国内外水体富营养化治理和控制方法的研究

国内外水体富营养化治理和控制方法的研究

姜小东

太谷县环境监测站, 山西太谷030800)

摘要：本文对国内外水体富营养化的治理和控制方法进行了总结和分析，并提出了水体富营养化治理的研究内容和方向。

关键词富营养化控制方法

THE RESEARCH ON THE WATER EUTROPHICATION GOVERNMENT AND CONTROL METHOD DOMESTIC AND FOREIGN Jiang Xiao-dong (Shanxi Taigu Environmental Monitoring Station, Shanxi Taigu 030800)

Abstract: This paper has summarized and analyzed the control methods of water eutrophication . Based on the above analyses, the research trend for the restoration of eutrophicated water was discussed.

Keywords: Eutrophication Control method

水体富营养化就是天然水体中由于过量营养物质（主要是指氮、磷等）的排入，引起各种水生生物、植物异常繁殖和生长。

我国湖泊、水库和江河富营养化的发展趋势非常迅速。1978～1980年大多数湖泊处于中营养状态，占调查面积的91.8%，贫营养状态湖泊占3.2%，富营养状态湖泊占5.0%。短短10年间，贫营养状态湖泊大多向中营养状态湖泊过渡，贫营养状态湖泊所占评价面积比例从3.2%迅速降低到0.53%，中营养状态湖泊向富营养状态过渡，富营养化湖泊所占评价面积比例从5.0%剧增到55.01%[1]。据调查表明，亚太地区54%的湖泊富营养化，欧洲、非洲、北美洲和南美洲的比例分别是53%、28%、48%和41%[2]。。我国的水环境正面临严峻的挑战。

1水体富营养化的成因和危害

1.1 成因

赤潮和水华是水体中藻类爆发的两种主要形式。赤潮是海洋中某些微小（2~20 μm）的浮游藻类、原生动物或更小的细菌，在满足一定的条件下爆发性繁殖或密集性聚集，引起水体变色的一种自然生态现象。水华是一种在淡水中的自然生态现象，其只是由藻类引起，如蓝藻（应为蓝藻细菌）、绿藻、硅藻等，水华发生时，水一般呈蓝色或绿色。随着经济的发展，淡水、海水的富营养化日益加剧，给水中的微生物的爆发性生长提供了十分有利的条件，导致了水域因藻类过渡增殖而变色。在含有大量营养盐类的富营养化的水体

中，这些藻类在足够的光照和适宜的水温、风、水流等条件下即可泛滥[3, 4]；水体中有机质、维生素类和微有机成分以及锰和铁等微量元素也可能诱导藻类爆发[5, 6]。

1.2 危害

（1）藻类在水体中占据的空间越来越大，使鱼类活动的空间越来越小；衰死藻类将沉积塘底。

(2）藻类种类逐渐减少，并由以硅藻和绿藻为主转为以蓝藻为主，而蓝藻有不少种有胶质膜，不适于作鱼饵料，而其中有一些种属是有毒的。

（3）藻类过度生长繁殖，将造成水中溶解氧的急剧变化，藻类的呼吸作用和死亡的藻类的分解作用消耗大量的氧，有可能在一定时间内使水体处于严重缺氧状态，严重影响鱼类的生存。

2治理方法

如何清除并控制有害藻类的过量繁殖、消除藻毒素的污染、恢复水体中健康的生态系统是解决水体富营养化过程中所面临的关键问题。国内外大量研究人员在治理藻类爆发方面开发了多种方法，基本上可归纳为物理法、化学法和生物法3种。

2.1 物理法

2.1.1 机械捞藻法

在藻类恶性泛滥的水体中采用船只等捞藻机械把藻类从水面中清除掉。此法能捞取的藻量很少，其捞藻的速度远远比不上藻类的生长速度，而且还需花费大量的人力和物力。该法只能作为一种次要的前期辅助手段。

2.1.2 清淤法

对于一个拥有多种生物的较为复杂的水生生态系统，采取简单的挖泥办法，把湖底的水生生物一并清走，来改善水环境。韩伟明等[8]研究了清淤挖泥对杭州西湖水质的影响。目前每年疏浚(3~6)×104 m3底泥，对改善西湖水质效果不明显，湖水叶绿素a(Chla)依然呈上升趋势。可见，单纯的清淤挖泥对控制藻类水华效果并不明显，不但耗资巨大，且有可能加剧水体的富营养化。

2.1.3 换水法

把污水引走，换取新的洁净水源，引水冲污就是其中的一种方法。这种方法不但是对污染的转嫁，而且其稀释能力受引水方式、引水量、引水水质等因素影响，同时由于稀释作用也减缓了藻类生长的密度制约压力，引水冲污后藻类生长往往呈现加剧趋势[8]。

2.1.4 截污法

对于湖泊、河流等淡水水体的藻类水华，外污染源是水体中营养盐的重要来源，截污

是控制营养化营养盐的首要步骤，这对改善水质是有益的。但是，对于水体营养盐浓度较高的富营养化水体，外源污染的影响已不明显，并且对于众多的面源污染，截污也是不可能完全做到的，因此，仅靠截污难以取得预期的效果[8]。此外，还有超声波破碎法、电磁波法。其本质是利用超声波和电磁波将藻类杀死，但成本太大，同时杀死的藻细胞可能向水体释放对人体有害的藻毒素，造成二次污染。

2.2 化学法

同物理法相比，化学法具有很高的杀藻、除藻效率，但仍存在较大缺陷。按其作用机理可分为杀藻法和沉降法。

2.2.1 杀藻法

该法旨在用化学药品直接杀死水华生物。根据化学药品性质又可分为无机杀藻剂和有机杀藻剂。目前已发现的能杀死水华（或赤潮）生物的化学药品主要有硫酸铜、高锰酸钾、次氯酸钠、氯气、过氧化氢、臭氧、过碳酸钠等。其中，含铜类药剂是研究和应用较早和较多的杀藻药品。硫酸铜及其后来改进的各种含铜化合物在治理淡水水华时非常成功。硫酸铜还具有以下特点：在杀除有害藻类的同时也大量杀死了非水华藻类，进而破坏近岸生态系统；控制水华是暂时的而且成本高。因而其使用受到了很大的限制。鉴于铜类试剂上述缺点，人们着眼于一些在水体中易分解、残留量少的除藻化合物，如过氧化氢、过碳酸钠、臭氧等[9]。

目前研究较多的是有机杀藻剂，有人工化学物质和生物分泌物质两类。前者往往会带来污染，后者是目前研究的主要对象，主要包括有机羧酸和有机胺[9]。近年来发展的一种生化综合除藻剂具有杀藻、抑藻功能，能絮凝沉降藻细胞，并且在滇池应急治理中取得了比较明显的效果[10]。

总之，直接杀藻法是目前较常用的方法之一。具有操作简单、用量少等优点，但在对生态环境、非水华生物的影响以及成本等方面也存在诸多问题。

2.2.2 絮凝沉淀法

利用物质的胶体化学性质，应用絮凝原理，使水华生物凝聚沉淀到水体底部或加以回收是该法的主要目的。现在国际上使用的絮凝剂主要是：铝铁系无机絮凝剂、表面活性剂和各种高分子有机絮凝剂。此外，PAC、聚丙烯酰胺等高分子凝聚剂也在市场上占有很重要的地位[9]。

絮凝剂沉淀法是利用化学手段消除水华，该方法在水华生物密集时极为有效，作用时间短，对非水华生物的影响也较直接杀藻法小，同时还可消除水体中其他悬浮物质，净化水质。但也存在很大缺陷，聚铁本身显色，投药后水体变为浅棕色，而且铁盐又是水华生物繁殖的促进物质[5,11]。铝盐则被证实存在一定的生物毒性[12]。在严格的环境法制约下，西方科学家尚无这种尝试。在我国，从目前已在云南滇池所试用的聚合铁和聚合铝两种絮