淺析水體“富營(yíng)養(yǎng)化”的成因危害及防治措施

申振榮++?？鬃?+臧紅霞

摘 要：富營(yíng)養(yǎng)化是一種氮、磷等植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量過(guò)多所引起的水質(zhì)污染現(xiàn)象。本文論述了水體“富營(yíng)養(yǎng)化”產(chǎn)生的原因及危害，影響水體“富營(yíng)養(yǎng)化”的因素及主要污染物，敘述了減少水體中的營(yíng)養(yǎng)素及污染物的主要來(lái)源，提出應(yīng)從控制人為污染源著手，準(zhǔn)確調(diào)查清楚排入水體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要排放源。

關(guān)鍵詞：水體；富營(yíng)養(yǎng)化；危害；措施

中圖分類號(hào)：TV213.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）18-0003-02

眾所周知，水生植物（包括附著水體的水草，懸浮在水中的浮游藻類，漂浮在水面的鴨食雜草等）的生長(zhǎng)同植物一樣，需要陽(yáng)光、二氧化碳和各種營(yíng)養(yǎng)鹽類（主要是氮、磷、鉀、鈣、鎂等鹽類），正常水體中水生植物的種類和數(shù)量受水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的限制，其中浮游藻類還與水體的流動(dòng)速度有關(guān)。富營(yíng)養(yǎng)化是一種氮、磷等植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量過(guò)多所引起的水質(zhì)污染現(xiàn)象。一般地，水中總磷達(dá)到0.02mg/L，無(wú)機(jī)氮達(dá)到0.3mg/L的水體已處于富營(yíng)養(yǎng)化。在自然條件下，隨著河流夾帶沖積物和水生生物殘骸在湖底的不斷沉降淤積，湖泊會(huì)從平營(yíng)養(yǎng)湖過(guò)渡為富營(yíng)養(yǎng)湖，進(jìn)而演變?yōu)檎訚珊完懙?，這是一種極為緩慢的過(guò)程。但由于人類大量的生活生產(chǎn)活動(dòng)，將大量工業(yè)廢水和生活污水以及農(nóng)田徑流中的植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)排入湖泊、水庫(kù)、河口、海灣等緩流水體后，水生生物特別是藻類將大量繁殖，使生物量的種群種類數(shù)量發(fā)生改變，破壞了水體的生態(tài)平衡。

所謂“富營(yíng)養(yǎng)化”是指在人類活動(dòng)的影響下，水中營(yíng)養(yǎng)鹽類和有機(jī)物不斷增多，生物所需的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)大量進(jìn)入湖泊、河口、海灣等緩流水體，引起藻類及其他浮游生物大量繁殖，積累大量的有機(jī)體，最終導(dǎo)致水質(zhì)惡化，魚(yú)類及其他生物大量死亡、生態(tài)平衡遭到破壞的現(xiàn)象。

1 “富營(yíng)養(yǎng)化”的產(chǎn)生及危害

一談到水體的富營(yíng)養(yǎng)化，使人們常常想到總氮、總磷超標(biāo)?？偟?、總磷等營(yíng)養(yǎng)鹽的超標(biāo)是發(fā)生水體“富營(yíng)養(yǎng)化”的必要條件。水體“富營(yíng)養(yǎng)化”所必備的條件基本上是一樣的，最主要的影響因素可以歸納為以下幾個(gè)方面：（1）總氮總磷等營(yíng)養(yǎng)鹽相對(duì)比較充足；（2）鐵，硅等含量比較適度；（3）適宜的溫度，光照條件和溶解氧含量；（4）緩慢的水流流態(tài)，水體更新周期長(zhǎng)。只有在上述四方面條件都比較適宜的情況下，才會(huì)出現(xiàn)某種優(yōu)勢(shì)藻類“瘋狂增長(zhǎng)”現(xiàn)象，發(fā)生水體“富營(yíng)養(yǎng)化”。

城市生活污水，食品加工、造紙、紡織、化肥、化工等工業(yè)廢水以及大量使用化肥、農(nóng)藥的農(nóng)田排水，它們含有大量的有機(jī)物，這些廢水排入水體后，有些被藻類直接利用，有些經(jīng)過(guò)分解代謝后被利用，這樣有機(jī)廢水的大量排放，為藻類的生長(zhǎng)提供了充足的營(yíng)養(yǎng)，使藻類大量繁殖，這也促成了水體“富營(yíng)養(yǎng)化”的產(chǎn)生。可見(jiàn)，水體“富營(yíng)養(yǎng)化”進(jìn)程的加快與人類的生活和生產(chǎn)活動(dòng)密切相關(guān)，特別是近二十年來(lái)，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的飛躍發(fā)展，城市規(guī)模的迅速擴(kuò)大，加速了水體“富營(yíng)養(yǎng)化”的過(guò)程，對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響及危害。

水體“富營(yíng)養(yǎng)化”的危害是多方面的，其主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：（1）水體“富營(yíng)養(yǎng)化”造成水的透明度降低，陽(yáng)光難以穿透水層，從而影響水中植物的光合作用和氧氣的釋放，同時(shí)浮游生物的大量繁殖，消耗了水中大量的氧，使水中溶解氧嚴(yán)重不足，而水面植物的光合作用，則可能造成局部溶解氧的過(guò)飽和。溶解氧過(guò)飽和以及水中溶解氧少，都對(duì)水生動(dòng)物（主要是魚(yú)類）有害，造成魚(yú)類大量死亡；（2）水體“富營(yíng)養(yǎng)化”底層堆積的有機(jī)物質(zhì)在厭氧條件下，分解產(chǎn)生的有害氣體，以及一些浮游生物產(chǎn)生的生物毒素也會(huì)傷害水生動(dòng)物；（3）水體“富營(yíng)養(yǎng)化”水中含有亞硝酸鹽和硝酸鹽，人畜長(zhǎng)期飲用這些物質(zhì)含量超過(guò)一定標(biāo)準(zhǔn)的水，會(huì)中毒致癌；（4）水體“富營(yíng)養(yǎng)化”，常導(dǎo)致水生生態(tài)系統(tǒng)紊亂，水生生物種類減少，多樣性受到破壞。昆明滇池水質(zhì)在20世紀(jì)50年代處于貧營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，到80年代則處于富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，大型水生植物種數(shù)由50年代的44種降至20種，浮游植物屬數(shù)由87屬降至45屬，土著魚(yú)種數(shù)由15種降至4種；武漢漢江在1992年發(fā)生水華時(shí)，藻類種群的多樣性指數(shù)也呈下降趨勢(shì)。普遍的重富營(yíng)養(yǎng)造成多種用水功能的嚴(yán)重?fù)p害，甚至完全喪失。武漢漢江下游因出現(xiàn)水華現(xiàn)象而導(dǎo)致漢川自來(lái)水廠被迫關(guān)閉，宗關(guān)自來(lái)水廠的凈化工序困難，反沖增加，制水成本增加。此外，由于藻類帶有明顯的魚(yú)腥味，從而影響飲用水質(zhì)。而藻類產(chǎn)生的毒素則會(huì)危害人類和動(dòng)物的健康。

“富營(yíng)養(yǎng)化”對(duì)人體所造成的危害是多方面的。首先是引起象游浮藻類那樣的自養(yǎng)生物群落的變化。正常水體中，藻類的種類多但數(shù)量不大，主要是硅藻和甲藻，藍(lán)藻占的比例小，而“富營(yíng)養(yǎng)化”的水體中，藻類的數(shù)量可達(dá)每萬(wàn)毫升數(shù)萬(wàn)個(gè)，并且藍(lán)藻占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，當(dāng)其大量繁殖時(shí)，水變成深綠色，水面有很多綠色或紅色的漂浮物，有時(shí)形成一層薄膜，被人們稱為“水花”又叫“湖靛”?！八ā钡某霈F(xiàn)便是水體“富營(yíng)養(yǎng)化”的一個(gè)重要標(biāo)志；藻類的大量繁殖還會(huì)引起水體溶解氧晝夜變動(dòng)劇烈，特別是夏天，氣溫，水溫高，有機(jī)物分解快，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)缺氧情況，使魚(yú)類及其它水生動(dòng)物窒息而死。在農(nóng)村，夏季的早晨，日出之前（無(wú)光合作用），水塘中出現(xiàn)的“魚(yú)浮頭”現(xiàn)象，正是水體缺氧所致；“富營(yíng)養(yǎng)化”的水體，其透明度降低且常含硝酸鹽及亞硝酸鹽，水體pH值的變化會(huì)引起NH4+（NH3）的毒性（形成一種強(qiáng)致癌物一一亞硝胺），這種水對(duì)人體健康非常有害；另外，“富營(yíng)養(yǎng)化”的水不能飲用，其中含有大量的Fe3+、Mn2+、NH4+等離子，難以處理，影響水質(zhì)凈化。

2 影響水體“富營(yíng)養(yǎng)化”的因素

影響水體“富營(yíng)養(yǎng)化”的因素很多。（1）光線和溫度：藻類的光合作用需要陽(yáng)光而且藍(lán)藻的生長(zhǎng)需要在較高溫度下，所以“水花”常出現(xiàn)在春末夏初到初秋的季節(jié)，即“富營(yíng)養(yǎng)化”常出現(xiàn)在4～10月；（2）營(yíng)養(yǎng)鹽類的含量：水體營(yíng)養(yǎng)鹽類的含量影響著藻類的生長(zhǎng)速度和繁殖數(shù)量，從而影響著“富營(yíng)養(yǎng)化”程度，如硬水很少“富營(yíng)養(yǎng)化”，因?yàn)榱锥汲练e；（3）某一水體在某一水域的滯留時(shí)間：“富營(yíng)養(yǎng)化”容易發(fā)生在湖泊水體和流速小、流程長(zhǎng)的河流中，而且在遠(yuǎn)離污染源的水域，“富營(yíng)養(yǎng)化”還受水深、水的透明度的影響；（4）其他如依靠藻類生存的浮游動(dòng)物的多寡以及可以殺死藻類和浮游動(dòng)物的有毒物質(zhì)如（銅鹽）等，對(duì)“富營(yíng)養(yǎng)化”可能起促進(jìn)和抑制作用。但是，嚴(yán)重污染的河流（濁度高，水中有多種毒物存在）通常不存在“富營(yíng)養(yǎng)化”問(wèn)題，相反，當(dāng)該水體有所凈化時(shí)，“富營(yíng)養(yǎng)化”很可能會(huì)隨之產(chǎn)生。endprint

水體中“葉綠素a”的濃度高低標(biāo)志著該水體的“富營(yíng)養(yǎng)化”程度的輕重，它是一種存在于藻類中的活潑色素。湖泊和海水中“葉綠素a”的允許濃度為5ug/L，河流為50～60mg/L。

3 “富營(yíng)養(yǎng)化”的減弱和防治

盡管以上羅列著很多因素影響水體的“富營(yíng)養(yǎng)化”，但是減弱和防治“富營(yíng)養(yǎng)化”的切實(shí)可行的辦法只能是減少營(yíng)養(yǎng)素（主要是氮和磷），限制藻類的繁殖，而其它因素如光線、溫度、水流速度、水深等很難人為控制。

至于減少水體中的營(yíng)養(yǎng)素，其中含氮化合物主要來(lái)源于農(nóng)業(yè)用氮肥，而某些藻類能固定空氣中的氮，所以減少和控制含氮化合物也是比較困難的，需要很長(zhǎng)時(shí)間，所以目前國(guó)外（如法國(guó)）有成效的是對(duì)磷類化合物的控制。

磷的主要來(lái)源有：（1）農(nóng)田土壤的風(fēng)化（磷被固定在粘質(zhì)土粒上，不能被作物吸收）這種來(lái)源隨季節(jié)變化并與水流形成有關(guān)。夏天，農(nóng)業(yè)帶來(lái)的磷量很低，在干旱年幾乎等于零，然而平均起來(lái)，農(nóng)業(yè)土壤風(fēng)化帶來(lái)的磷量占磷的農(nóng)業(yè)來(lái)源總量的50%，另外，磷的來(lái)源還有施用磷肥等；（2）工業(yè)和生活污水，其中洗衣粉帶來(lái)的磷量占生活排污含量的40%，占總磷來(lái)源的20%。

目前對(duì)控制水體“富營(yíng)養(yǎng)化”提出的建議是：應(yīng)從控制人為污染源著手，準(zhǔn)確調(diào)查清楚排入水體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要排放源，監(jiān)測(cè)排入水體的廢水和污水中的氮、磷濃度，計(jì)算出年排放的氮、磷總量，為實(shí)施控制外源性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的措施提供可靠的科學(xué)依據(jù)。在有條件的地方，用含磷和氮濃度低的水注入湖泊，可起到稀釋營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度的作用。防止農(nóng)業(yè)活動(dòng)（施化肥、噴灑農(nóng)藥、除草劑）對(duì)河流的污染，沒(méi)有非常有效的辦法，然而對(duì)于絕大部分）（80～90%）的工業(yè)和生活帶來(lái)的磷污染可以防止，理論上有兩種方法：（1）用特殊的污廢水處理系統(tǒng)（一般系統(tǒng)中加上曝氣等）將工業(yè)和生活污水中的磷脫去，脫磷率可達(dá)80～90%；（2）重點(diǎn)控制含磷高的工業(yè)污水。在工業(yè)排放的污廢水中，磷主要來(lái)自一些以磷及其化合物為原料的工廠，如生產(chǎn)洗衣劑、磷肥、熒光粉、毒鼠劑等的工廠；還可采用磷的代用品，如找出一些新的物質(zhì)代替過(guò)去在洗衣粉中添加的三聚磷酸鹽（起泡劑）。對(duì)此，法國(guó)、比利時(shí)、英國(guó)等都正在研究中。對(duì)于暫時(shí)不能采用代用品的，則應(yīng)加強(qiáng)改善工藝流程或限制使用量，在排放的廢水中則采取磷回收工藝，以降低其含量，這樣可大大降低城市污水中磷的含量。

總之，水體的“富營(yíng)養(yǎng)化”是隨著工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高速發(fā)展和人們的生活、生產(chǎn)活動(dòng)而產(chǎn)生的一種新的有機(jī)污染現(xiàn)象，有很多有關(guān)的問(wèn)題正在研究和爭(zhēng)論中，而且有很多新問(wèn)題等待著我們?nèi)ヌ剿骱头治觥Ｎ覈?guó)各區(qū)域水體的“富營(yíng)養(yǎng)化”問(wèn)題除了按國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)和手段加以解決外，還應(yīng)根據(jù)我國(guó)的國(guó)情采用化學(xué)方法（這是一類包括凝聚沉降和用化學(xué)藥劑殺藻的方法，例如有許多種陽(yáng)離子可以使磷有效地從水溶液中沉淀出來(lái)，其中最有價(jià)值的是價(jià)格比較便宜的鐵、鋁和鈣，它們都能與磷酸鹽生成不溶性沉淀物而沉降下來(lái)）、生物性措施（利用水生生物吸收利用氮、磷元素進(jìn)行代謝活動(dòng)以去除水體中氮、磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的方法）、工程性措施（包括挖掘底泥沉積物、進(jìn)行水體深層曝氣、注水沖稀以及在底泥表面敷設(shè)塑料等）對(duì)水體的“富營(yíng)養(yǎng)化”河湖水體進(jìn)行治理修復(fù)，恢復(fù)水體使用功能，有效緩解我國(guó)水資源嚴(yán)重匱乏的問(wèn)題，改善居民居住環(huán)境，提高人民生活質(zhì)量，為我國(guó)的水環(huán)境保護(hù)事業(yè)做出貢獻(xiàn)。endprint