什么是水体富氧

DRSmdPUQ · 发表于 2012-7-27 07:43:32

(一)水体富营养化的机理

水体富营养化(eutrophication)是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质少量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，惹起藻类及其他浮游生物迅速繁衍，水体溶解氧量下降，水质好转，鱼类及其他生物少量死亡的现象。在自然条件下，湖泊也会从贫营养形态过渡到富营养形态，不过这种自然进程十分缓慢。而人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所惹起的水体富营养化则可以在短时间内出现。水体出现富营养化现象时，浮游藻类少量繁衍，构成水华。因占优势的浮游藻类的颜色不同，水面往往出现蓝色、白色、棕色、乳白色等。这种现象在陆地中则叫做赤潮或红潮。

1．水体富营养化的机理：在地表海水系统中，磷酸盐通常是植物生长的限制要素，而在海水系统中往往是氨氮和硝酸盐限制植物的生长以及总的消费量。招致富营养化的物质，往往是这些水系统中含量有限的营养物质，例如，在正常的海水系统中磷含量通常是有限的，因此添加磷酸盐会招致植物的过度生长，而在海水系统中磷是不缺的，而氮含量却是有限的，因此含氮污染物参与就会消弭这一限制要素，从而出现植物的过度生长。生活污水和化肥、食品等工业的废水以及农田排水都含有少量的氮、磷及其他无机盐类。自然水体接纳这些废水后，水中营养物质增多，促使自养型生物旺盛生长，特别是蓝藻和红藻的集体数量迅速添加，而其他藻类的种类则逐渐增加。水体中的藻类原本以硅藻和绿藻为主，蓝藻的少量出现是富营养化的征兆，随着富营养化的开展，最后变为以蓝藻为主。藻类繁衍迅速，生长周期短。藻类及其他浮游生物死亡后被需氧微生物分解，不时消耗水中的溶解氧，或被厌氧微生物分解，不缎历生硫化氢等气体，从两个方面使水质好转，形成鱼类和其他水生生物少量死亡。藻类及其他浮游生物残体在腐朽进程中，又把少量的氮、磷等营养物质释放入水中，供新的一代藻类等生物应用。因此，富营养化了的水体，即使切断外界营养物质的来源，水体也很难自净和恢复到正常形态。

关于水体富营养化效果的成因有不同的见地。少数学者以为氮、磷等营养物质浓度降低，是藻类少量繁衍的缘由，其中又以磷为关键要素。影响藻类生长的物理、化学和生物要素(如阳光、营养盐类、时节变化、水温、pH值，以及生物自身的相互关系)是极为复杂的。因此，很难预测藻类生长的趋向，也难以定出表示富营养化的目的。目前普通采用的目的是：水体中氮含量超越0.2-0.3ppm，生化需氧量大于10ppm，磷含量大于0.01-0.02ppm，pH值7-9的海水中细菌总数每毫升超越10万个，表征藻类数量的叶绿素-a含量大于10μmg/L。

2．营养物质的来源：水体中过量的氮、磷等营养物质主要来自未加处置或处置不完全的工业废水和生活污水、无机渣滓和牲畜家禽粪便以及农施化肥，其中最大的来源是农田上施用的少量化肥。

(1)氮源

农田径流挟带的少量氨氮和硝酸盐氮进入水体后，改动了其中原有的氮平衡，促进某些顺应新条件的藻类种属迅速增殖，掩盖了大面积水面。例如我国南方水网地域一些湖叉河道中从农田流入的少量的氮促进了水花生、水葫芦、水浮莲、鸭草等浮水植物的少量繁衍，致使有些河段影响航运。在这些水生植物死亡后，细菌将其分解，从而使其所在水体中添加了无机物，招致其进一步耗氧，使大批鱼类死亡。最近，美国的有关研讨部门发现，含有尿素、氨氮为主要氮外形的生活污水和人畜粪便，排入水体后会使正常的氮循环变成“短路循环”，即尿素和氨氮的少量排入，破坏了正常的氮、磷比例，并且招致在这一水域生活的浮游植物群落完全改动，原来正常的浮游植物群落是由硅藻、鞭毛虫和腰鞭虫组成的，而这些种群简直完全被蓝藻、红藻和小的鞭毛虫类(Nannochloris属，Stichococcus属)所取代。

(2)磷源

水体中的过量磷主要来源于肥料、农业废弃物和城市污水。据有关资料说明，在过去的15年内地表水的磷酸盐含量添加了25倍，在美国进入水体的磷酸盐有60％是来自城市污水。在城市污水中磷酸盐的主要来源是洗濯剂，它除了惹起水体富营养化以外，还使许多水体发生少量泡沫。水体中过量的磷一方面来自外来的工业废水和生活污水。另方面还有其内源作用，即水体中的底泥在恢复形态下会释放磷酸盐，从而添加磷的含量，特别是在一些因硝酸盐惹起的富营养化的湖泊中，由于城市污水的排入使之愈加复杂化，会使该系统迅速好转，即使中止参与磷酸盐，效果也不会处置。这是由于多年来在底部堆积了少量的富含磷酸盐的沉淀物，它由于不溶性的铁盐维护层作用通常是不会参与混合的。但是，当底层水含氧量低而处于恢复形态时(通常在夏季分层时出现)，维护层消逝，从而使磷酸盐释入水中所致。

(二)水体富营养化的危害及其防治对策

1．水体富营养化的危害：富营养化会影响水体的水质，会形成水的透明度降低，使得阳光难以穿透水层，从而影响水中植物的光协作用，能够形成溶解氧的过饱和形态。溶解氧的过饱和以及水中溶解氧少，都对水生植物有害，形成鱼类少量死亡。同时，由于水体富营养化，水体外表熟长着以蓝藻、绿藻为优势种的少量水藻，构成一层“绿色浮渣”，致使底层堆积的无机物质在厌氧条件分解发生的有害气体和一些浮游生物发生的生物毒素也会损伤鱼类。因富营养化水中含有硝酸盐和亚硝酸盐，人畜临时饮用这些物质含量超越一定规范的水，也会中毒致病。

2．富营养化的防治对策：富营养化的防治是水污染处置中最为复杂和困难的效果。这是由于：①污染源的复杂性，招致水质富营养化的氮、磷营养物质，既有自然源，又有人为源；既有外源性，又有内源性。这就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、化学和物理措施可以彻底去除废水的氮、磷营养物质。通常的二级生化处置方法只能去除30-50％的氮、磷。本章仅简明引见富营养化水体中除磷和除氮的方法。

(1)控制外源性营养物质输入

绝大少数水体富营养化主要是外界输入的营养物质在水体中富集形成的。假设增加或许截断外部输入的营养物质，就使水体失掉了营养物质富集的能够性。为此，首先应该着重增加或许截断外部营养物质的输入，控制外源性营养物质，应从控制人为污染源着手，应准确调查清楚排入水体营养物质的主要排放源，监测排入水体的废水和污水中的氮、磷浓度，计算出年排放的氮、磷总量，为实施控制外源性营养物质的措施提供牢靠的迷信依据。

(2)增加内源性营养物质负荷

输入到湖泊等水体的营养物质在时空散布上是十分复杂的。氮、磷元素在水体中能够被水生生物吸收应用，或许以溶解性盐类方式溶于水中，或许经过复杂的物理化学反响和生物作用而沉降，并在底泥中不时积聚，或许从底泥中释放进入水中。增加内源性营养物负荷，有效地控制湖泊外部磷富集，应视不同状况，采用不同的方法。

主要的方法有：

①工程性措施：包括开掘底泥堆积物、停止水体深层曝气、注水冲稀以及在底泥外表敷设塑料等。开掘底泥，可增加以致消弭潜在性外部污染源；深层曝气，可活期或不活期采取人为湖底深层曝气而补充氧，使水与底泥界面之间不出现厌氧层，经常坚持有氧形态，有利于抑制底泥磷释放。此外，在有条件的中央，用含磷和氮浓度低的水注入湖泊，可起到稀释营养物质浓度的作用。

②化学方法：这是一类包括凝聚沉降和用化学药剂杀藻的方法，例如有许多种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钱比拟廉价的铁、铝和钙，它们都能与磷酸盐生成不溶性沉淀物而沉降上去。例如美国华盛顿州西部的长湖是一个富营养水体，1980年10月用向湖中投加铝盐的方法来沉淀湖中的磷酸盐。在投加铝盐后的第四年夏天，湖水中的磷浓度则由原来的65μg/L降到30μg/L，湖泊水质有较清楚的改善。在化学法中，还有一种方法是用杀藻剂杀死藻类。这种方法适宜于水华盈湖的水体。杀藻剂将藻杀死后，水藻腐朽分解依旧会释放出磷，因此，应该将被杀死的藻类及时捞出，或许再投加适当的化学药品，将藻类腐朽分解释放出的磷酸盐沉降。

③生物性措施：应用水生生物吸收应用氮、磷元素停止代谢活动以去除水体中氮、磷营养物质的方法。目前，有些国度末尾实验用大型水生植物污水处置系统污染富营养化的水体。大型水生植物包括凤眼莲、芦苇、狭叶香蒲、加拿大海罗地、多穗尾藻、丽藻、破铜钱等许多种类，可依据不同的气候条件和污染物的性质停止适宜的选栽。水生植物污染水体的特点是以大型水生植物为主体，植物和根区微生物共生，发生协同效应，污染污水。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、磷和悬浮颗粒，同时对重金属分子也有降解效果。水生植物普通生长快，收割后经处置可作为燃料、饲料，或经发酵发生沼气。这是目前国际外管理湖泊水体富营养化的重要措施。近年来，有些国度采用生物控制的措施控制水体富营养化，也收到了比拟清楚的效果。例如德国近年来采用了生物控制，成功地改善了一团体工湖泊(平均水深7米)的水质。其方法是在湖中每年投放食肉类鱼种如狗鱼、鲈鱼去吞食吃浮游植物的小鱼，几年之后这种小鱼清楚增加，而浮游植物(如水蚤类)添加了，从而使作为其食料的浮游植物量增加，整个水体的透明度随之提高，细菌增加，氧气平衡的水深散布状况改善。但也发现，浮游植物种群有所改动，蓝绿藻生长量比例增高，由于它们不能被浮游植物捕食，为此可以放鲢鱼来控制这种藻类的生长。

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