水體富營養(yǎng)化的評價指標(biāo)與治理

1、水體富營養(yǎng)化發(fā)生的機理水體富營養(yǎng)化發(fā)生的機理 水體富營養(yǎng)化水體富營養(yǎng)化(eutrophication)是指在是指在人類活動的影響下，氮、人類活動的影響下，氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)大量進入湖磷等營養(yǎng)物質(zhì)大量進入湖泊、泊、河口河口、海灣等緩流水、海灣等緩流水體，引起藻類及其他浮游體，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水質(zhì)惡化，魚氧量下降，水質(zhì)惡化，魚類及其他生物大量死亡的類及其他生物大量死亡的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象在河流湖現(xiàn)象。這種現(xiàn)象在河流湖泊中出現(xiàn)稱為水華，在海泊中出現(xiàn)稱為水華，在海洋中出現(xiàn)稱為赤潮。洋中出現(xiàn)稱為赤潮。正是他們將湖水、河水染成綠色的“水華”水體富營養(yǎng)化有何

2、危害水體富營養(yǎng)化有何危害 1)富營養(yǎng)化造成水的透明度降低，陽光難以穿透水層，富營養(yǎng)化造成水的透明度降低，陽光難以穿透水層，從而影響水中植物的光合作用和氧氣的釋放，同時浮游生從而影響水中植物的光合作用和氧氣的釋放，同時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不足，而水面植物的光合作用，則可能造成局部溶解氧的過飽和。溶解氧過飽和以及水中溶解氧少，都對水生動物過飽和。溶解氧過飽和以及水中溶解氧少，都對水生動物(主要是魚類主要是魚類)有害，造成魚類大量死亡。有害，造成魚類大量死亡。 (2

3、)富營養(yǎng)化水體底層堆積的有機物質(zhì)在厭氧條件下富營養(yǎng)化水體底層堆積的有機物質(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(如石房蛤毒素如石房蛤毒素)也會傷害水生動物。也會傷害水生動物。 (3)富營養(yǎng)化水中含有亞硝酸鹽和硝酸鹽，人畜長期富營養(yǎng)化水中含有亞硝酸鹽和硝酸鹽，人畜長期飲用這些物質(zhì)含量超過一定標(biāo)準(zhǔn)的水，會中毒致病等等。飲用這些物質(zhì)含量超過一定標(biāo)準(zhǔn)的水，會中毒致病等等。 水體富營養(yǎng)化，常導(dǎo)致水生生態(tài)系統(tǒng)紊亂，水生生物種類水體富營養(yǎng)化，常導(dǎo)致水生生態(tài)系統(tǒng)紊亂，水生生物種類減少，多樣性受到破壞減少，多樣性受到破壞。 富營養(yǎng)化的評

4、價富營養(yǎng)化的評價從物理物理、化學(xué)化學(xué)和生物學(xué)生物學(xué)三方面評價美國國家環(huán)保局。湖泊富營養(yǎng)化階段標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)OECD組織湖泊營養(yǎng)分類系統(tǒng)評價 評價水體富營養(yǎng)化的方法是：觀察藍藻等指示生物測定生物的現(xiàn)存量測定原初生產(chǎn)力測定透明度測定氮和磷等導(dǎo)致富營養(yǎng)化的物質(zhì)富營養(yǎng)化的評價富營養(yǎng)化的評價通過指數(shù)法指數(shù)法進行評價 包括卡爾森營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)（TSI）、修正的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)、綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)（TLI）等。 這些指數(shù)法的計算模型均考慮了葉綠素葉綠素（浮游植物生物量），透明度透明度，總磷總磷。綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法還加入了總氮總氮，化學(xué)需化學(xué)需氧量氧量。生物、物理、化學(xué)三方面 特征法評價 特征法是根據(jù)湖泊富營養(yǎng)化的生態(tài)環(huán)境因

5、子特征來評價湖泊營養(yǎng)狀況的方法。 參數(shù)法 在富營養(yǎng)化湖泊的水生態(tài)系統(tǒng)中袁各種生物與非生物因子處于十分復(fù)雜堯相互作用的網(wǎng)絡(luò)中遙一般采用水體中營養(yǎng)物質(zhì)氮堯磷的濃度 淵 即總氮堯總磷指標(biāo)冤袁水體透明度袁藻類的種類堯數(shù)量堯指示種堯優(yōu)勢種袁葉綠素 a袁生物多樣性指數(shù)及水質(zhì)綜合污染指數(shù)等生物和生態(tài)學(xué)指標(biāo)對湖泊堯水庫生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進行評價袁以判斷水體是否處于富營養(yǎng)狀態(tài)遙部分常用評價指標(biāo)參數(shù)見表 。評分法比采用單值評價更具有代表性降低某次化驗由于認(rèn)為食物所產(chǎn)生的偏差 生物指標(biāo)參數(shù)法 藻類污染指示種及綜合指數(shù)在水體富營養(yǎng)化的評價中 NP藻類現(xiàn)存量和種類多樣性指數(shù)均是重要的的評價指標(biāo)。作為富營養(yǎng)指示種藍藻和 綠球藻

6、大量存在可以表明水體水質(zhì)營養(yǎng)水平很高 指示生物法把浮游植物作為評價水質(zhì)的指示生物 一旦水質(zhì)污染是環(huán)境因子發(fā)生改變將直接影響原有生物種群的平衡改變種群的組成和數(shù)量 營養(yǎng)狀況指數(shù)法 TSI指數(shù)法以透明度為基礎(chǔ) 修正TSI指數(shù)法考慮到除浮游植物意外的其他因子對透明度的影響。更合理。 綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法對比評價對比的三種方法分別是綜合營養(yǎng)指數(shù)。評分指數(shù)。和主成分分析營養(yǎng)度法。 營養(yǎng)度指數(shù)發(fā)通過分析國內(nèi)外現(xiàn)有湖泊營養(yǎng)化評價模式進行了反復(fù)的理論探索和實踐驗證將層次分析法和主成分分析法相結(jié)合突出湖泊富營養(yǎng)化狀態(tài)綜合評價方法。湖泊營養(yǎng)狀態(tài)分級水體富營養(yǎng)化的指標(biāo)水體富營養(yǎng)化的指標(biāo) 指標(biāo)：指標(biāo)： 1）水體中含氮量

7、大于）水體中含氮量大于0.20.3mg/L，含磷量大，含磷量大于于0.01mg/L， 2）生化需氧量大于）生化需氧量大于10mg/L， 3）在淡水中細菌總量）在淡水中細菌總量達到達到104個個/毫升，毫升， 4）標(biāo)志藻類生長的葉）標(biāo)志藻類生長的葉綠素綠素a濃度大于濃度大于10g/L。 方法：水體富營養(yǎng)處理技術(shù)生態(tài)浮床生態(tài)浮床凈化作用原理生態(tài)浮床凈化作用原理 一方面，表現(xiàn)在利用表面積很大的植物根系在水中形一方面，表現(xiàn)在利用表面積很大的植物根系在水中形成濃密的網(wǎng)，吸附水體中大量的懸浮物，并逐漸在植物根成濃密的網(wǎng)，吸附水體中大量的懸浮物，并逐漸在植物根系表面形成生物膜，膜中微生物吞噬和代謝水中的污染

8、物系表面形成生物膜，膜中微生物吞噬和代謝水中的污染物成為無機物，使其成為植物的營養(yǎng)物質(zhì)，通過光合作用轉(zhuǎn)成為無機物，使其成為植物的營養(yǎng)物質(zhì)，通過光合作用轉(zhuǎn)化為植物細胞的成分，促進其生長，最后通過收割浮島植化為植物細胞的成分，促進其生長，最后通過收割浮島植物和捕獲魚蝦減少水中營養(yǎng)鹽；物和捕獲魚蝦減少水中營養(yǎng)鹽； 另一方面，浮島通過遮擋陽光抑制藻類的光合作用，另一方面，浮島通過遮擋陽光抑制藻類的光合作用，減少浮游植物生長量，通過接觸沉淀作用促使浮游植物沉減少浮游植物生長量，通過接觸沉淀作用促使浮游植物沉降，有效防止降，有效防止“水華水華”發(fā)生，提高水體的透明度，其作用發(fā)生，提高水體的透明度，其作用相

9、對于前者更為明顯，同時浮島上的植物可供鳥類棲息，相對于前者更為明顯，同時浮島上的植物可供鳥類棲息，下部植物根系形成魚類和水生昆蟲生息環(huán)境。下部植物根系形成魚類和水生昆蟲生息環(huán)境。 生態(tài)浮床優(yōu)點生態(tài)浮床優(yōu)點 生態(tài)浮床有凈化水質(zhì)、美化水面景觀、提供水生生態(tài)浮床有凈化水質(zhì)、美化水面景觀、提供水生生物棲息空間及進行環(huán)境教育等多種功能。其優(yōu)生物棲息空間及進行環(huán)境教育等多種功能。其優(yōu)點如下：點如下： （1）浮島浮體可大可小，形狀變化多樣，易）浮島浮體可大可小，形狀變化多樣，易于制作和搬運；于制作和搬運； （2）跟人工濕地相比，植物更容易栽培；）跟人工濕地相比，植物更容易栽培； （3）無需專人管理，只需定期

10、清理，大大減）無需專人管理，只需定期清理，大大減少人工和設(shè)備的投資，降低了維護保養(yǎng)費和設(shè)備少人工和設(shè)備的投資，降低了維護保養(yǎng)費和設(shè)備的運行費用等。的運行費用等。 生物生物生態(tài)修復(fù)好處多多生態(tài)修復(fù)好處多多 1）處理效果好）處理效果好 2）修復(fù)時間短，人類直接暴露在染污下的）修復(fù)時間短，人類直接暴露在染污下的機會少機會少 3）污染物在原地被降解，就地處理，操作）污染物在原地被降解，就地處理，操作簡單，對周圍干擾較少簡單，對周圍干擾較少 4）成本低廉，僅為傳統(tǒng)物理、化學(xué)技術(shù)的）成本低廉，僅為傳統(tǒng)物理、化學(xué)技術(shù)的30%50% 5）不產(chǎn)生二次污染，遺留問題較少）不產(chǎn)生二次污染，遺留問題較少可凈化水質(zhì)的水

11、生植物可凈化水質(zhì)的水生植物 有一定的經(jīng)濟價值有一定的經(jīng)濟價值 。鳳眼蓮、水浮蓮、紫。鳳眼蓮、水浮蓮、紫萍等植物在溫暖季節(jié)生長繁殖極快，能迅萍等植物在溫暖季節(jié)生長繁殖極快，能迅速覆蓋水面，凈化效果好。水花生、蘆葦速覆蓋水面，凈化效果好。水花生、蘆葦?shù)瓤剐暂^強，種群密度大，凈化效果較好，等抗性較強，種群密度大，凈化效果較好，并具有抵抗風(fēng)浪和分隔水面等功能。伊樂并具有抵抗風(fēng)浪和分隔水面等功能。伊樂藻，菹草等沉水植物在水下生長不影響水藻，菹草等沉水植物在水下生長不影響水的透光，還通過光合作用向水中提供大量的透光，還通過光合作用向水中提供大量氧氣，并且在低溫季節(jié)也可很好生長。水氧氣，并且在低溫季節(jié)也可很

12、好生長。水花生、槐葉萍、浮萍等植物的抗寒性較強。花生、槐葉萍、浮萍等植物的抗寒性較強。蓮藕等本身即具有一定的經(jīng)濟價值蓮藕等本身即具有一定的經(jīng)濟價值。 水生植物能夠不同程度地清除被污染水體水生植物能夠不同程度地清除被污染水體的氮、磷，重金屬及有機污染物，并在污的氮、磷，重金屬及有機污染物，并在污水治理中得到了廣泛的應(yīng)用。通過分析水水治理中得到了廣泛的應(yīng)用。通過分析水生植物對水中氮、磷等營養(yǎng)元素和污染物生植物對水中氮、磷等營養(yǎng)元素和污染物的吸收及分解作用，可選擇不同的水生植的吸收及分解作用，可選擇不同的水生植物及其組合來適應(yīng)不同的受污染水體。還物及其組合來適應(yīng)不同的受污染水體。還可通過控制水生植物

13、的數(shù)量來調(diào)控凈化能可通過控制水生植物的數(shù)量來調(diào)控凈化能力的大小，以修復(fù)受污染水體并保持水質(zhì)。力的大小，以修復(fù)受污染水體并保持水質(zhì)。 水生植物對污染物的清理水生植物對污染物的清理1 水生植物對氮磷的清除水生植物對氮磷的清除 淡水沉水植物系統(tǒng)對營養(yǎng)物的去除有很好的作用：對氮淡水沉水植物系統(tǒng)對營養(yǎng)物的去除有很好的作用：對氮主要是通過反硝化作用，對磷則是生物吸收和隨后的植株收主要是通過反硝化作用，對磷則是生物吸收和隨后的植株收獲獲 2 水生植物對重金屬的清除水生植物對重金屬的清除 水生植物對重金屬水生植物對重金屬Zn、Cr、Pb、Cd、Co、Ni、Cu等有等有很強的吸收積累能力。很強的吸收積累能力。

14、3 水生植物對有毒有機污染物的清除水生植物對有毒有機污染物的清除 植物的存在有利于有機污染物質(zhì)的降解。水生植物可能吸收和植物的存在有利于有機污染物質(zhì)的降解。水生植物可能吸收和富集某些小分子有機污染物，更多的是通過促進物質(zhì)的沉淀和富集某些小分子有機污染物，更多的是通過促進物質(zhì)的沉淀和促進微生物的分解作用來凈化水體。促進微生物的分解作用來凈化水體。 水生植物對水體的凈化水生植物對水體的凈化水生植物的生態(tài)效應(yīng)水生植物的生態(tài)效應(yīng) 水生植物除了直接吸收、固定、分解污染物外，通常只是間接地參與污水生植物除了直接吸收、固定、分解污染物外，通常只是間接地參與污染物的分解，通過對土壤中細菌、真菌等微生物的調(diào)控來

15、進行環(huán)境的修復(fù)，染物的分解，通過對土壤中細菌、真菌等微生物的調(diào)控來進行環(huán)境的修復(fù)，植物在水污染控制中生態(tài)效應(yīng)主要表現(xiàn)在以下方面：植物在水污染控制中生態(tài)效應(yīng)主要表現(xiàn)在以下方面： 1。物理作用。物理作用 覆蓋于濕地中的水生植物，使風(fēng)速在近土壤或水體表面降低，有利于水體中懸浮覆蓋于濕地中的水生植物，使風(fēng)速在近土壤或水體表面降低，有利于水體中懸浮物的沉積，降低了沉積物質(zhì)再懸浮的風(fēng)險，增加了水體與植物間的接觸時間，同時還物的沉積，降低了沉積物質(zhì)再懸浮的風(fēng)險，增加了水體與植物間的接觸時間，同時還可以增強底質(zhì)的穩(wěn)定和降低水體的濁度。可以增強底質(zhì)的穩(wěn)定和降低水體的濁度。 2。植物對污染物的吸收作用。植物對污染

16、物的吸收作用 植物的生長和繁殖離不開營養(yǎng)物質(zhì)，水體中的相當(dāng)部分的營養(yǎng)物被植物轉(zhuǎn)化或保植物的生長和繁殖離不開營養(yǎng)物質(zhì)，水體中的相當(dāng)部分的營養(yǎng)物被植物轉(zhuǎn)化或保存在植物體內(nèi)。存在植物體內(nèi)。 3植物根系釋放植物根系釋放 水生植物則具有適合在缺氧條件下生存的結(jié)構(gòu)與特征，包括莖肥大，莖和根的中水生植物則具有適合在缺氧條件下生存的結(jié)構(gòu)與特征，包括莖肥大，莖和根的中心具有較大的組織，莖中空，具淺根系等。植物的這種特殊結(jié)構(gòu)，有利于氧在其體內(nèi)心具有較大的組織，莖中空，具淺根系等。植物的這種特殊結(jié)構(gòu)，有利于氧在其體內(nèi)的傳輸并能傳遞到根區(qū)，不僅滿足了植物在缺氧環(huán)境的呼吸作用，而且還可以促進根的傳輸并能傳遞到根區(qū)，不僅滿足了植