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水体富营养化的
成因、危害及防治措施
随着工农业生产的发展和人们生 活水平的提高,人类对水和绿色水产 品的需求量与日俱增。就我国目前水 资源的现状来看,淡水紧缺,水污染 导致水体富营养化十分严重,直接危 害水产品的质量及人类的健康。 一、水体富营养化的定义 由于人类的活动,使得水体中营 养物质富集,引起藻类以及其它水生 生物过量繁殖,水呈绿色或混浊呈 褐色,水体透明度下降,溶解氧降 低,造成水质恶化,严重时发生“水 华”,使整个水体生态平衡发生改 变而造成危害的一种污染现象。池 塘、水库、湖泊等多发。一般认为水 体全氮量大于0.2mg/L、全磷量大于 0.02mg/L时属于富营养化水体。美 国环境保护局(EPA)提出:水体总 磷大于20 mg/L~25mg/L,叶绿素a大 于10mg/L,透明度小于2.0m,深水的 饱合溶解氧量小于10%的湖泊可判断 为富营养化水体。
二、水体富营养化的主要成因 水体富营养化的根本成因是营养 物质的增加,使得藻类和有机物增加 所致。营养物质主要是磷,其次是 氮,还有碳、微量元素或维生素等。 藻类生长遵循李比希最小定律,即其 生产量或生物量取决于外界供给它的 所需养分中数量最少的那一种。由于 磷在水体中不完全循环,使得世界上 很多地区的水域都严重缺磷,以致磷
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成为其初级生产力的重要限制因素, 一旦大量磷进人水体往往引起浮游植 物的迅猛生长,而使水体呈现富营养 化。用藻类生长潜力方法来判断湖泊 中藻类繁殖限制物质时,发现在氮磷 比低于10∶1时,或在某一季节,氮 也可能成为限制因子。
营养物的主要来源:土壤大量施 肥,农田流失的氮、磷进人水体;人 和家畜排泄产生的氮、磷;渔业规 模集约化养殖带来的大量营养物质。 如池塘精养,投喂高蛋白饵料及鱼虾 排泄物和施肥等因素的影响,造成池 塘水质恶化,影响鱼虾生长,爆发鱼 病,给养殖生产造成损失。近几年, 淡水养殖业已由池塘转向湖泊、水库 等大水面,并应用池塘精养高产技术 与大水面优越的生态条件相结合发展 “三网”养殖,虽然提高了水产品的 质量和数量,但加速了我国湖泊水库 富营养化的进程。有资料报道,在网 箱养鱼时,每生产1吨鱼,每年要产 生15 kg的磷和1.037 kg的生化需氧量 (BOD),因而引起水体富营养化。 因此,北欧国家对网箱养鱼加以控制。 生活污水也是主要的营养物来源。生 活污水中磷的主要来源是合成洗涤剂、 工业废水,排污量较多的是食品、化 工、毛皮工业和轻工业。大气污染使得 降水中氮、磷含量提高。 三、水体富营养化的危害 从水产养殖方面来说,一定的肥水 意味着饵料丰富,适合鱼类生长,尤其 是滤食性鱼类(鲢、鳙)。紫菜养殖时 要求氮含量大于0.2 mg/L、磷大于 20 μ g/L,在一定程度上对其有利,但会 使水生生物大批死亡。从环境保护角 度来看,富营养化会给水和水体利用带
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来多方面的问题。 1.供水
富营养化水体,使藻类特别是增 殖能力强的藻类大量生长,如硅藻门的 直链藻、舟形藻、小球藻、星杆藻、针杆 藻、脆杆藻、等片藻、桥穹藻、平板藻, 绿藻门的小球藻、水绵藻、胶群藻,蓝 藻门的颤藻、项圈藻、蓝束藻等。这就 使水厂在过滤时效率降低,增加制水 成本。同时还影响水质,主要表现在 水的感官性状和饮水安全性。许多形 成“水华”的藻类能产生不好的气味, 水中产生臭味的微生物主要是放线菌、 藻类和真菌。在藻类大量繁殖的水体, 藻类一般是主要的致臭微生物,不同 藻类引起不同的臭味。如鱼腥藻、微囊 藻、束丝藻、角藻均可产生腐臭味;星 杆藻、锥囊藻、黄群藻、平板藻、团藻可 产生鱼腥味;腔球藻、栅藻、水绵藻、 丝藻可产生草腥味;小球藻、颤藻和直 链藻能产生霉腐味等。还有报道指出, 藻类的溶解性有机物在自来水加氯后, 可氧化产生弱的致癌物质。蓝藻能产生 毒素,最主要的是铜绿微囊藻、水华鱼 腥藻、水华束丝藻,动物饮用含有藻毒 素的水可能死亡,海洋赤潮中甲藻所产 生的毒素,可引起人类严重中毒。微囊 藻毒素是分布最广、最复杂的一种毒 素,它能抑制生物体内蛋白磷酸酶1和 2A而成为一种具有大田软海绵酸途径 的促肿瘤剂,是迄今发现的最强的肝 肿瘤促进剂。2007年吉林省新立城水 库由于蓝藻大量生长,造成水体富营养 化,严重影响城市供水,同时也给供水 企业加大了成本。 2.休闲渔业
休闲渔业是集渔业与游钓、休闲、 旅游观光、水族观赏为一体的产业。
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水体一旦富营养化,水味腥臭,透明 度下降,水体浑浊,使水体在现代城 市生态系统中的重要位置大打折扣, 丧失其应有的美学价值,不利于人们 生活娱乐、旅游、观赏。这是国外对 富营养化问题感到危害严重的一个主 要方面。我国一些有名的风景游览湖 泊,如杭州西湖、武汉东湖、南京玄 武湖、长春南湖、云南滇池等也都面 临这样一个问题.东湖已有几个天然 游泳场为此而关闭。 3.水产养殖
水体富营养化,有效氮磷含量增 加,使得藻类大量繁殖和高度集群而 引起生物污染,淡水中称“湖靛”, 海水中称“赤潮”。淡水中常见能够 引起污染的藻类有鱼腥藻、微囊藻、 水花束丝藻和腔球藻,咸水中最常见 的有夜光藻、束毛藻、微型原甲藻、 裸甲藻,半咸水中能引起污染的主要 有小三毛金藻和舞三毛金藻。这些藻 类成为优势种后,在水上层富集,使 水体透明度下降,深层藻类因缺光而 死亡。这些藻类消耗水体溶解氧,加 速底泥积累营养物释放,造成水体营 养物质的高负荷,形成富营养化恶性 循环。1997年天津大沽口由微型原甲 藻引起的“赤潮”造成大量鱼类死亡; 东湖近年来发生过因“水华”过度积累 和分解导致网箱中鱼类全部死亡的事 故;1998年9月27日中央电视台报道渤 海湾形成大片“赤潮”,引起鱼虾大批 死亡,并造成食用鱼虾污染;2000年3 月长春南湖淤泥过多,有生活污水和工 业污水流人,致使水体中50余吨鱼死 亡。大伙房水库、青海湖也有类似情况 发生。
四、水体富营养化的防治措施
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依据水富营养化形成机理,防治 水体营养化的根本性措施是减少水体 的氮、磷含量,控制主要污染物——藻 类、臭味、有机物生成,使富营养化水 体得到净化。
1.控制氮、磷等营养物的流入 通过工艺改革、产品改进,减少废 水中磷的含量。洗涤剂中把支链型烷 基苯磺钠改为直链型,改用磷酸盐的 代用品。农业生产上应合理控制施肥 量。实施污水分流、截流和污水净化处 理,减少污水排放量。在水体投饵养殖 时,要做好养殖规划,兼顾经济效益和 生态效益,且把生态效益放在首位。 2.物理方法治理
池塘、水库加强水的交换,当有 合适水源时可引入,起稀释作用,带出 氮、磷物质以及藻类;深水湖泊或水库 中,设法将深层水排出,降低富营养化 程度;湖泊中采用机械方法进行曝气 和促进水的流动,可起到防止底泥释 放磷,改善溶氧状况,加强矿化作用, 降低浮游植物光合作用等效果;用微 滤机去除水中浮游动物和藻类,藻类 密度一般较小,因而其絮体不易沉淀, 采用气浮则可以取得较好的除藻效 果。富营养化后蓝藻类“水华”氮含量 很高,可收集用于农肥、饲料,减少水 体氮、磷负荷。 3.化学方法防治
常用的除藻剂有硫酸铜、二氧化氯 等。二氧化氯除藻效果较好,但成本较 高,控制藻类生长的硫酸铜浓度一般 须大于1.0 mg/L,因而须谨慎使用。化 学药剂法应用较为灵活,但使水体增加 了新的对鱼健康不利的化学物质。强 化混凝剂(如硫酸铝)也可除藻。浓度 为0.7g/m3的硫酸铜可直接杀死小三毛
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水体富营养化的成因危害及防治措施
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