集约化养猪场废水处理技术及应用
养猪场废水是养殖业废弃物中最典型的一类污
染物,主要包括猪尿、部分猪粪和猪舍冲洗水,属高浓
度有机废水。由于养猪业属传统产业,用于废水处理
的资金有限,所以养猪场废水处理各项指标要完全达
标难度很大。迄今为止,国内外对养猪场废水处理已
进行了大量研究和工程应用实践。文章分析总结了
近3年来集约化养猪场废水处理的工艺研究和工程
应用等方面的情况,现报道如下。
1 猪场废水处理工艺
目前,养猪场废水处理研究的工艺方法有物化处
理、自然生态处理、好氧处理、厌氧处理等,实际工程
应用中常常是这些处理技术的组合工艺。
猪场废水悬浮物质浓度很高,悬浮物质是COD
的主要来源之一,过高的悬浮物质将会影响后续生化
处理的效果,所以在养猪场废水进入生化处理系统之
前进行固液分离处理是必要的。固液分离机有振动
筛、回转筛、水力筛和挤压式分离机等,其中挤压式分
离机可以连续运行,效率较高。德国研制的FAN -
SEPATOR的挤压式离心分离机,具有很好的分离效
果,在我国的应用表明,悬浮物的去除效率较高,分离
出来的泥渣含水率为80%左右。
猪场废水氮磷含量很高, 采用磷酸镁铵
(MgNH4 PO4 ·6H2O,俗称鸟粪石)化学沉淀法处理,
使得废水中的氨氮转化为缓释肥中的营养元素,解决
了氮的回收和氨的污染两大问题,同时达到较好的预
处理效果,为后续的生化处理创造了条件。但该方法
必须考虑废水中N、P、Mg的平衡问题,所以廉价的添
加剂是化学沉淀法能否实际应用的关键。Lee S I等
人利用海水或制盐工业中的废盐卤作为Mg2 + 添加
剂,沉淀速度快,与添加MgCl2 作镁源对磷有等同的
去除效果,是一种处理成本低廉的方法,但去除氨的
效果不如添加MgCl2。
自然生态法是运用生态学原理与工程学方法相
结合的技术,应用较多的是稳定塘工艺和人工湿地系
统。PoachM E[ 1 ]为了研究有机负荷和去除效果的关
系,设计了6个并联的湿地- 池塘- 湿地处理系统,
通过分别进水控制各处理单元的有机负荷,试验研究
表明,最佳TSS、COD、TN、TP去除率分别为35% ～
51%、30% ～50%、37% ～51%、13% ～26%,夏季处
理效果明显优于冬季,处理效果受温度和降雨的影响
较大。自然生态法处理建设费用较低,运行成本低
廉,但受自然条件的影响较大,适宜于土地资源丰富
的地区,具有良好的应用前景。
好氧生化法主要有活性污泥法和生物接触氧化法。
成文[2]采用接触氧化水解(酸化) -两段接触氧化-混凝
工艺处理猪场废水,水解对CODcr有较高的去除率,稳定
在60%～70%;接触氧化对COD的去除效果在50%左右。
整个工艺对氨氮去除效果较好,出水氨氮在13～15 mg/
L, CODcr在200～250 mg/L,经过聚合氯化铝混凝沉
淀后,最终出水CODcr稳定在100 mg/L 以下,出水
达到污水综合排放一级标准(GB8978 - 88) 。但该工
艺程序复杂,占地面积大,对氨氮的去除效果还有待
进一步研究。邓良伟[ 3 ]研究水解- SBR处理猪场废
水,大大简化了处理工艺, 水解去除了大部分的
COD, TP去除率达到55% ,但对氨氮去除效果不好;
SBR对氨氮有较好的去除效果, TN的去除率为74.
1% ,氨氮的去除率在97%以上,但最终出水的COD
残留量较大。猪场废水的高氨氮常常导致生化处理
过程中碳源不够、C /N过低,从而影响总氮的去除效
果,如果采用外加碳源则会增加处理成本。Ju -
Hyun Kim等人利用序批式反应器( SBR) 实时控制
工艺,采取补充源水作外加碳源的方式处理猪场废
水,通过ORP以及pH值实时控制缺氧段、好氧段,
TOC和总氮的去除率分别在94%和96%以上,能够
有效除去TOC和TN,但对TP的去除效果不佳。猪
场废水氨氮浓度高,对直接进行生化处理可能会产生
影响,因此在生化处理前进行化学脱氮以减轻后续生
化处理的难度,是目前猪场废水处理的一个新途径,
于金莲等人提出了加石灰乳混凝沉淀- 脱氨- 好氧
生化的联合处理工艺,在生化处理前进行混凝沉淀和
脱氨预处理,一方面去除了大部分悬浮物和部分难降
解有机物;另一方面提高pH值,脱除大部分氨氮,使
后续生化处理降低能耗、容易达标。
自然生态法和好氧处理都有各自的不足,自然生
态法处理需要大面积的处理场地;好氧处理能耗大,
去除污染物不完全。
对于高浓度有机废水的处理,厌氧技术是必然选择
之一。目前较常用也比较有效的处理方法是厌氧或
厌氧+好氧后续处理工艺,研制高效厌氧反应器是猪
场废水处理的关键。邓良伟等人利用内循环厌氧反
应器( IC)处理猪场废水,水力停留时间0. 8～2. 0 d,
COD 负荷3～7 kg / (m3 ·d) ,经过半年的运行,结果
表明, COD 平均去除率为80. 3% ,耐冲击负荷好,
BOD5 平均去除率为95. 8% , SS去除率为78. 5%。
厌氧反应器中,部分有机氮转化为氨态氮,使得出水
氨氮浓度比进水高2. 82% ,反应器对总氮、总磷的去
除还需进一步的试验研究。一般而言,单纯使用厌氧
工艺,出水有机污染物还很高,必须采用后续处理才
能达到排放标准。考虑到SBR 对氨氮有较好的去
除,杨朝晖等人提出沉淀- UASB - SBR工艺处理猪
场废水,经厌氧消化可除去大部分的有机质,在SBR
工艺中的曝气过程分为2个阶段,中间添置闲置阶
段,既防止产生过多泡沫,又增强反消化作用。经过
稳定运行, UASB 反应器COD 有机负荷稳定在
8～10 kg/ (m3 ·d) , COD去除率达到70%左右,BOD5
去除率80%左右,经SBR 处理可去除氨氮95% ～
98% ,最终出水CODcr为186 ～412 mg/L, BOD5 为
78～146 mg/L,氨氮为20 ～60 mg/L,出水仍残留部
分生化处理难以去除的难降解有机物,这是因为厌氧
消化较完全,消化液COD较低,而氨氮很高,导致后
续生化处理碳源不足,影响了后续的处理效果。杨朝
晖等人又研究水解酸化+好氧处理猪场废水工艺,采
用水解酸化反应器(ASBR)进行厌氧处理,保持厌氧
消化处理控制在水解、酸化阶段,使出水C /N 较高,
保证了后续SBR的生化效果。经过最终混凝处理,
COD去除率为99. 6% , BOD5 去除率为99. 8%, TN
为88. 3% ,氨氮为99. 8% ,出水达到污水综合排放二
级标准(GB8978 - 96) 。但水解酸化反应器COD 的
容积负荷较低仅为2. 3 kg/ (m3 ·d) ,还需进一步研
究提高其负荷。
猪场废水中还存在大量细菌,如不经处理可能将
大肠杆菌带入地表水和地下水,危害人类健康, James
A Entry等人提出用水溶性的阴离子聚丙烯酰胺
( PAM ) 处理猪场废水, 基建投资低、应用快捷。
PAM、PAM与CaO复配和PAM与Al2 ( SO4 ) 4 复配能
够使总的大肠杆菌和排泄物大肠杆菌减少30% ～
50%,降低源水中的总磷、正磷酸根以及氨氮。正确
的应用PAM及其复配物可以减少进入地表水和地下
水中的污染物数量,保护水质。
2 猪场废水处理技术应用情况
目前,应用到实际工程上的猪场废水处理工艺有
自然生态法处理、好氧处理、厌氧+好氧处理等。潘
涌璋等人利用高级综合稳定塘处理猪场废水,经过稳
定运行, 出水达到畜禽养殖业污染物排放标准
(GB18596 - 2001)的要求,氨氮在60 mg/L 左右,总
氮没有考虑,总停留时间在20 d以上,占地面积大,
适合于土地资源较丰富的亚热带山区。由于凤眼莲
对水体中的污染物质和营养物质有较好的吸收,
]考虑用凤眼莲处理猪场废水,工艺流程如下:
该凤眼莲生化处理系统对COD 的______去除率为
43%～69% ,对总氮的去除率为55% ～72% ,对氮元
素的吸收量很大,同时对总磷、挥发酚等污染物都有
较好的去除效果。该处理系统的停留时间为30 d,日
设计流量为600 m3 ,但需要较大的处理场地,且受气
候条件影响很大,这都限制了该工艺的应用。目前,
厌氧+好氧处理工艺应用较为广泛。胡海良等人将
环形生活污水高效净化沼气装置应用到猪场废水的
处理上,废水经过高效净化沼气装置后进入接触氧化
池,进行自然曝气去除CODcr和BOD5 , 该工艺对
COD、BOD的去除率达到90%以上,但出水氨氮为
100～200 mg/L,去除效果不好。邓良伟等人进行了
厌氧- 加源水- 间隙曝气(Anarwia)的研究,此工艺
是厌氧+ SBR工艺的改良,因为厌氧消化较完全,导
致好氧处理中C /N较低,影响后续消化效果,如果添
加外源碳源或外源有机物提高C /N,运行成本随之增
高,故提出了部分猪场废水进入厌氧池进行厌氧处
理,另一部分进入沉淀配水池与厌氧出水混合后再采
用间歇曝气的序批式反应器( SBR)处理,经过一年的
生产性试验,该改良工艺对COD、氨氮、TN的去除率
分别为93. 1% ～97. 4%、98. 2% ～99. 5%、93. 1% ,
但最终剩余难降解的有机质还需要进一步物化处理
才能达到排放标准。
3 其他相关处理技术
猪场废水处理还有其他的相关处理技术,如从养
猪场生产过程的环境管理上考虑,在源头改进工艺减
少排污,减轻污染。采用干清粪工艺取代水冲式清粪
就是一种较好的方法,干清粪工艺是将粪便单独清
出,不与尿、污水混合排出,这种工艺固态粪便含水量
低,粪中营养成分损失小,肥料价值高,便于堆肥和其
他方式处理,还可以节约用水,减少废水和污染物排
放量,易于净化处理,是目前理想的清粪工艺。以万
头规模化养猪场为例,将现有的水冲粪工艺改为干清
粪工艺,每年可减少污水排放5. 5万吨,既节约了用
水,又减少了污染。王德刚等人提出“零污染”干式
法养猪,即在栏舍内铺上敷料,将猪的粪尿吸附混合,
生物处理后进行二次发酵,并经工艺处理合成生态有
机肥,对周围环境达到“零污染”的排放效果,同时降
低猪群疾病发生率,加快生长速度,提高饲养效益以
达到较好的经济效益、环境效益。
目前很多学者提出了不少猪场废水处理的新方法,
但都只停留在试验室小试阶段,真正应用到生产中还需
要进一步的研究试验。邓良伟等人利用秸秆作为载体
进行堆肥,在堆肥发酵过程中,产生的生物热蒸发浓缩
“猪场废水”,达到处理猪场废水和生产有机肥的目的。
以秸秆为载体用猪粪水及其厌氧消化液进行堆肥处理,
其吸水比可达1∶5. 94～1∶6. 65,堆肥含水率基本在
70%以上,超过一般堆肥过程含水率( 50% ～60% ) ,
且能保持较长的高温期,说明以秸秆为载体吸收猪粪
水在高温条件下进行堆肥的工艺路线是可行的。在
堆肥过程中,氮、磷、钾是一个累加的过程,所获得的
堆肥是一种肥效较高的有机肥,但该工艺消耗猪场生
产废水有限,仅限于小规模的污水处理,对于大规模
的猪场废水处理还需研究探讨。
4 结论与展望
根据以上分析,解决猪场废弃物污染问题,首先
应当加强猪场环境管理,从源头污水减量化考虑,采
用“零污染”干式养猪,减少用水量,基本实现零污染
物排放;或采用干清的方式代替水冲,既不会流失营
养物质,又可以大大减少废水的排放。养猪业属于传
统产业,猪场废水处理必须寻求经济可行、处理效果
好的方法。开发经济有效的处理工艺是目前猪场废
水处理的重点。高效厌氧反应器的研制、氮磷污染物
的去除、沼气发电技术及无害化资源能源的回收是今
后猪场废水处理的重要研究方向。
参考文献:
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畜禽粪便用于生产饲料的方法
随着我国畜牧业的蓬勃发展,生产规模化、集约
化趋势越来越明显,在给人类提供丰富的畜禽产品同
时,由于规模化养殖场的畜禽粪便和污水多不处理直
接用作肥料,某些地区甚至直接排入江河,造成严重
的环境污染。其实,畜禽粪便并非完全是不可利用的
废物,粪便中有一部分营养物质能被动物直接再吸
收,还有一部分物质可通过处理再被动物吸收。现在
被各国所接受和使用的主要处理方法有以下几种。
1 干燥法
一般只适用于营养物质含量较高的鸡粪。
1. 1 自然干燥
将新鲜粪便单独或掺入一定比例糠麸拌匀后,摊
在水泥地面或塑料布上,随时翻动,自然风干、晒干,
然后粉碎,掺到其他饲料中饲喂。此法成本较低,操
作简单,但受天气影响大,晒干时造成的环境污染大。
1. 2 加温干燥
干燥快速,可达到灭菌、灭杂草籽和去臭的目的,
但是经处理后的粪便养分损失较大,成本较高。
1. 2. 1 低温干燥 将畜禽粪便运到装有机械搅拌和
气体蒸发的干燥车间或干燥机、隧道窖中,在70 ～
500 ℃的温度下烘干,使畜禽粪便含水量降到13%以
下,再储藏和利用。
1. 2. 2 高温快速干燥 将含水量为70% ～75%的
畜禽粪便通过高温快速干燥机,在不停旋转的干燥机
中,畜禽粪便通过间接加热( 500 ～700 ℃) , 12 s左
右,含水量即可降至13%以下。
1. 3 微波处理干燥
在受到污染的水体中， 凤眼莲迅速繁殖， 形成单一、 致密的草垫， 使得水体的透射光明显下降， 从而使水体中的浮游植物、 沉水植物以及藻类光合作用受到限制，水生植物的多样性可能会受到影响。同时， 水体中的动植物消耗大量氧气， 使得二氧化碳含量增加。凤眼莲的生长繁殖， 使得水体中腐殖质增加， pH 值下降，水体颜色也会发生改变。由于凤眼莲生物量的增加， 致密的草垫使得水流速度下降， 河底没有降解的植物碎屑增加， 逐渐在水体中淤积， 导致河床抬升。水体理化因子的改变， 特别是水体中含氧量的下降， 水下植物以及动物繁殖场所的减少，会导致水体动物多样性的下降。但是，Masifwa等通过对乌干达维多利亚湖凤眼莲群落与靠近岸边的莎草群落的比较发现，水生无脊椎动物多样性从靠近凤眼莲群落的开阔水面到靠近岸边的莎草群落不断下降，认为凤眼莲增加了开阔水面水生无脊椎动物的多样性， 他还建立了岸边凤眼莲种群生长的最适宽度模型， 试图增加水生动物的多样性。Bailey和Litterick认为， 当凤眼莲密度较低的时候， 可能增加水生动物多样性， 但是当凤眼莲密度增加的时候， 水生动植物的多样性就会下降。
凤眼莲在水体中的密集生长， 水体透光量严重不足， 常使得沉水水生植物减少， 但由于其多年大量沉积， 河床淤泥加深， 挺水水生植物如芦苇、 野茭白等大量增加。同时，这些挺水植物又可以阻挡凤眼莲的飘移， 使得凤眼莲大量定居， 并迅速繁殖生长，两者相得益彰， 大大影响了河流景观， 堵塞了河道
由于凤眼莲的入侵， 改变了当地河流生态系统的固有食物链结构， 影响了鱼类的正常生长和繁殖。在非洲的一些河流、 湖泊中， 靠河岸植被和开阔的水面有充足的氧气和丰富的食物， 是许多鱼类繁殖、 生长、 以及庇护的场所，但是由于凤眼莲的入侵， 常常阻挡鱼类的洄游， 进而影响了鱼类的繁殖、 取食、 以及幼鱼的生长。
外来物种入侵的危害及其原因分析
我国地域辽阔，生态类型多种多样，涉及的外来入侵物种数量多、范围广，造成的危害也比较严重。
1 对生态环境的影响
外来入侵种通过竞争或占据本地物种生态位，排挤本地种。例如从洱海、程海和抚仙湖引进太湖新银鱼后鱼产量的变化来看，浮游动物为食性的银鱼不仅与本地鱼类的幼鱼发生强烈的食物竞争，而且与程海红鮊、大眼鲤、春鲤、洱海鲤、鱇[鱼良]白鱼等浮游动物食性的本地鱼类之间也产生强烈的食物竞争，导致本地鱼类种群数量急剧下降。
或与当地种竞争食物；或直接扼杀当地物种。外来鱼类通过与本地鱼竞争食物并吞噬本地鱼类鱼卵使本地鱼种类和数量减少的例子很多。以洱海为例，20世纪 60年代引进"四大家鱼"时带进的鰕虎鱼和麦穗鱼主要生活于湖泊的浅水区，嗜噬本地鱼类产于浅水区的授精卵，结果导致本地鱼类种群急剧减少。
或分泌释放化学物质，抑制其它物种生长，使当地物种的种类和数量减少，甚至濒危或灭绝。例如豚草可释放酚酸类、聚乙炔、倍半萜内脂及甾醇等化感物质，对禾本科、菊科等一年生草本植物有明显的抑制、排斥作用。
在云南各地，导致本地鱼类濒危的因素主要有四个：外来鱼类、围湖造田、水利工程、酷渔滥捕。滇西北主要的3个湖泊洱海、程海、泸沽湖，共有本地鱼类 34种。从鱼产量的历史资料来看，本地鱼类数量急剧下降均发生于引进新的鱼类种类之后。洱海在20世纪60年代初期引进"四大家鱼"时无意中夹带进鰕虎鱼和麦穗鱼等非经济性外来鱼类后，大理弓鱼等本地鱼类经历了第一次冲击，产量急剧下降，下降幅度在50~1000倍左右，同期鱼船的数量及捕捞强度的增加则仅为1倍左右；至80年代中期，鰕虎鱼和麦穗鱼等非经济性外来鱼类数量明显下降后，本地鱼类的产量又有所回升；80年代末期引进太湖新银鱼并在90年代初期形成产量后，土著鱼类又经历了第二次冲击，各种本地鱼类均陷于濒危状态。同期，泸沽湖有裂腹鱼遭受鰕虎鱼和麦穗鱼等排挤，程海有本地鱼遭受银鱼排挤的类似命运。这些资料表明，在外来鱼类、围湖造田、水利工程、酷渔滥捕等四大致危因素中，外来鱼类是导致土著鱼类种群数量急剧下降或濒危的最大因素。
由于直接减少了当地物种的种类和数量，形成了单优群落，间接地使依赖于这些物种生存的当地其它物种的种类和数量减少，最后导致生态系统单一和退化，改变或破坏当地的自然景观。有的入侵种，特别是藤本植物，可以完全破坏发育良好、层次丰富的森林。禾草或灌木入侵种占据空间后，其它的乔木就无法生长。许多外来入侵种使植被遭到破坏，变成层次单一的低矮植被类型。这些植物群落（包括物种组成和空间结构等）的改变相应地引起生态过程的改变，这包括正常的火循环周期被改变，火发生的频率及水资源的消耗增加，加重土壤的贫瘠化等。
外来入侵种对生态系统另外一个更不易察觉的影响是污染当地的遗传多样性。随着生境片段化，残存的次生植被常被入侵种分割、包围和渗透，使本土生物种群进一步破碎化，造成一些植被的近亲繁殖及遗传漂变。有些入侵种可与同属近缘种、甚至不同属的种（如加拿大一枝黄花（Solidago canadensis）不但可与同属植物杂交，还可与假蓍紫菀（Aster ptarmicoides）杂交。入侵种与本地种的基因交流可能导致后者的遗传侵蚀。在植被恢复中将外来种与近缘本地种混植，如在华北和东北本地种落叶松（Larix）产区种植日本落叶松（L.kaempferi），在海南本地的海桑属（Sonneratia）产区混植从孟加拉国引进的无瓣海桑（S. apetala），都存在相关问题，因为这些属已有一些种间杂交的报道[14]。从美国引进的红鲍（Haliotis rufescens）和绿鲍（H. fulgens），在一定条件下能和我国本地种皱纹盘鲍（H. dscus hannai）杂交，在实验室条件下已经获得了杂交后代，如果这样的杂交后代在自然条件下再成熟繁殖，与本地种更易杂交，结果必将对我国的遗传资源造成污染[3]。
值得注意的是，与人类对环境的破坏不同，外来入侵物种对生态系统的破坏及威胁是长期的、持久的。当人类停止对某一环境的污染后，该环境会逐渐恢复，而当外来物种入侵后，即使停止继续引入，已传入的个体并不会自动消失，而会继续大肆繁殖和扩散，这时要控制或清除往往十分困难。而由于外来物种的排斥、竞争导致灭绝的本地特有物种则是不可恢复的。因而对外来物种威胁生物多样性的问题应引起足够的重视。
2 对人类健康的影响
全球经济一体化带来了许多新的医学问题，其中一些是外来物种入侵所带来的。病毒是个棘手的问题，尽管人类用疫苗成功地防治了天花、小儿麻痹、黄热病等病毒，但是对大量的病毒却束手无策。人类花费大量精力寻找爱滋病的疗法，却收效甚微。更糟糕的是，全球化会使那些对人类有害的病毒影响范围进一步扩大。传染性疾病是外来物种入侵的典型例证。大凡新型的传染病，一些是直接通过旅行者无意带进来的，还有一些则是间接地从人们有意或无意引进的动物体上传染的。[10]
淋巴腺鼠疫（通常是由鼠疫杆菌Pasturella pestis引发的）由跳蚤携带，而跳蚤通过寄生于入侵物种--原产自印度的黑家鼠（Rattus rattus），从中亚传播到北非、欧洲和中国[10]。
随着欧洲殖民地的建立，麻疹和天花从欧洲大陆席卷了西半球。当地居民对这些疾病的抵抗力很弱，这也促使了阿芝特克和印加帝国的衰落[10]。
一些外来动物，如大瓶螺等，是人畜共患的寄生虫病的中间宿主。麝鼠可传播野兔热，极易威胁周围居民的健康。
豚草花粉是人类变态反应症的主要病原之一，所引起的"枯草热"给全世界很多国家人们的健康带来了极大的危害。据调查，1983年沈阳市人群发病率达 1.52%，每到豚草开花散粉季节，过敏体质者便发生哮喘、打喷嚏、流清水样鼻涕等症状，体质弱者甚至可发生其他合并症并死亡[1]。
大型工程，比如修建水坝、灌溉、土地开垦、道路建设和移民工程等，都可能导致疾病入侵，比如疟疾、骨痛热、血吸虫病和锥形虫病。人类开垦热带雨林地区，为更多的病毒入侵提供了新的机会，其中包括以前只在野生动物寄主之间循环的出血性发烧病的病毒。
3 对社会和文化的影响
外来入侵物种通过改变侵入地的自然生态系统，降低物种多样性，从而严重危害当地的社会和文化。我国是一个多民族国家，各民族聚居地区周围都有其特殊的动植物资源和各具特色的生态系统，对当地特殊的民族文化和生活方式的形成具有重要作用，特别是傣族、苗族、布依族等民族地区。由于紫茎泽兰等外来入侵植物不断竞争，取代本地植物资源，生物入侵正在无声地削弱民族文化的根基。凤眼莲往往大面积覆盖河道、湖泊、水库和池塘等水体，影响周围居民和牲畜生活用水，人们难以从水路乘船外出。
4 对经济发展的影响
外来入侵物种对人类的经济活动也有许多不利影响。杂草使作物减产，增加控制成本；水源涵养区和淡水水源生态体系质量的下降会减少水的供应；旅游者无意中带入国家公园的外来物种，破坏了公园的生态体系，增加了管理成本；病菌传播范围的不断扩大，导致每年上百万人致死或致残。外来入侵种给人类带来的危害是巨大的，造成的损失也是显而易见的。
美国已有5万多种外来种，虽然有害的入侵种只占其中一小部分，但它们造成的负面影响却是惊人的。美国每年有700 000 hm2 的野生生物栖息地被外来杂草侵占，每年由于入侵种造成的经济损失达1 230亿美元！在美国受威胁和濒危的958个本地种中，有约400种主要由于外来种的竞争或危害而造成的，这种损失是难以用货币来计算的。入侵种给中国造成的损害尚未做出全面的评估。由于中国的生态环境破坏得更为严重，入侵种更为猖獗，加上本土物种的基数较大，估计受损程度要大于美国。入侵种已成为我国经济发展、生物多样性及环境保护的一个重要制约因素。保守估计，外来种每年给我国的经济造成数千亿元的经济损失。表2部分地显示了外来入侵种相关的经济花费。
表2：我国外来入侵种相关的经济损失和防治费用
外来入侵动植物对农田、园艺、草坪、森林、畜牧、水产和建筑等都可能直接带来经济危害。比如，外来的白蚁是破坏建筑的重要因素。因此，在国际贸易活动中，外来种常常引起国与国之间的贸易摩擦，成为贸易制裁的重要借口或手段。
外来有害生物还可以通过影响生态系统而给旅游业带来损失。在云南省昆明市，20世纪70-80年代建成了大观河篆塘处-滇池-西山的理想水上旅游线路，游人可以从市内乘船游滇池和西山。但自90年代初，大观河和滇池中的凤眼莲"疯长"成灾，覆盖了整个大观河以及部分滇池水面，致使这条旅游线路被迫取消，在大观河两侧建设的配套旅游设施只好废弃或改做他用，大观河也改建成地下河。这给昆明的旅游业造成了巨大的损失。松材线虫扩展速度惊人，现在正威胁着著名的黄山和张家界的风景名胜区。一旦入侵，给这些风景区带来的经济损失将是很难估量的[1]。
与直接经济损失相比，间接损失的计算十分困难。外来生物通过改变生态系统所带来的一系列火灾、水土、气候等不良影响从而产生的间接经济损失是巨大的。比如，大量的凤眼莲植株死亡后与泥沙混合沉积水底，抬高河床，使很多河道、池塘、湖泊逐渐出现了沼泽化，甚至失去了其应有的生态作用，并对周围气候和自然景观产生不利影响，加剧了旱灾、水灾的危害程度。凤眼莲植株大量吸附重金属等有毒物质，死亡后沉入水底，对水体二次污染，又加剧了污染程度。尽管这些损失难以准确计算，但却不容忽视。
水污染控制技术论文篇二
水污染控制生态技术研究
【摘要】水环境是人类赖以生存和健康发展最重要的基本生态环境之一。上一世纪我国经济高速发展但也付出了惨痛的代价，其根源就是水环境遭到严重破坏。本文将以水生植物净水法为例对水污染控制生态技术进行研究。
【关键词】水污染控制生态技术研究
中图分类号：S891+.5 文献标识码：A 文章编号：
一、水生植物的净化机理
1、植物自身的性状和抗性能力
水生植物由于长期生活在一种缺氧、弱光的环境中，本身的形态解剖结构上形成特殊性状。根、茎、叶形成完整的通气组织，保证器官和组织对02的需要;叶片呈肉质，如香蒲表皮有厚角质层，栅栏组织发达，污染点处的根、茎、叶表皮细胞排列紧密等结构能抵抗因污染受害而引起的同化功能下降、水分过分蒸腾，增强了香蒲植物的耐污性和抵抗力。
2、植物的吸收、富集作用
水生植物根系发达，利于吸收水中物质。如凤眼莲长莲过程需要大量的N、P营养物，对于净化富营养化水体效果明显;香蒲植物吸收废水中的重金属时，吸收能力大小依次是根>地下茎>叶，并且按照一定的比例从生境中吸取各种元素，形成新的动态平衡，但要防止对某元素吸收过多而引起毒害。植物吸收污染物后，尤其是重金属离子、农药和其他人工合成有机物等，便富集、固定在体内或土壤中，减少水体中污染物含量。研究表明，Pb、Zn进入香蒲体内，主要积聚在皮层细胞的细胞壁上，只有少量进入原生质，可见细胞壁对重金属有较高的亲和力。
3、净化塘的沉降、吸附和过滤作用
净化塘里水生植物生长旺盛，根系发达，与水体接触面积大，形成密集的过滤层。如香蒲，它的地下茎和根形成纵横交错的地下茎网，水流缓慢时重金属和悬浮颗粒被阻隔而沉降，防止其随水流失。同时又在其表面进行离子交换、螫合、吸附、沉淀等，不溶性胶体为根系黏附和吸附，凝集的菌胶团把悬浮性的有机物和新陈代谢产物沉降下来。
4、生化作用
植物净化污水过程中生化作用也起到很大作用，这方面已有大量的研究。光合作用产生的02和大气中的02直接输送到植株各处，并向水中扩散，一方面根系通过释放O2，氧化分解根系周围的沉降物：另一方面使水体底部和基质土壤形成许多厌氧和好氧小区，为微生物活动创造条件，进而形成“根际区”。这样，植物代谢产物和残体及溶解的有机碳给湿地中的菌落提供了食物源;同时，大量微生物在基质表面形成灰色生物膜，增加了微生物的数量和分解代谢的面积，使植物根部的污染物(富集或沉降下来的)被微生物分解利用或经生物代谢降解过程而去除。富营养化水体中，也可依靠水生植物根茎上的微生物使反硝化菌、氨化菌等加速NH3～N向N02一N和N03一N的转化过程，便于水生植物的吸收与利用，减少底泥向水体中的营养盐释放。
5、对浮游藻类的竞争抑制作用
富营养化严重的水体中，藻类疯长，水质恶化。栽种水生植物后，与浮游藻竞争营养物质以及所需的光热条件，同时分泌出抑藻物质，破坏藻类正常的生理代谢功能，迫使藻类死亡，以防止其带来的毒素。这样可以提高水体透明度，改善水中的Do(溶解氧)含量，促进沉水植物与共生菌的生长，进一步净化水质。
如下图所示，是各水声植物的净水能力情况详解：
二、水生植物对水污染控制的影响因素
1、植物类型和群落构成
在提高植物处理效果研究方面，一个重要的研究内容是如何选择合适的植物种类和确定不同植物的组合。漂浮植物是人工湿地中常用的一类植物，就去除效果而言，凤眼莲的净化效果最好。挺水植物芦苇、香蒲的使用频率最高。很显然，不同的物种或同一物种在不同湿地环境中的净化效果都会有较大的差异性。
水生生态系统逐步恢复，关键取决于其自身的自净能力和环境容量，而自净能力和环境容量又取决于稳定的和优化的水生植物群落的形成。沉水植物群落的是建立草海优化生态系统的基础，草海历史上长期以来，沉水植物就是湖泊中最主要的生产者。
2、植物的覆盖度、污水浓度
菹草对水体和底泥中的N、P、Pb、Zn、Cu、As 等有较强的吸收、富集作用[l3]。吸收能力的大小与其生物量和群体的覆盖度有关，当菹草的保持覆盖度为50%时，生物量最大，净化效率也达到最大。有关专家研究了不同磷浓度对睡莲和菱叶片生理活性的影响，研究结果表明，随着磷营养盐水平的提高，叶内无机磷的含量也逐渐增加，而叶绿素则随磷含量的增加而降低。综合考虑磷对两种植物各指标的影响，认为菱的最适宜的浓度为0. lmmol/ L，睡莲为0.5mmOI / L，超过或低于该浓度，都会对其生理活性产生不利影响。该研究结果间接反映了不同植物对磷的吸收作用，为去磷植物的选择提供了参考。
3、环境因子
影响水生植物去除率的因素有光照、水温、溶解氧、pH、营养盐和风浪等因素有关，不同生活型的水生植物对这些因素的敏感性不同。所有水生植物都有其适合生长的季节和适宜的温度，水体的透明度则成为沉水植物的限定因子。大量的研究结果表明，在水体的一定深度存在光补偿点和补偿深度，只有在光补偿(点)深度以上，沉水植物才能进行正常的光合作用和呼吸作用，植物才能生长。
三、水污染生态修复技术
1、物种筛选及群落配置
物种筛选首先通过对污染区水生植物历史与现状分布情况进行分析研究，并根据其现有生境条件，以能满足自然环境特征，耐污能力强，净化效果好，抗逆性强及景观美化作用明显等为条件来确定水生植物物种。
2、引种方法
收集滇池及周边河流、坝塘的挺水、浮叶、沉水植物，尤其是引种受污染环境下生长健壮的植物和长期生活在水中的挺水植物，采用整株移植或扦插移植的方法，先种植于种苗基地中。相对而言，挺水植物和浮叶植物对水污染的耐受力高于沉水植物，因此在引种中挺水植物和浮叶植物遵循生物多样性的原则，沉水植物的引种遵循适应性的原则。
3、植物繁殖
植物的繁殖决定于充足、健康、适应性强的种苗供应，适宜的自然条件、丰富的营养供应和科学的管理。种苗的繁殖目前有三种措施，一是籽种收集与种植，另一是无性繁殖，此外是组织培养。由于籽种收集种植太慢，组织培养成本过高，水生植物的恢复种苗来源主要在种苗基地采用无性繁殖的方法，即利用自然分蘖和扦插繁殖获得，同时随滇池生态恢复的逐步实施，也可从先期已恢复的滇池周边天然湿地中获得更多的水生植物种苗。
4、栽培技术
(1)挺水植物栽培技术，每年3-6月下调水位(使种植区水位不超过0.2 m)，种苗基地取苗去稍后连根带土移植到目标水域，待植物发芽后逐步提高水位。
2)沉水及浮叶植物栽培技术，在每年3—6月调水位，从种苗基地起苗，将带育苗载体的活苗及成苗直接种植在目标水域，水位较浅水域可采用扦插法种植。
3)浮叶植物栽培技术基本同沉水植物种植方法。
总之，该生态工程主要在以本地特有水生植物制成的基质上培育水生植物，形成水面植物浮岛，利用植物及植物根系栖息的水生动物和微生物群落的综合作用实现其净化水体、提高生物多样性及改善自然生态景观等生态功能。
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