湖泊富營養(yǎng)化的危害及其修復(fù)技術(shù)

1、<p>　　湖泊富營養(yǎng)化的危害及其修復(fù)技術(shù)</p><p>　　摘 要：隨著國民經(jīng)濟(jì)和社會的快速發(fā)展，我國的生態(tài)環(huán)境卻是日益惡化。最新公布的《2010年中國環(huán)境狀況公報》顯示，我國湖泊（水庫）富營養(yǎng)化問題突出，而且湖泊富營養(yǎng)化造成的危害是嚴(yán)重、深遠(yuǎn)的，因此，對富營養(yǎng)化湖泊進(jìn)行修復(fù)已十分緊迫和必要。文章從物理、化學(xué)和生物-生態(tài)三個方面闡述了富營養(yǎng)化湖泊的修復(fù)技術(shù)，最后對富營養(yǎng)化湖泊修復(fù)技術(shù)的未來發(fā)展進(jìn)行了

2、展望。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：湖泊；富營養(yǎng)化；危害；必要性；修復(fù)技術(shù) </p><p>　　中圖分類號： K928.43 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： </p><p>　　湖泊是重要的國土資源，具有多種功能：調(diào)節(jié)河川徑流，提供農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)生產(chǎn)用水和飲用水水源，繁衍水生生物，溝通航運(yùn)，改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境以及開發(fā)礦產(chǎn)等，在國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中發(fā)揮著重要作用，同時，

3、湖泊及其流域是人類賴以生存的重要場所。但是，隨著滇池、太湖、巢湖等爆發(fā)藍(lán)藻危機(jī)，我國的湖泊富營養(yǎng)化問題日益嚴(yán)重，已到達(dá)不容小視的程度，中國環(huán)境保護(hù)部最新公布的《2010年中國環(huán)境狀況公報》顯示，我國湖泊（水庫）富營養(yǎng)化問題突出，26個國控重點(diǎn)湖泊（水庫）中，營養(yǎng)狀態(tài)為重度富營養(yǎng)的1個，中度富營養(yǎng)的2個，輕度富營養(yǎng)的11個，富營養(yǎng)化已經(jīng)成為普遍的水環(huán)境污染問題，嚴(yán)重影響到居民飲水、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)循環(huán)。 </p><p

4、>　　1 湖泊富營養(yǎng)化的危害 </p><p>　　湖泊富營養(yǎng)化是由于水體中過量的營養(yǎng)物質(zhì)積累，從而導(dǎo)致過高的生物生產(chǎn)力，同時伴隨水質(zhì)惡化、水體的生態(tài)變化，逐漸將水體轉(zhuǎn)化為濕地、沼澤，進(jìn)而喪失湖泊原有的功能，改變湖區(qū)的生態(tài)環(huán)境[1]。自然條件下湖泊富營養(yǎng)化是一個緩慢的過程，正是人類的活動加劇了該過程的發(fā)展，一旦發(fā)生湖泊富營養(yǎng)化，其造成的危害是嚴(yán)重且深遠(yuǎn)的。 </p><p>　　1.

5、1 危害水體生態(tài)系統(tǒng) </p><p>　　湖泊（水庫）藻類的過度繁殖降低了水體的透明度，阻擋光線到達(dá)更深水層，導(dǎo)致水體深層的植物大量死亡，底層生物量銳減，同時，藻類在光合作用過程中，消耗大量二氧化碳，造成水體pH異常升高，嚴(yán)重影響水體中其他生物的生理活動，導(dǎo)致生物群落結(jié)構(gòu)的改變。 </p><p>　　藻類大量死亡分解，水體溶解氧被大量消耗，水體形成還原狀態(tài)，生物分解產(chǎn)生大量甲烷、硫化氫

6、等有害氣體，系統(tǒng)內(nèi)部環(huán)境惡化。 </p><p>　　許多藻類生物分泌的藻毒素及死亡分解產(chǎn)生的有毒物質(zhì)可使水生動物生理失調(diào)或者死亡。密集的藻類及其胞外物質(zhì)可堵塞魚、蝦、貝及許多小型水生動物的呼吸和濾食器官，導(dǎo)致機(jī)械性窒息死亡。富營養(yǎng)化植物還競爭性消耗水體中的營養(yǎng)物質(zhì)，并分泌一些抑制其他生物生長的化學(xué)信息素，造成水體中生物量增加，種類數(shù)量減少，系統(tǒng)內(nèi)部的自我調(diào)節(jié)能力減弱。 </p><p>

7、　　由于富營養(yǎng)化生物的大量生長和繁殖，加速了水體中有機(jī)殘骸、排泄物及其它懸浮顆粒的沉積；水體變淺，功能衰退，加快了湖泊的消亡和水體沼澤化、陸地化的進(jìn)程，破壞了特定地區(qū)的生態(tài)平衡[1-3]。 </p><p>　　1.2 造成水體惡化，增加飲用水處理的難度，威脅人體健康 </p><p>　　在富營養(yǎng)化的湖泊，藻類大量繁殖，造成水質(zhì)惡化，給城市凈水工藝帶了許多難度，進(jìn)而影響了飲用水水質(zhì)，對人

8、體的健康構(gòu)成了一定的威脅。 </p><p>　　含藻水的pH值偏高，不利于混凝劑脫穩(wěn)[4]。大量藻類和水生微生物的孳生繁殖容易造成濾池堵塞，破壞正常生產(chǎn)運(yùn)行，而且微生物還會穿透濾池，在配水系統(tǒng)中繁殖造成配水系統(tǒng)不暢和堵塞，而且，藻類產(chǎn)生的微量有機(jī)物容易引起水中嗅味異常，這是常規(guī)水處理工藝難以去除的，迫使水廠進(jìn)行升級改造，提高了凈水成本[5]。 </p><p>　　在富營養(yǎng)化水中，藻類、

9、有機(jī)物和氨氮大量存在，使得混凝劑和消毒劑用量大大增加，提高了制水成本[6]，更增加了水體中消毒副產(chǎn)物的含量，飲用水安全性降低。 </p><p>　　1.3 損害湖泊的美學(xué)價值和經(jīng)濟(jì)價值 </p><p>　　水體富營養(yǎng)化的形成，使水體渾濁，透明度下降，水中帶有霉臭味，水體喪失了應(yīng)有的美學(xué)價值，隨之，水體的旅游價值、游泳價值和觀賞價值消失[3, 6, 7]。在富營養(yǎng)化水體中，藻類植物通過前

10、面已述的危害生態(tài)系統(tǒng)方式，對漁業(yè)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了長期的不利影響，使得漁業(yè)資源破壞，珍貴物種消失，水產(chǎn)品質(zhì)量下降，對漁業(yè)造成了巨大經(jīng)濟(jì)損失[3]。 </p><p>　　2 富營養(yǎng)化湖泊的水體修復(fù)技術(shù) </p><p>　　根據(jù)手段的不同，湖泊富營養(yǎng)化的修復(fù)技術(shù)分為三大類：物理修復(fù)技術(shù)、化學(xué)修復(fù)技術(shù)和生物-生態(tài)修復(fù)技術(shù)[8-10]。 </p><p>　　2.1 物理修

11、復(fù)技術(shù) </p><p>　　物理修復(fù)技術(shù)包括截污、人工曝氣、底泥疏浚、稀釋沖刷和機(jī)械撈藻等，這些措施可以單獨(dú)使用，也可以作為生物修復(fù)技術(shù)等的前置處理技術(shù)。 </p><p>　　2.1.1 深水曝氣 </p><p>　　深水曝氣的目的通常有三個：一是能夠達(dá)到不改變水體分層的狀態(tài)下提高溶解氧濃度，二是改善冷水魚類的生長環(huán)境和增加食物供給，三是通過改變底泥界面厭氧環(huán)

12、境為好氧狀態(tài)來降低內(nèi)源性磷的負(fù)荷，其他附帶的目的包括降低氨氮、鐵、錳等離子性物質(zhì)的濃度。 </p><p>　　從種類上來說，深水曝氣設(shè)備有三種：機(jī)械攪拌、注入純氧和注入空氣。 </p><p>　　2.1.2 底泥疏浚 </p><p>　　污染底泥是水體污染的潛在污染源，在水體環(huán)境發(fā)生變化時，底泥中的營養(yǎng)鹽會重新釋放出來進(jìn)入水體中，對于寬淺型湖體，底泥更是不可忽

13、視的重要污染源。因此，要解決湖泊富營養(yǎng)化問題，底泥疏浚是改善底泥營養(yǎng)物質(zhì)含量高的一種有效手段。 </p><p>　　2.1.3 稀釋沖刷 </p><p>　　稀釋和沖刷是湖泊修復(fù)較為常用和普遍的治理方法，稀釋沖刷的機(jī)理相當(dāng)于一個流動的或者連續(xù)的培養(yǎng)系統(tǒng)，當(dāng)含低濃度營養(yǎng)元素的水被注入系統(tǒng)中時，導(dǎo)致系統(tǒng)營養(yǎng)物質(zhì)濃度降低，相應(yīng)，藻類生物量也會隨之開始下降；同時，營養(yǎng)元素和藻類能夠以更加快的速

14、度被置換或者沖洗出水體。就局部而言，稀釋沖刷是解決水體富營養(yǎng)化相對簡單、易行和代價較低的方法，如杭州西湖自錢塘江引水后對延緩水體富營養(yǎng)化發(fā)揮了一定的作用[11]。 </p><p>　　2.2 化學(xué)修復(fù)技術(shù) </p><p>　　化學(xué)修復(fù)技術(shù)主要包括凝聚沉淀和化學(xué)殺藻兩種方法。對于凝聚沉淀，通過投加化學(xué)試劑使得營養(yǎng)物質(zhì)生成沉淀而降解，如投加鐵鹽或者鋁鹽促進(jìn)磷的沉淀。使用化學(xué)殺藻劑殺藻效果較

15、好，但是成本較高，會受時效、大水域、水體流動性的局限，而且藻類被殺死后，水藻腐爛分解仍舊釋放出磷，易造成二次污染，尤其是大規(guī)模人工合成物的使用可能會給環(huán)境帶來負(fù)面影響，應(yīng)慎重使用。對于殺死的藻類應(yīng)及時撈出，或者再投加適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)藥劑，將藻類腐爛分解釋放的磷酸鹽沉降[12]。 </p><p>　　2.3 生物-生態(tài)修復(fù)技術(shù) </p><p>　　生物-生態(tài)修復(fù)技術(shù)主要從微生物、水生植物和生態(tài)

16、系統(tǒng)三個層次對水體進(jìn)行修復(fù)。國內(nèi)外關(guān)于湖泊富營養(yǎng)化的生物-生態(tài)修復(fù)技術(shù)包括生物膜處理技術(shù)、微生物制劑技術(shù)、人工浮島技術(shù)、人工濕地處理、生物操縱修復(fù)等[8-11, 13, 14]。生物修復(fù)技術(shù)具有原位修復(fù)的特點(diǎn)，在人工參與的條件下，恢復(fù)水體中的水生生態(tài)結(jié)構(gòu)和增加水體的自凈能力。 </p><p><b>　　3 展望 </b></p><p>　　對于湖泊富營養(yǎng)化問題，

17、修復(fù)措施往往是物理、化學(xué)和生物-生態(tài)等修復(fù)技術(shù)的組合。減少溫室氣體排放、原位修復(fù)、無二次污染、成本低廉、節(jié)能高效、簡單方便、易于普及是修復(fù)技術(shù)的主要發(fā)展方向。 </p><p>　　化學(xué)修復(fù)技術(shù)可以作為一種應(yīng)急方案，但是，目前的殺藻劑存在著廣譜與專一、長效與殘留的矛盾，如何解決這些矛盾，研制出高效、廣譜、持久、低毒的殺藻劑是富營養(yǎng)化治理工作的主要課題之一。 </p><p>　　目前，人工

18、浮島技術(shù)基本處于水質(zhì)改善和景觀建設(shè)階段，缺乏傳統(tǒng)水利、生態(tài)系統(tǒng)棲息地和景觀的有機(jī)結(jié)合。修復(fù)途徑多元化、運(yùn)營可持續(xù)化和整體智能化是其未來的發(fā)展方向。 </p><p>　　生物操縱修復(fù)技術(shù)，是一項有前景的生物修復(fù)技術(shù)，但是還需要進(jìn)行深入研究：浮游食物網(wǎng)內(nèi)的營養(yǎng)級相互作用；不同食物鏈等級的魚群比例關(guān)系；底棲魚類的作用；附著藻對營養(yǎng)物質(zhì)的競爭；微生物在養(yǎng)分循環(huán)中的地位；針對不同的富營養(yǎng)化湖泊，如何使用生物操縱修復(fù)技術(shù)獲

19、取成功并長期維持，是研究者和管理者共同需要解決的問題。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　金根東. 我國湖泊富營養(yǎng)化研究現(xiàn)狀[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2008，（16）：334～336 </p><p>　　湯衛(wèi)華，宋虎堂，范志華. 水體富營養(yǎng)化的原因、危害及防治[J]. 天津職業(yè)院校聯(lián)合學(xué)報，2006，2（8

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