排放量511. 9 万吨, 比上年减少12. 3%;城镇生活污水中COD排放量821. 7 万吨, 比上年增加5. 0%。可见, 生活污水已逐渐取代工业废水而成为水体富营养化的最大污染源。

2 工业废水

工业废水主要是指工业生产过程中产生的, 其中钢数量, 但加速了我国湖泊水库富营养化的进程。有资料报道, 在网箱养鱼时, 每生产1吨鱼, 每年要产生15 kg的磷和1. 037 kg的生化耗氧量(BOD) , 因而引起水体富营养化[ 5] 。

三、水体富营养化的危害[1]

1 危害人类健康

造成水体富营养化污染的某些物质本身就可严重危害人类健康, 如植物营养素氨氮, 在特定的条件下也可转化为亚硝酸盐, 这是合成/ 三致物质0亚硝胺的前体。另外, 水环境中某些藻类可释放出剧毒物质, 通过食物链损害人体健康甚至致人死亡。例如, 铜绿微囊藻可释放一种能够引起人们消化道炎症的水溶性环式多肽毒素。1986年12月, 福建省东山县就曾发生过因食用被赤潮污染的

菲律宾蛤仔而造成136人中毒、1人死亡的事件。

2 影响水体的生态环境

藻类的过度繁殖, 死亡后藻类有机体被异养微生物分解, 消耗了水中的大量溶解氧, 使水中溶解的氧含量急剧下降。同时, 由于水面被藻类覆盖, 影响大气的复氧作用,使水中缺氧, 甚至造成厌氧状态。此外, 水体中藻类大量繁殖, 也会阻塞鱼鳃和贝类的进出水孔, 使之不能进行呼吸而死亡。水体出现富营养化时主要表现为浮游生物的大量繁殖, 因占优势的浮游生物的不同而水面往往呈现出

蓝色、红色、棕色和乳白色等, 在江河、湖泊和水库中称为"水华", 在海洋中称为"赤潮"。这些因素将导致鱼类等水生生物因缺氧而窒息死亡。20世纪以后, 赤潮发生的次数逐年增加, 我国渤海1998年、1999 年连续两年发生严重赤潮, 面积达6 500平方千米, 持续时间超过1个月, 严重影响海产养殖, 造成重大

经济损失。2000年我国海域共记录到赤潮28起, 比1999年增加了13起, 累计面积超过10 000 平方千米。

3 影响水体的利用

首先, 由于富营养化水体中藻类密度低, 不易沉降, 需消耗较多的混凝土和液氯, 从而提高成本。含藻水的pH值偏高, 阻碍铝盐水解聚合物, 不利于混凝剂脱稳。藻类干扰滤池的运行。藻类有的长度达100~ 200 Lm, 易在滤网表面形成一层毯状物, 使运行周期缩短, 反冲洗频繁; 易在钢筋混凝土和金属表面附着生长, 产生腐蚀, 给清洗工作带来难度。其次, 富营养水体由于缺氧而产生硫化氢、甲烷和氨等有毒有害气体以及水藻产生的某些有毒的物质, 更增加了制水过程中的技术难度, 既影响制水厂的出水率, 同时也

加大了制水成本费用。

四、水体富营养化的防治技术

导致水体富营养化的氮、磷营养物质来源的不确定性给控制污染源带来了巨大的困难。另一方面, 营养物质去布, 有助于合理地发挥挖掘底泥去除内源性营养物质的效益。底泥疏浚减少了已经积累在表层底泥中的总氮和总磷量, 减少了潜在性内部污染源。底泥疏浚还可以加深湖泊水体的深度, 增加了湖泊环境容量，最终仍能起到降低湖泊水体营养负荷的作用。水体深层曝气, 要定期或不定期采取人为湖底深层曝气而补充氧, 使水与底泥界面之间不出现厌氧层, 经常保持有氧状态, 有利于抑制底泥磷的释放。注水冲稀是在有条件的地方, 用含磷和氮浓度低的水注人湖泊, 起到稀释营养物质浓度的作用, 这对

控制水华现象, 提高水体透明度等有一定作用, 但营养物绝对量并未减少, 不能从根本

上解决问题。另一种手段是换水, 这是针对临江湖泊的方案, 起到江水取代湖水, 以流动的贫营养水代替停滞的富营养水的目的。

五、结语

水体富营养化发生原因是多方面的, 在水体富营养化日益严重的今天, 对富营养化

成因及控制治理措施的研究已经取得了一定的成果, 但对受富营养化污染的水体还没有

一套稳定有效的净化控制方法达到水体的优化恢复。防止富营养化趋势发展, 必须以防为主, 采取综合防治措施, 针对污染源、污染物特点提出重点整治对策, 同时要加铁、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,2003年全国工业废水排放量达212. 4亿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。

1 化肥、农药的使用

现代农业大量使用化肥提高土地收益率, 从1950年到1970年, 农用化肥由不足10 Mt 上升至80 Mt, 估计2030年将达到135M t, 但仅30% ~ 50%能被植物吸收利用, 被土壤截留下来的有机物、氮、磷等常因暴雨或刮风进入水体造成外源性富营养化污染。当其周围生态环境恶劣、森林覆盖率低、坡度大、土壤复种指数大、暴雨或洪水频繁时, 这种情况就更加突出[ 3] 。据资料统计, 农用化肥的全球产量从1950年到1990年, 氮量由不足1

000@104 t上升到8 000@104 t。专家预计到2030年将达到13 500@104 t[4] 。此外, 为了增加产量, 大量农药、杀虫剂作用于农作物, 有相当大一部分残留在农作物上, 随雨水的冲刷流入水体中，很大程度上污染了水体环境。