1、蚌埠學院畢業設計（論文）水體富營養化成因及對策中文摘要2英文摘要21弓I言32水體富營養化及其污染物的來源32.1 水體富營養化32.2 水體污染物的來源32.2.1 非點源污染32.2.2 點源污染52.2.3 內源污染63水體富營養化的危害及對策63.1 水體富營養化的危害63.2 水體富營養化的對策73.2.1 控制外源性營養物質輸入73.2.2 重點控制農業面源污染73.2.3 加強治理工業廢水和生活污83.2.4 減少內源性營養物質負荷83.3 防治主要的方法有83.3.1 工程性措施83.3.2 化學方法93.3.3 生物性措施94小結10參考文獻11水體富營養化成因及對策摘要：從

2、外源（面源和點源）和內源的角度分析了導致水體富營養化營養的來源，水體富營養化營養的危害，并根據不同污染源提出了具有針對性的對策。關鍵詞：富營養化、污染物來源、危害、對策。CauseandCountermeasuresofEutrophicationAbstract：Fromoutsidesource(pointsourceandpointsource)andendogenouspointofviewofnutritionthatledtothesourceofeutrophication,nutrienteutrophicationhazards,andpresentedaccordingto

3、differentsourceswiththetargetedresponse.Keywords：Eutrophication,pollutionsources,hazardsandsolutions.水體富營養化成因及對策1引言水是人類地球上一個非常重要的介質，它是環境中能量和物質自然循環的載體和必要條件，也是地球生命的基礎。由于自然環境的改變和人為頻繁的活動而導致海洋、湖泊、河流、水庫等儲蓄水體中富營養化的發生，是當今世界水污染治理的難題，已成為全球最重要的環境問題之一。全球約有75犯上的封閉型水體存在富營養化問題。因此，探討和研究水體富營養化的污染源及防治措施具有重要的現實意義和實用價值

4、，為控制水體富營養化現象的產生和蔓延提供依據。2水體富營養化及其污染物的來源2.1 水體富營養化水體富營養化(eutrophication)是指在人類活動的影響下，生物所需的氮、磷等營養物質大量進入湖泊、河口、海灣等緩流水體，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水質惡化，魚類及其他生物大量死亡的現象。在自然條件下，湖泊也會從貧營養狀態過渡到富營養狀態，不過這種自然過程非常緩慢。而人為排放含營養物質的工業廢水和生活污水所引起的水體富營養化則可以在短時間內出現。水體出現富營養化現象時，浮游藻類大量繁殖，形成水華。因占優勢的浮游藻類的顏色不同，水面往往呈現藍色、紅色、棕色、乳白色等。這

5、種現象在海洋中則叫做赤潮或紅潮。根據美國環保局的評價標準，水體總磷2025g/L,葉綠素a10g/L,透明度2.0m,深水溶解氧小于飽和溶氧量10%的湖泊可判斷為富營養化水體。2.2 水體污染物的來源形成水體富營養化的污染物主要來源于面源（非點源污染）如農業施肥中農田滲漏水、家禽畜養殖污水、塘河水產養殖中過量施肥、大氣沉降的塵埃及其生活污水、工業廢水等進入水體中的氮、磷和礦質鹽類，由于工農業的快速發展，過量的外源營養物質經人為的、自然的輸入，打破了水體營養物質循環的平衡，導致氮磷營養過剩，富營養化現象頻繁發。2.2.1 非點源污染可溶性營養物或固體污染物在降水和徑流沖刷的動力作用下，匯人湖泊的

6、地表水體而引起的污染。與點源污染相比，非點源污染負荷的時空差異性更大，污染物及排放途徑具有不確定性，水體運行過程較復雜，污染嚴重。Boers.P.C.M研究指，非點源污染是導致地表水污染的主要原因，其中又以農業非點源污染貢獻率最大，如荷蘭農田排放中的氮、磷污染負荷分別占6。口5。（1）農田超量施肥：中國農村統計年鑒資料顯示，我國農業生產中的化肥投入由19491999年逐年迅速增加，食產量于1994著化肥用量的增加而趨于平穩或下降趨勢。目前我國已成為世界最大的化肥生產國和消費國，如1999肥總量3251萬t（純N）,肥施用量達4124.3萬t,1978年（884.0萬t）增長了78.6%。按當年

7、農作物播種面積計算，耕地平均化肥施用量達262.4kg/hm2,世界化肥平均用量（105.0kg/hm2）的2.5倍。我國化肥的有效利用率很低，據統計氮肥平均利用率為30%-35%磷肥10%20%用的氮、磷極易在降雨或灌溉時產生流失，氮磷及其無機鹽類可隨地表徑流進入地面水或下滲，通過地表側向運動排人湖泊中，這是導致地表水富營養化的直接原因。據對太湖污染源的調查，來自農業面源污染的總氮排放量達27679.4t,該地區總氮排放量的36.1%,其中化肥流失占農村污染源的58.5%;在滇池來自農田地表徑流的氮、磷含量分別占水體有機物總量的53%口42%美國對非點源污染進行的鑒別和測量，發現農業是主要的

8、非點狀污染源，農田徑流使全美64%勺河流和57%!泊受到污染。(2)禽畜、水產養殖：些畜牧業發達和集約化禽畜養殖地區，畜、禽排泄物中含有大量的營養物質，這些排泄物極易隨地表徑流、亞表面流流人江、河、湖而污染水體。海市環保局開展的“黃浦江水環境綜合整治研究”對上游面源污染進行的調查結果表明，黃浦江流域每年畜禽糞便的C0DBODTNTP的污染負荷量分別為68555t、22152t、34115t和3132t,畜禽糞便造成的環境污染占黃浦江上游污染總負荷量的36%而居民生活、農業、鄉鎮工業和餐飲業的污染負荷分別為33.8%、19.2%、6.0%和4.4%。近年來湖泊、水庫等大水面養殖的快速發展，池塘高

9、產技術和大水面優越的生態條件相結合發展“三網”養殖，這些養殖新技術雖然提高了水產品的質量和數量，但也加速了湖泊水庫富營養化的進程。美國網箱養虹醇餌料中僅有24.7%的氮和30.0%的磷被鞋體吸收利用，而74.3%氮和70%勺磷被直接排入水體，水產養殖中的殘餌、殘骸和排泄物在水體中分解并消耗溶解氧，使水體中溶解氧減少，含氮分解產物大量增加，水體自凈能力降低，導致水體富營養化或水質惡化。(3)街道、礦區的沖刷：我國大中型城市的街道路面大部分夯實成為不透水地面，使得人類活動中產生的生活垃圾、活污水及某些工業廢水所攜帶的氮、磷營養鹽隨雨水形成地表徑流，通過排水渠道或直接引入江湖，造成地表水污染。美國環

10、保局把城市地表徑流列為導致全美河流和湖泊污染的第三大污染源。在磷礦區，人為活動破壞了原有的土壤結構和植被類型而使土壤表層裸露，降雨使散落在礦區的礦渣、磷酸鹽等污染物隨地表徑流進入湖泊、江河和水庫。(4)大氣沉降：工業化大都市的迅速崛起，使得工業燃燒的煙灰顆粒隨著氣層的凝固于大氣層中，這些有害塵粒隨著大氣沉降并通過降雨或降塵的途徑進入水體，農業系統中因施肥造成的氨氮逸出也是大氣沉降的一個重要來源。日本農業所供給的氮磷，因大氣沉降分別達到300kg/km2.d和0.1kg/km2.d。1998年和1999年上半年，因雨引起地表徑流帶人太湖水體中的TNP0可口CO虧染物的總量占太湖同期人湖TNP0可

11、口CODMA別為9.8%15.5%、1.9%2.2%?口3.5%6.0%。2.2.2 點源污染點源污染是污染物通過排放口，直接或經渠道排入水體的污染，其含量可以直接監測，污染物主要是含有氮、磷以及有機物的城市工業廢水和生活污水。(1)工業廢水：富營養化水體中含有的氮磷，較大一部分來自工業廢水，鋼鐵、化工、制藥、造紙、印染等行業的廢水中，氮和磷的含量相當高。工業生產中的廢水量大，化學成分復雜，且不易凈化，因工業排放的廢水逐年遞增，工業廢水中常規的污水二級處理對氮磷等可溶鹽類的去除率分別達20%-50%口40%尾水中氮磷等富營養成分極易引起水體中氮、磷源的污染，與促進水體富營養化臨界濃度值相比，則

12、遠高出一個數量級以上。2001年全國工業廢水排放量達201億t，湖泊、水庫中磷的80豚自于污水排放。（2）生活污水：生活污水是人們日常生活產生的雜排水，因其含有大量的氮磷營養鹽及細菌、病毒，易造成地表水與地下水的污染。具來源除了活污水的排放外，還有如公用事業等排出的污水，它是造成水體有機、生物污染的主要來源。從太湖流域的城鎮生活污水排放負荷來看，CODf42%TN占25%TP占60%僅對有機污染貢獻大，而對TP勺貢獻占第一位。世界經濟合作與發展組織（OECD）研究指出，在城市生活污水中有50%勺磷來自合成洗滌劑的使用。我國人均人生活污水中的含磷量為11.1g/人.d,其中使合成洗滌劑排放的磷約

13、占40%,隨著生活水平的日益提高，合成洗滌劑的用量將不斷增大。我國目前居民使用的洗衣粉中，大多含有17%勺三聚磷酸鈉，洗滌污水流淌是河、湖水域中磷的來源之一。例如我國南方水網地區一些湖叉河道中從農田流入的大量的氮促進了水花生、水的產、水浮蓮、鴨草等浮水植物的大量繁殖，致使有些河段影響航運。在這些水生植物死亡后，細菌將其分解，從而使其所在水體中增加了有機物，導致其進一步耗氧，使大批魚類死亡。最近，美國的有關研究部門發現，含有尿素、氨氮為主要氮形態的生活污水和人畜糞便，排入水體后會使正常的氮循環變成“短路循環”，即尿素和氨氮的大量排入，破壞了正常的氮、磷比例，并且導致在這一水域生存的浮游植物群落完

14、全改變，原來正常的浮游植物群落是由硅藻、鞭毛蟲和腰鞭蟲組成的，而這些種群幾乎完全被藍藻、紅藻和小的鞭毛蟲類（Nannochloris屬，Stichococcus屬）所取代。據有關資料說明，在過去的15年內地表水的磷酸鹽含量增加了25倍，在美國進入水體的磷酸鹽有60%是來自城市污水。在城市污水中磷酸鹽的主要來源是洗滌劑，它除了引起水體富營養化以外，還使許多水體產生大量泡沫。水體中過量的磷一方面來自外來的工業廢水和生活污水。另方面還有其內源作用，即水體中的底泥在還原狀態下會釋放磷酸鹽，從而增加磷的含量，特別是在一些因硝酸鹽引起的富營養化的湖泊中，由于城市污水的排入使之更加復雜化，會使該系統迅速惡化

15、，即使停止加入磷酸鹽，問題也不會解決。這是因為多年來在底部沉積了大量的富含磷酸鹽的沉淀物，它由于不溶性的鐵鹽保護層作用通常是不會參與混合的。但是，當底層水含氧量低而處于還原狀態時（通常在夏季分層時出現），保護層消失，從而使磷酸鹽釋入水中所致。2.2.3 內源污染沉積物（底泥）是湖泊營養鹽的重要蓄積庫，也是湖泊最主要的污染內源。來自多種途徑的營養鹽，經一系列物理的、化學的、生物化學的作用，絕大部分沉積到湖泊的底部,成為湖泊營養鹽的內負荷。底泥中的營養物經微生物厭氧菌的作用，以再懸浮、溶解的方式返回水體中，對太湖底泥的調查表明，湖底沉積物中每年向水體釋放的總氮和磷約占總負荷25%-35%表層底泥平

16、均含量為TN0.092%,TP0.006%西湖富營養化的一個重要原因是底泥厚達0.86項全湖年均釋放7.22t磷，相當于外源磷的兩倍。底泥中營養鹽的大量釋放可在湖灣區引發“湖泛”，構成水源的二次污染，在枯水期或高溫晴好天氣，底泥發生強烈生化反應，營養鹽釋放速度加快，伴有甲烷、硫化氫等有毒氣體逸出，河水變劣并產生惡臭，藻類大量繁殖，嚴重污染水源，旅游景觀和自然資源遭受嚴重破壞。3水體富營養化的危害及對策3.1 水體富營養化的危害富營養化會影響水體的水質，會造成水的透明度降低，使得陽光難以穿透水層，從而影響水中植物的光合作用，可能造成溶解氧的過飽和狀態。溶解氧的過飽和以及水中溶解氧少，都對水生動物

17、有害，造成魚類大量死亡。同時，因為水體富營養化，水體表面生長著以藍藻、綠藻為優勢種的大量水藻，形成一層“綠色浮渣”，致使底層堆積的有機物質在厭氧條件分解產生的有害氣體和一些浮游生物產生的生物毒素也會傷害魚類。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。在形成“綠色浮渣”后，水下的藻類會因照射不到陽光而呼吸水內氧氣，不能進行光合作用。水內氧氣會逐漸減少，水內生物也會因氧氣不足而死亡。死去的藻類和生物又會在水內進行氧化作用，這時水體也會變得很臭，水資源也會被污染的不可再用。隨著人類活動的不斷增加，水體污染日趨嚴重。我國主要湖泊中，因氮、磷污染而導致富

18、營養化所占統計湖泊的56%：多。可以將氮磷營養污染引起水體富營養化的主要危害歸納為：干擾了水體正常的溶解氧平衡，并進一步使水質惡化；降低了供水質量，增加水處理負擔，從而使水廠不能正常運轉，嚴重時危害人體健康；影響漁業等生物資源的利用，使水體經濟價值降低；使水體感官性狀惡化，污染居住環境，喪失了水體美學價值；破壞了水體生態平衡，導致水生生物的穩定性和多樣性降低。由此可見防止水體氮磷污染對社會經濟持續協調發展以及對人類自身的和諧生存至關重要。3.2 水體富營養化的對策1990年中科院對我國24條主要湖泊、水庫營養狀態進行的評價和預測結果顯示：目前我國24條主要湖泊中，除洱海和邛海尚處于貧營養以外，

19、其他湖泊均已達到中營養或富營養化，到21世紀末，富營養化將有進一步加重的趨勢，貧營養及中營養的湖泊將由現在的8條減到2條，其余全部處于富營養或重營養狀態。富營養化的防治是水污染處理中最為復雜和困難的問題。這是因為：污染源的復雜性，導致水質富營養化的氮、磷營養物質，既有天然源，又有人為源；既有外源性，又有內源性。這就給控制污染源帶來了困難；營養物質去除的高難度，至今還沒有任何單一的生物學、化學和物理措施能夠徹底去除廢水的氮、磷營養物質。通常的二級生化處理方法只能去除30%-50崛氮、磷。因此水體富營養化防治是一項十分重要而又迫切的任務。3.2.1 控制外源性營養物質輸入水體富營養化的根本原因是外

20、界營養性物質的輸入，要從根本上控制并消除水體富營養化，應著重減少或切斷外源營養物的輸入。具體措施根據污染途徑來源的3.2.2 重點控制農業面源污染綜合治理農業面源污染引起的農田水質及其河流水體污染的文獻有諸多報道。筆者認為：農業非點源污染控制應從改進農業生產耕作布局、合理灌溉、合理施肥、平衡施肥、數字農作技術等人手。加強農業環保宣傳教育，普及環境科學和環保法律知識，制定完善的保護農業環境法規，使得農業環保意識法制化、規范化和科學化管理。充分考慮土壤的特征和農作物的生長狀況，根據作物對養分的需求量和需求季節安排施肥量、施肥時間和施肥方式，提高作物對養分的吸收，減少農田養分流失。多施有機肥，有機、

21、無機肥配合使用，大力推廣測土配方施肥技術。建設節水灌溉工程，實施節水灌溉不僅可以提高水資源利用率，緩解水資源的供需矛盾，還可以減少非點源污染。研究發現，灌溉方式與養分、農藥流失密切相關，當水田灌溉用量減少31%-36%寸，地表排水量減少78%-90%氮負荷減少76%-80%滲漏水氮負荷減少34%-40%而作物減產僅6.7%8.1%。努力建設農田生態系統，比如建立林地草地以緩沖防護帶，完善樹籬、植物籬、溝渠網絡系統，大力推廣：稻-魚-萍、禽-魚-蚌、桑-蠶-魚的綜合模式等。通過綜合運用數字化技術，研究農作物生產等。通過綜合運用數字化技術，研究農作物生產系統中信息獲取、處理、管理和利用的關鍵技術及

22、應用，從而對農作系統過程的信息流實現全面的數字化表達和整合的農作管理系統。3.2.3 加強治理工業廢水和生活污水對來自城鎮建筑群的生活污水應修建與完善下水道系統以截流輸送到污水處理廠進行集中脫氮除磷；對來自零散分布的建筑物，與下水道距離較遠不可能送至城市污水廠的應修建如化糞池、地下土壤滲濾處理系統等，也可采用穩定塘或濕地處理系統；對生活污水中的洗滌劑應從產品改革著手，將磷系洗滌劑改為非磷系洗滌劑，從根本上削減磷的排放量而工業廢水應優先選擇的對策是，推行清潔生產及生產綠色產品，改進生產工藝，將污染消除于生產過程中；對需要外排的廢水，采取必要的脫氮除磷處理，達標后才能外排。3.2.4 減少內源性營

23、養物質負荷內源污染控制主要就污染沉積物中積累與釋放的營養物質驚醒控制，一是有意識地組織沉積物中污染物的釋放，二是消除污染沉積物。同時對內源污染的控制又應與外源污染結合進行綜合治理，可采用人工曝氣和底泥疏浚等工程措施，瑞典的Trumen湖，通過疏浚使湖水中的磷含量減少了90%平均生物量從75mg/L減少至10mg/L。3.3 防治主要的方法有3.3.1 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

24、放。止匕外，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。3.3.2 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。例如美國華盛頓州西部的長湖是一個富營養水體，1980年10月用向湖中投加鋁鹽的辦法來沉淀湖中的磷酸鹽。在投加鋁鹽后的第四年夏天，湖水中的磷濃度則由原來的65ug/L降到30ug/L,湖泊水質有較明顯的改善。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

25、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。3.3.3 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、磷營養物質的方法。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、產葦、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，收割后經處理可作為燃料、飼料，或經發酵產生沼氣。這是目前國內外治理湖泊水體富營養化的重要措施。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7米）的水質。其辦法是在湖中每年投放食肉類魚種如狗魚、鯨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