湖泊富营养化及控制对策研究

环境与可持续发展　２０ｏ８年第６　ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴＡＮＤ＝：：：：ＳＵＳ：：：　—ＴＡＩＮＡＢＬＥＤＥ　ＶＥＬＯ．—：：：：：：：：：＝：＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝——．．。——．—．，．Ｐ．　ＭＥＮＴＮｏ．６，２００８　湖泊富营养化及控制对策研究　张莉　（１．山东大学环境科学与工程学院，２５０１００；２．德州市环境保护监测中心站，２５３０３４）　【摘要】我国是一个多湖泊的国家，湖泊水质直接影响整体水质状况。目前，许多湖泊已处于严　重富营养化状态。本文简要阐述了富营养化的危害、成因，并提出外源、内源一起控制的防治对策。　【关键词】湖泊；富营养化；控制　中图分类号：ＸＳ２４　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７３—２８８Ｘ｛２ＯＯ８）０６—００６２—０３　近年来随着工农业的发展，大量氮磷等物质不断　排入湖泊引河内，使得湖泊的富营养化趋势日益严重，　１富营养化定义　大量鱼虾死亡，不仅影响了湖泊的观赏价值，而且给　富营养化（ｅｕｔｒｏｐｈｉｃａｔｉｏｎ）是指在人类活动的影响　水产养殖者带来很大损失。作者通过对我国２００多个大　下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊等缓　小湖泊的调查资料分析发现已达富营养化状态的湖泊　流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体透　占调查总数的６ｏ％以上。由此可见，如何控制湖泊富　明度和溶解氧下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量　营养化进程已成为我国面临的重大课题。　死亡，水体生态系统和水功能受到阻碍和破坏的现象。　廉、原料产品便宜等资本优势，制定我国本土化发展　等法律约束，难以对净化槽设计、制造和维护管理等　战略，加强与中方科技合作。　实施科学有效的监控管理，更无权威而统一的检测和　２．３净化槽推广应用的机制建设［　性能评价手段。多数生产厂家设计、研究、检测化验　２．３．１建立法规体系　力量较弱，致使生产随意性大，很难保证出厂产品的　我国尚未建立起针对分散源治理的法规体系。目　质量，使用缺乏监督，忽视技术参数的科学性和合理　前中国生产的分散型污水处理装置基本上以去除有机　性，影响了净化槽等分散型污水处理装置的推广应用。　物为主，国家环境政策中对敏感区域，如水库、湖泊　构建一整套净化槽的管理制度将是我国政府急需开展　和富营养化河流等的污水处理制定更严格氮磷标准，　的重要工作。　将有助于净化槽的推广应用。　２．３．２制定财政扶持政策　一　参考文献　在我国城市污水处理系统中，城市污水处理厂及　ｌ闵毅梅．太湖水环境修复示范项目正式启动［Ｎ］，新华日报，　其污水管网系统的建设由中央、地方财政投资，排污　２００１年３月２２日第一版．　单位支付接入管网的费用，污水处理和维护管理的费　２向连城．中国分散型污水处理系统的现状及发展［ｃ］．中国水环　用一方面向用户收费，一方面由地方政府补贴。目前　境污染控制与生态修复技术高级研讨会论文集．２００５：３９２～３９７．　我国政府未将净化槽的开发建设同等于集中式污水处　３高度处理净化槽结构设计与维护管理指南［Ｍ］．中国环境科学出　理厂，列入基础设施建设，因而缺乏针对分散型生活　版社，２ＯＯ７：２９～３０．　污水处理设施的财政补贴措施。净化槽等分散型污水　４阂毅梅．日本净化槽技术在中国的推广前景［Ｊ］．污染防治技术，　２００３．１６（４）：７４～７５．　处理装置的安装基本出自于自愿的原则，建设、运行　和维护管理等所有费用均由用户承担。借鉴日本政府　对净化槽安装使用方面的财政措施将促进净化槽在我　资助项目：日本ＯＤＡ技术援助项目，江苏省２００３年国际科　国的推广应用。　技合作项目　２．３．３构建管理制度　作者简介：闵毅梅（１９６６一），女，江苏淮安人，高级工程师，　我国分散型污水处理装置的开发处于发展阶段，　系统工程专业博士研究生，研究方向为环境经济。　缺乏类似于日本《净化槽建筑基准法》、《净化槽法》　张莉等：湖泊富营养化及控制对策研究　・６３・　目前判断湖泊富营养化一般采用的指标是：总氮　在城市的处理率不到３０％，而小城市和农村几乎没有　处理设施。　３．２面污染源　含量大于０．３，ｗＪＬ，总磷含量大于０．０２５ｒｎｇ／Ｌ，透明度　小于２．５ｍ，叶绿素ａ含量大于０．０１ｍｇ／Ｌ。　２富营养化的危害　富营养化严重影响水体水质，造成水体透明度降　低，使得阳光难以穿透水层，从而影响水中植物的光　合作用，造成溶解氧的过饱和状态。溶解氧的过饱和　面污染源主要包括地表径流、水体养殖投饵、水　面娱乐活动废弃物和水土流失。总磷主要来源是水土　流失及地表径流。总氮主要来源是农业、畜牧业等排　放的废水。　３．２．１农药化肥的施用　以及水中溶解氧少，都对水生动物有害，造成鱼类大　量死亡。同时，因为水体富营养化，水体表面生长着　为促进植物生长，提高农产品的产量，人们常施　用较多的氮肥和磷肥，它们极易在降雨或灌溉时发生　以蓝藻、绿藻为优势种的大量水藻，形成一层“绿色　浮渣”，致使底层堆积的有机物质在厌氧条件分解产生　有害气体，浮游生物产生生物毒素，这些也会对鱼类　造成危害。因富营养化水中含有硝酸盐和亚硝酸盐，　人畜长期饮用这些物质含量超标的水，也会中毒致病。　３富营养化成因　影响湖泊富营养化的因素是多方面的。最主要因　素可以归纳为三个方面：①总磷、总氮等营养盐相对　比较充足；②缓慢的水流流态；③适宜的温度条件。　对于湖泊来说温度和水流流态是大气候形成的自然结　果。只有氮磷等营养盐的浓度对湖泊富营养化起主要　制约作用。　引起湖泊氮磷浓度升高的污染源类型可分为外源　和内源两种。外源氮磷主要通过点污染源和面污染源　进入水体。而内源氮磷即湖泊底泥、水生动植物新陈　代谢分解等也是导致富营养化不可忽视的潜在二次污　染源。　３．１点污染源　点源主要指通过排放口或管道排放污染物的污染　源。包括来自食品加工、肥料、皮革、纤维和制药等　行业的工业废水。这类废水中的氮磷含量都相当高。　即使经过二级污水处理，仍残存大量氮磷物质。在地　面水环境质量标准中，就ｒｒＰ而言，同样的三类水标　准，河道中的标准浓度值为≤０．１ｍｇ／Ｌ，湖泊中的标准　浓度值为≤０．０２５ｍｇ／Ｌ，河道中三类水标准浓度值比湖　泊的相应标准浓度值高四倍。即使在河道中通过污染　源治理，水体浓度达到三类水标准浓度值，流入湖泊　以后，也超过了湖泊的四类水水质标准浓度值，更何　况，在对河道进行的污染源治理过程中，目前我国通　常仅将有机污染指标ＣＯＤ和氨氮作为河道水质控制指　标，很少考虑到控制营养盐如１１Ｐ浓度。　生活污水对湖泊富营养化的贡献不可忽视，其中　人类的排泄物、合成洗涤剂、食物残渣等均含有大量　的磷；食物中蛋白质代谢的废弃物含有有机氮和氨态　氮。据估算，我国人均排出的磷为１　ｇ／ｄ左右，氮废弃　物为１６ｇ／ｄ，消耗的洗衣粉中的磷为０．２１　ｄ。生活污水　流失。氮磷营养物的流失方式有：（１）随地表径流进　入地面水体中；（２）下渗形成亚表面流（壤中流），通　过土壤进行横向运动，然后排人地表水体中；（３）通　过土壤层下渗到地下水中。近年来的研究表明，磷能　以溶解或吸附于土壤上的颗粒态形式通过土壤微孔结　构运动下渗至亚表面流中，然后进入湖泊，而氮（硝　酸盐氮）的渗透能力较强，能够下渗到地下水中污染　地下水。氮和磷在被土壤吸附与解吸过程中，其中一　部分溶解于水中，另一部分则继续保持吸附态，在运　动中甚至会随土壤颗粒沉积下来，成为湖泊沉积物的　一部分。　３．２．２地表径流　畜牧养殖、过量施用农肥会使粪便随地表径流进　入湖泊引河从而污染湖？白。当降雨产生地表径流时，　植被覆盖的破坏会加剧土壤、粪便的侵蚀，致使更多　的营养物流失，加重污染。燃料燃烧时，氮元素以氨　氮化合物的形式进入空气，然后随雨雪降落在土壤或　水体表面，污染地表水源。　３．２．３水体人工养殖　随着养殖业的发展，向湖中投放的饵料及鱼类的　排泄物增加了水体和底质中营养物质的浓度，使得网　箱周围氮磷含量增加，水体透明度、溶解氧减少，浮　游植物、浮游动物和底栖动物生物量增加，大大加快　了湖泊富营养化进程。　３．２．４旅游带来的污染　湖泊旅游产生大量的生活垃圾、粪便及污水，不　经处理直接排入湖泊，也增加了湖泊的富营养化程度。　３．３内源污染源　当湖？自的外源营养盐受到控制以后，由于底泥中　营养盐内负荷的存在与释放，湖泊仍然可以发生富营　养化。底泥是湖泊的主要污染内源，也是污染物的蓄　积库。来自各种途径的营养盐，经过一系列湖泊物理、　化学及生物化学作用，其中的一部分或大部分沉积到　湖泊的底部，成为湖？白营养盐的内负荷。湖泊发生富　营养化后，其底泥中蓄积了大量的营养盐。在湖泊环　境发生变化时（如入湖营养盐负荷量减少或完全截污　后），底泥中的营养盐会逐步释放出来，补充湖水中的　・６４・　营养盐，使湖泊中的氮磷浓度达到平衡状态。　４富营养化防治对策　富营养化的防治是水污染处理中最为复杂和困难　的问题。这是因为：①污染源的复杂性，导致水质富　营养化的氮、磷营养物质，既有天然源，又有人为源；　既有外源性，又有内源性，给控制污染源带来了困难；　②营养物质去除的高难度，至今还没有任何单一的生　物学、化学和物理措施能够彻底去除废水中的氮、磷　营养物质。通常的二级生化处理方法只能去除３０％～　５０％的氮、磷。富营养化问题的解决主要依赖于源头　控制。　４．１控制外源性营养物输入　控制人为的污染源，减少或阻断从外部输入的营　养物质。　４．１．１控制上游地区点源污染　对于工矿企业外排废水，通过污水处理系统的非　曝气区形成缺氧和厌氧环境，或通过控制充氧量与运　行条件形成硝化／反硝化、除磷所需的环境，从而达到　脱氮除磷的目的。包括Ａ２，Ｏ处理系统、多级氧化沟等　生物处理工艺、生物硝化一反硝化与化学沉淀除磷相　结合的工艺、生物塘处理系统等。对于化工企业、化　肥厂、食品加工企业等含氮污染企业的废水治理，应　加强氮的去除，可选择氨吹脱法、折点加氯法、离子　交换法、生物胶氮法等。对含磷工业则应加强磷的去　除，可选择混凝沉淀法、晶析除磷法、生物与化学并　用法、厌氧一好氧法、Ｐｈｏｓｔｒｉｐ系统等。　４．１．２控制上游地区面源污染　（１）减少农业面源污染量。即改进施肥方式，限　制肥料的施人及施肥时间，减少化肥、农药的施用量，　推广新型复合肥和缓效肥料，合理科学处理养殖场畜　禽粪便等。减少湖泊流域污水流入量，即采取节水灌　溉技术，减少农田排水，减少地表径流和地下渗漏量。　（２）利用无磷或低磷合成洗衣粉和肥皂，从源头　上减少含磷生活污水的排放。湖泊周围的城镇，必须　兴建生活污水处理设施。超过１万人的应兴建小型的　生活污水处理系统，１万人以下分散居住的农村人口应　大力推广净化槽技术或在入湖河道修建氧化塘。　（３）增加上游地区植被覆盖率，加强水土保持，　减少水土流失，将大大减轻中下游地区的营养物质输　入负荷。　４．２减少内源性营养物质负荷　主要方法有工程性措施、化学方法、生物性措施　等。工程性措施包括挖掘底泥沉积物、进行水体深层　曝气、注水冲稀以及在底泥表面铺设塑料等。挖掘底　泥可减少以至消除潜在性内部污染源；定期或不定期　环境与可持续发展２００８年第６期　采取人为湖底深层曝气以补充氧，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　泥磷释放。此外，可通过引进新鲜水，调节湖泊出入　水量，加速湖泊换水周期，稀释营养物浓度。控制湖　泊富营养化的化学方法包括凝聚沉降和化学药剂杀藻　等。例如有许多阳离子可以使磷有效地从水溶液中沉　淀出来，其中最有价值的是价格比较便宜的铁、铝和　钙，它们都能与磷酸盐生成不溶性沉淀物而沉降下来。　生物性措施是利用水生生物吸收利用氮磷元素进行代　谢活动，以去除水中的氮磷营养物质。如根据不同的　气候条件和污染物的性质选栽水生植物凤眼莲、芦苇、　狭叶香蒲、加拿大海罗地、多穗尾藻、丽藻、破铜钱　等建造人工湿地生态系统，净化富营养化的水体。经　过植物直接吸收、微生物转化、物理吸附和沉降作用　除去氮磷、悬浮颗粒，同时对重金属分子也有降解效　果。水生植物一般生长快，收割后经处理可作为燃料、　饲料，或经发酵产沼气等。　总之，只有从外源和内源一起控制才能从根本上　解决湖泊的富营养化。　参考文献　１黄文钰，吴延根，舒金华．中国主要湖　自水库的水环境问题与防　治建议［Ｊ］．湖泊科学．１９９８，１０（３）：８３～９０．　２缪锦来，石红旗，李光友等．赤潮灾害的发展趋势、防治技术及　其研究进展［Ｊ］．安全与环境学报．２ＯＯ２，２（３）：４０～４４．　３金相灿主编．湖泊富营养化控制和管理技术［Ｍ］．北京：化学工　业出版社．２００１，５０～５１．　４丁长春，王兆群，丁清波．水体富营养化污染现状及防治（Ｊ］．　甘肃环境研究与监测，２００１，１４（２）：１１２～１１３．　５谢雄飞，肖锦．水体富营养化问题评述（Ｊ］．四川环境，２０００，　ｌ９（２）：２２～２５．　６郑亚西，王关民．湖（库）水体富营养化综合防治对策［Ｊ］．重　庆环境科学，２００１，２３（４）：３０～３５．　７徐翠莲．城市生活污水生物脱氮技术［Ｊ］．福建环境，１９９８，１０　（３）：１６～２２．　作者简介：张莉（１９７７一），山东微山人，工程师，工程硕士　研究生，主要从事环境监测与质量控制工作。　◆　◆　，　！　◆　◆　，　◆　◆　◆