富营养水质的生物治理研究论文

● 植物营养物� 植物营养物主要指氮、磷等能刺激藻类及水草生长、干扰水质净化，使BOD5升高的物质。水体中营养物质过量所造成的"富营养化"对于湖泊及流动缓慢的水体所造成的危害已成为水源保护的严重问题。 富营养化(eutrophication)是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。在自然条件下，湖泊也会从贫营养状态过渡到富营养状态，沉积物不断增多，先变为沼泽，后变为陆地。这种自然过程非常缓慢，常需几千年甚至上万年。而人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化现象，可以在短期内出现。� 植物营养物质的来源广、数量大，有生活污水(有机质、洗涤剂)、农业(化肥、农家肥)、工业废水、垃圾等。每人每天带进污水中的氮约50g。生活污水中的磷主要来源于洗涤废水，而施入农田的化肥有50%～80%流入江河、湖海和地下水体中。天然水体中磷和氮(特别是磷)的含量在一定程度上是浮游生物生长的控制因素。当大量氮、磷植物营养物质排入水体后，促使某些生物(如藻类)急剧繁殖生长，生长周期变短。藻类及其他浮游生物死亡后被需氧生物分解，不断消耗水中的溶解氧，或被厌氧微生物所分解，不断产生硫化氢等气体，使水质恶化，造成鱼类和其他水生生物的大量死亡。藻类及其他浮游生物残体在腐烂过程中，又把生物所需的氮、磷等营养物质释放到水中，供新的一代藻类等生物利用。因此，水体富营养化后，即使切断外界营养物质的来源，也很难自净和恢复到正常水平。水体富养化严重时，湖泊可被某些繁生植物及其残骸淤塞，成为沼泽甚至干地。局部海区可变成"死海"，或出现"赤潮"现象。 常用氮、磷含量，生产率(O2)及叶绿素-α作为水体富营养化程度的指标。表3-7是用总磷、无机氮划分水体富养化程度的指标。防治富营养化，必须控制进入水体的氮、磷含量。

富营养化的防治是水污染处理中最为复杂和困难的问题，其原因如下：①污染物质来源多样，排放量大。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。含氮、磷元素的水量以当前的发展情势分析，仍呈增长态势。②受污水体中营养元素的去除难度大，目前还没有一种有效的治理手段可以实现对氮、磷元素的有效去除。当前，防治水体富营养化措施可以从以下几点加以考虑： （1）控制外源性氮、磷输入 外源性污染物的进入是造成水体富营养化的主要因素。如果减少或者截断外部输入的营养物质，将会使水体富营养化发生的可能性大大降低。为此，首先应该着重减少或者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，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可靠的科学依据。（2）减少内源性氮、磷富集在控制外源性氮、磷输入的同时，也需要加强对内源性氮、磷的及时清除。输入到湖泊等水体的营养物质在时空分布上是非常复杂的。氮、磷元素在水体中可能被水生生物吸收利用，或者以溶解性盐类形式溶于水中，或者经过复杂的物理化学反应和生物作用而沉降，并在底泥中不断积累，或者从底泥中释放进入水中。减少内源性营养物负荷，有效地控制湖泊内部磷富集，应视不同情况，采用不同的方法。具体可以采取的措施有如下几条：（1）工程措施包括挖掘底泥、深层曝气、注水冲稀以及在底泥表面敷设塑料等手段。挖掘底泥可以显着降低底泥中营养元素向水体释放；深层曝气，保证对水体厌氧区的控制，抑制厌氧过程的发生以及底泥中营养元素的释放。此外，也可以采用氮、磷浓度低的清洁水注入湖泊的方法，对富营养状态的水体进行稀释。（2）化学方法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，较为常用的、经济的主要有铁、铝盐等。通过与磷酸盐生成不溶性沉淀物而沉降下来，但是沉淀物会富集在底泥中，存在再次向水体中的可能性。在化学法中，还有一种方法是用杀藻剂杀死藻类。杀藻剂将藻杀死后，需要及时将藻类捞起以避免藻类腐败后所含有的营养元素再次向水体中释放；或者再投加适当的化学药品，将藻类腐烂分解释放出的磷酸盐沉降。（3）生物措施利用水生生物吸收氮、磷元素进行代谢活动以去除水体中氮、磷营养物质的方法。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，可根据不同的气候条件和污染物的性质进行适宜的选栽。水生植物净化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，产生协同效应，净化污水。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去除效果。水生植物一般生长快，收割后经处理可作为燃料、饲料，或经发酵产生沼气。这是目前国内外治理湖泊水体富营养化的重要措施。近年来，有些国家采用生物控制的措施控制水体富营养化，也收到了比较明显的效果。例如，德国近年来采用了生物控制，成功地改善了一个人工湖泊（平均水深7米）的水质。其办法是每年在湖中投放食肉类鱼种如狗鱼、鲈鱼去吞食吃浮游动物的小鱼，几年之后这种小鱼显着减少，而浮游动物（如水蚤类）增加了，从而使作为其食料的浮游植物量减少，整个水体的透明度随之提高，细菌减少、氧气平衡的水深分布状况改善。但也发现，浮游植物种群有所改变，蓝绿藻生长量比例却增高，因为它们不能被浮游动物捕食，为此可以放养鲢鱼来控制这种藻类的生长。