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水體富營養化污染現狀及防治對策
摘 要：城市的水體污染，導致城市景觀質量下降，嚴重影響了居民的身體健康。而在這些被污染的水體中，主要都是由于類社會經濟發展必不可少的重要自然資源之一。但是，目前我國大部分淡水湖泊及城市景觀河流受到了不同人類經濟活動而引起的人為富營養化。所以，使用合理有效的方法恢復景觀水體的生態系統，已至關重要。
關鍵詞：水體;富營養化;防治措施
一、我國的富營養化污染現狀
據國家環保總局有關部門公布的資料，我國的河流、河段已有近四分之一因污染不能滿足灌溉用水的應用要求(這是我國最低一類的水質要求);全國湖泊約有75%的水域受到顯著富營養化污染，主要淡水湖泊如滇池、巢湖、太湖等富營養化非常嚴重，有些水域已經喪失水體功能;我國近海海域受到嚴重陸源污染，赤潮的爆發頻率不斷增加;本文中著重考慮的城市水體污染亦很嚴重，我國10%的城市地下水水質日趨惡化，在118座接受調查的大城市中，97%的城市淺層地下水受到污染，其中40%的城市受到嚴重污染。根據全國水環境監測網2000年的水質監測資料和國家《地面水環境質量標準》(GB3838-88)，對全國九大流域片的700多條河流的水質進行了評價。在評價的11.4萬km河長中，Ⅰ類水占4.9%，Ⅱ類水占24.0%，Ⅲ類水占29.8%，Ⅳ類水占16.1%，Ⅴ類水占8.1%，劣Ⅴ類水占17.1%。枯、豐水期水質變化不大。
以天津市而言，該地區水污染嚴重，甚至達到了中下游河流“有水皆污”的狀況。工業廢水和城市污水排放量高，其中80%以上的污水是未經處理就直接排放至河流和水庫的，導致水體水質差，水中氮磷等物質含量超標，危害極大。南開大學的佟玉潔等人在《天津津河營養狀態綜合評價及防治對策》中評價津河的富營養化總體水平已達到中――富營養化。
同時，由于近幾年來在天津渤海灣于水中無機氮，無機磷，化學耗氧量等指標嚴重超標，導致近海地區多次發生赤潮現象，不僅破壞了生態環境，同時也造成了嚴重的經濟損失。
二、富營養化定義及其危害
水體中植物所需的營養成分，如氮，磷等，不斷補給至過量積聚，致使水體營養過剩的現象叫做“富營養化”。水體富營養化的結果會導致以藻類為主體的水生植物大量的繁殖，影響水體的透明度和水中植物正常的光合作用。藻類的呼吸作用，和藻類死亡被需氧微生物分解都需要氧氣，導致水體中的溶解氧含量大大降低，使水體長期處于缺氧狀態中，造成魚類等水生生物的死亡，水質渾濁發臭等眾多不良后果。對人類工業，生活，灌溉用水都有不利影響。因富營養化水中含有硝酸鹽和亞硝酸鹽，人畜長期飲用這些物質含量超過一定標準的水，也會中毒致病。
富營養化本身是一個自然過程，但因為人類社會的發展，將大量污水在未經處理的狀況下直接排入水體，就加速了富營養化這一過程。則這樣的富營養化稱為人為富營養化。
三、富營養化指標
目前，水體富營養化采用的一般指標為：水體中氮含量超過0.2mg/l～0.3mg/l，生化需氧量大于10 mg/l，磷含量大于0.01mg/l～0.02mg/l，pH值7～9的淡水中細菌總數每毫升超過10萬個，表征藻類數量的葉綠素-a含量大于10μg/L。
四、水體中營養物質的來源
水體中過量的氮磷主要來源與農業肥料，農業廢棄物和生活污水。
氮源方面，農田徑流所攜帶的大量氨氮和硝酸鹽氮進入水體，會導致藻類繁殖破壞水質。最新研究表明，生活污水中人類糞便等所含有的氨氮和尿素排入水體后，亦能破壞水體本身正常的氮循環，造成富營養化現象的發生。
磷源方面，同樣也由肥料，生活污水等原因導致，尤其是城市生活污水中的洗滌劑中含有大量的磷酸鹽，水中的磷含量25%都來自于含磷洗滌劑。調查表明，由于大量含磷的生活污水排入湖泊，可使其本身的生態系統遭到嚴重的破壞，而這并不僅僅是切斷磷源所能解決的問題。這是由于湖泊水體中的底質中多年積聚了大量富含磷酸鹽的積聚物，這些積聚物由于不溶性鐵鹽的保護層作用無法參與水體的混合作用，但是當發生富營養化時，水中的含氧量急劇減少，保護層消失，磷酸鹽則又被釋入水中。可見，水體生態系統的修復是個長期且復雜的過程。
五、富營養化防治對策
富營養化的防治可分別根據外源性營養物質和內源性營養物質來控制：
1.外源性營養物質輸入的控制。絕大多數水體富營養化主要是人為性富營養化造成的，即有外部氮磷物質輸入水體。如果減少或者截斷外部輸入的營養物質，就使水體失去了營養物質富集的可能性。所以，首先最為重要的是從外源性營養物質的輸入入手，盡量減少或切斷營養物質的來源。這就必須找出該水體的人為排放源，控制排放源的污水排放量，監測排入水體的廢水和污水中的氮、磷濃度，計算出年排放的氮、磷總量，為實施控制外源性營養物質的措施提供可靠的科學依據。在城市污水方面，應大力提倡不含磷的洗滌劑，從而減少外源性物質向內源性物質轉變的可能性。許多國家都出臺了禁止或限制含磷洗滌劑的政策，我國在部分城市也有類似措施。
2.內源性營養物質的控制。上文已經提到過，進入諸如湖泊，河流等水體的營養物質，在水體分布中是十分復雜的。營養物質在進入水體以后，大致被分為三種狀態：被水中的藻類吸收，成為水生植物的一部分;也可能被湖泊河流等的底泥積聚，被水生植物的根部固定，或由不溶性鐵鹽的保護層固定，在缺氧的條件下又被重新釋放至水中;或者氮磷營養物質直接進入水體溶解與水中。由上述可知，減少內源性營養物負荷，有效地控制湖泊內部磷富集，應視以上三種不同情況，采用不同的方法。
大致分為物理方法，化學方法和生物修復三種：
(1)物理方法。主要針對底泥中聚集物的工程性措施，包括挖掘底泥沉積物、進行水體深層曝氣、注水沖稀以及在底泥表面敷設塑料等。挖掘底泥，可減少以至消除潛在性內部污染源;深層曝氣，可定期或不定期采取人為湖底深層曝氣而補充氧，使水與底泥界面之間不出現厭氧層，經常保持有氧狀態，有利于抑制底泥磷釋放。此外，在有條件的地方，用含磷和氮濃度低的水注入湖泊，可起到稀釋營養物質濃度的作用。物理方法的缺點是成本高、不經濟，不能從根本上排除營養成分對藻類的刺激作用。比如曝氣增氧設備，要求動力大、費用高，對小水體比較有效;在水資源緊缺狀況下，大量引水沖刷不可取;收藻設備受動力和活動范圍的影響較大;底泥疏浚可能由于提高水中的有效氮磷濃度而利于藻類的增殖等。
(2)化學方法。這是一類包括凝聚沉降和用化學藥劑殺藻的方法，例如有許多種陽離子可以使磷有效地從水溶液中沉淀出來，其中最有價值的是價格比較便宜的鐵、鋁和鈣，它們都能與磷酸鹽生成不溶性沉淀物而沉降下來。在化學法中，還有一種方法是用殺藻劑殺死藻類。這種方法適合于水華盈湖的水體。殺藻劑將藻殺死后，水藻腐爛分解仍舊會釋放出磷，因此，應該將被殺死的藻類及時撈出，或者再投加適當的化學藥品，將藻類腐爛分解釋放出的磷酸鹽沉降。在實際運用中，仍發現化學方法有其不足之處。北京在城市河湖水防治中發現，使用化學制劑除藻，向水中引入新的化學成分，有些不僅對藻類有抑制性，對其他生物也存在毒性。治理微囊藻水華的方法，多用硫酸銅等藥物清殺，但在生產實踐中發現有時候并不理想，往往在清殺之后，微囊藻水華照樣大量出現。此外，現階段的清殺藥物對藻類并無選擇性，在殺死微囊藻水華的同時，也殺死了其他藻類，污染了水體。實驗表明，硫酸銅的毒性與很多環境因子有關，其毒性隨水溫的提高而增加，在35℃以上時很容易導致魚類死亡，使用上存在一定的安全隱患。另外，對大型和具有流動性的水體來說，使用殺藻劑的工作量大，費用較高，效果難以保證;一旦殺藻劑被分解或被稀釋，藻類很快會大量繁殖，形成惡性循環。
(3)生物性措施。利用水生生物吸收利用氮、磷元素進行代謝活動以去除水體中氮、磷營養物質，并抑制藻類過量繁殖，建立生態平衡系統，如采用景觀生態浮床種植美人蕉、插種水葫蘆、安裝生物柵等。目前，有些國家開始試驗用大型水生植物污水處理系統凈化富營養化的水體。大型水生植物包括鳳眼蓮、蘆葦、狹葉香蒲、加拿大海羅地、多穗尾藻、麗藻、破銅錢等許多種類，可根據不同的氣候條件和污染物的性質進行適宜的選栽。水生植物凈化水體的特點是以大型水生植物為主體，植物和根區微生物共生，產生協同效應，凈化污水。經過植物直接吸收、微生物轉化、物理吸附和沉降作用除去氮、磷和懸浮顆粒，同時對重金屬分子也有降解效果。水生植物一般生長快，因其莖葉中吸收有大量的氮磷元素，所以收割后經處理可作為燃料、飼料，或經發酵產生沼氣，具有其獨特的經濟效應。這是目前國內外治理湖泊水體富營養化的重要措施。
此外，還有養魚除藻等措施。例如，近年來，有些國家采用生物控制的措施控制水體富營養化，也收到了比較明顯的效果。例如德國近年來采用了生物控制，成功地改善了一個人工湖泊(平均水深7米)的水質。其辦法是在湖中每年投放食肉類魚種如狗魚、鱸魚去吞食吃浮游動物的小魚，幾年之后這種小魚顯著減少，而浮游動物(如水蚤類)增加了，從而使作為其食料的浮游植物量減少，整個水體的透明度隨之提高，細菌減少，氧氣平衡的水深分布狀況改善。但也發現，浮游植物種群有所改變，藍綠藻生長量比例增高，因為它們不能被浮游動物捕食，為此可以放鰱魚來控制這種藻類的生長。
隨著水體富營養化的日益嚴重，單一的防治對策很難解決問題，多種處理方法的聯合將成為水體富營養化防治的發展趨勢。
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