水體富營養(yǎng)化的防治措施

水體富營養(yǎng)化的防治措施第1頁/共43頁

1971年的某一天早晨，日本瀨戶內(nèi)海的漁民正要出海打魚，忽然發(fā)現(xiàn)了一種奇妙的景象：海水在一夜之間由蔚藍色變成了赤紅色，好像是在海灣上鋪了一塊碩大無比的紅地毯，一時間，消息不脛而走，附近的人們都來觀看這聞所未聞的奇景，有的人還贊不絕口，為自己大開眼界而高興。第2頁/共43頁殊不知，這并不是什么奇景，而是一場災難。沒過多久，海風帶來陣陣難聞的惡臭，死魚大批漂向岸邊，這時，漁民們才恍然大悟：啊呀，我們的生計完了！

(參考圖)兇惡赤潮“劫”走4萬鮑魚第3頁/共43頁這就是赤潮──海洋的災難

世界海域富營養(yǎng)化分布圖第4頁/共43頁而在中國赤潮的情況是我國有害赤潮的發(fā)生頻率增加,規(guī)模擴大,新的赤潮藻種不斷出現(xiàn),有毒赤潮藻種比例上升,有害赤潮危害程度日益增加。第5頁/共43頁OUTLINE預防和控制的各種措施各種措施成效分析32水體富營養(yǎng)化的危害1第6頁/共43頁營養(yǎng)對環(huán)境的影響破壞水生生態(tài)系統(tǒng)富營養(yǎng)化總磷、總氮等營養(yǎng)物質(zhì)超標緩慢的水流狀態(tài)適宜的溫度水味腥臭難聞，

透明度下降，溶解度下降水體有毒物積累藻類大量繁殖，產(chǎn)生水華赤潮現(xiàn)象一.水體富營養(yǎng)化的危害第7頁/共43頁二.預防和控制的各種措施水華與赤潮的防治是一個系統(tǒng)的綜合作用，在近幾十年來，全球紛紛致力于此。主要過程如下：水質(zhì)監(jiān)測與分析具體原因調(diào)查與研究綜合的處理控制措施物理方法工程限制人為營養(yǎng)物質(zhì)流入水體政策生態(tài)學方法︾︾第8頁/共43頁水質(zhì)監(jiān)測與分析監(jiān)測水平的提高使赤潮水華和毒素的產(chǎn)生可以預測:1.遙感原位監(jiān)測一些重要的變量如顏色，溫度，鹽度、葉綠素、濁度、溶解氧及PH為管理提供實時的數(shù)據(jù)。利用衛(wèi)星上的遙感器對于水色變化的監(jiān)測，來探測水質(zhì)變化，預防水華，赤潮。2.原位營養(yǎng)傳感器對一些無機或是有機形式的營養(yǎng)都能監(jiān)測，使得營養(yǎng)輸入的波動和由于降雨造成的鹽度變化之間的關系現(xiàn)在有可能建立。3.分子探針分析檢測全細胞或細胞勻漿中的專一性標記結合物質(zhì),將標記轉(zhuǎn)換為光信號,用于目標赤潮生物的定性和定量分析。4.建模評估第9頁/共43頁①水色遙感監(jiān)控對比與分析藻類大量繁殖生物色素的光吸收和散射水域水色變化本底對比和異常水色區(qū)域判別對赤潮，水華的發(fā)生周期及擴散面積進行預測。1.遙感原位監(jiān)測衛(wèi)星圖譜第10頁/共43頁衛(wèi)星監(jiān)測原理第11頁/共43頁環(huán)境一號衛(wèi)星(HJ-1)CCD數(shù)據(jù)

第12頁/共43頁②實時水質(zhì)理化監(jiān)測第13頁/共43頁國家環(huán)保部在各大湖泊，河流建立了水質(zhì)自動監(jiān)測站，監(jiān)測八項指標（水溫、pH、濁度、溶解氧、電導率、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮和總有機碳）

可以通過各種變化來預測和分析評價水體富營養(yǎng)化程度和水華發(fā)生的狀況。第14頁/共43頁具體原因調(diào)研（以太湖水華為例）太湖暴發(fā)的水華是藍藻水華，原因是湖泊中氮磷比都很高，氮供應充分，使得無固氮能力的微囊藻成為優(yōu)勢種，形成過程是藍藻自身特點及溫度、光照、營養(yǎng)鹽和其它生物等諸多因素共同作用的結果。簡而言之，引起藍藻水華形成的原因有兩個：一.內(nèi)因（湖泊富營養(yǎng)化）1.工業(yè)點源、生活污水、農(nóng)業(yè)面源:周圍人口密度大，工業(yè)和農(nóng)業(yè)污染嚴重。面源污染面積大，不好控制2.太湖本身的內(nèi)源污染：太湖的水深淺，面積大。營養(yǎng)負荷高磷沉淀加快底泥磷釋放加快。3.大氣沉降太湖N，P都很豐富，為雙控制型湖泊第15頁/共43頁二。外因，即（氣象因子）：T：氣候亞熱帶季風氣候，夏季氣溫在24~30°C，且近年來氣候變暖，藍藻暴發(fā)頻次加密。水流：水流慢，藍藻暴發(fā)時主要吹偏南風，微風條件下，水面沒有明顯波浪產(chǎn)生，降雨量：降雨量和降雨日數(shù)偏少，日照時數(shù)偏多時有利于藍藻生長發(fā)育和暴發(fā)量體裁衣制定針對性對策具體原因調(diào)研第16頁/共43頁綜合防治措施綜合防治方法1.源頭控制2.控制外來污染物

的工程手段1.物理除藻2.化學除藻1.re-establishmentofthesubmergedmacrophytecommunities2.Thefishremoval

1控污截源2.局部應急除藻3.生態(tài)控制第17頁/共43頁綜合防治措施1、控污截源（減少外來營養(yǎng)物質(zhì)）（1）源頭控制：Ⅰ加強領導建立目標責任制Ⅱ重點控制農(nóng)業(yè)面源污染

改進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)耕作布局、合理灌溉、施肥、數(shù)字農(nóng)作技術

Ⅲ加強治理工業(yè)廢水和生活污水生活污水應修建與完善下水道系統(tǒng)，以截流輸送到污水處理廠進行集中脫氮除磷；工業(yè)推行清潔生產(chǎn)，將污染消除于生產(chǎn)過程中，對需外排的廢水，采取脫氮除磷處理，達標外排。（2）控制外來污染物的工程手段①前置庫技術②引水沖刷③Sedimentremoval④Hypolimneticoxygenation第18頁/共43頁前置庫是指利用天然水塘或人工水庫的蓄水功能將因表層土壤中的污染物（營養(yǎng)物質(zhì)）淋溶而產(chǎn)生的徑流污水截留在水庫（塘）中，不讓其直接進入所要保護的水體，經(jīng)沉淀自然凈化后用于日常農(nóng)灌。①前置庫技術第19頁/共43頁經(jīng)典的前置庫由3個部分組成：沉降帶、強化凈化系統(tǒng)、導流與回用系統(tǒng)。強化凈化系統(tǒng)又分為淺水生態(tài)凈化區(qū)、深水強化凈化區(qū)。第20頁/共43頁工程設計圖在前置庫中營養(yǎng)物質(zhì)首先通過浮游植物從溶解態(tài)轉(zhuǎn)化成顆粒態(tài),接著浮游植物和其他顆粒物質(zhì)在前置庫和與主體湖泊、水庫連接處沉降下來第21頁/共43頁滇池湖中湖計劃第22頁/共43頁②引水沖刷：引水沖刷是減少和稀釋湖泊水體營養(yǎng)物質(zhì)的有效方法，加快水的換水周期使得藍藻來不及生長。用含磷和氮濃度低的水注入湖泊，起到稀釋營養(yǎng)物質(zhì)濃度的作用，這對控制水華現(xiàn)象，提高水體透明度等有一定作用。第23頁/共43頁滇中調(diào)水工程引金沙江之水解滇中之渴、沖刷滇池污染，以流動的貧營養(yǎng)水代替停滯的富營養(yǎng)水的目的。局限性：換水法是對污染的轉(zhuǎn)嫁？？營養(yǎng)物絕對量并未減少，污染了下游的環(huán)境，不能從根本上解決問題第24頁/共43頁③Sedimentremoval：該法是減少內(nèi)源負荷和治理富營養(yǎng)化湖泊的一種重要措施。。1.將底泥挖出來2.排泥場處理3.在底泥表明敷設沙石或塑料如:瑞典的Trummen湖第25頁/共43頁1.

economicbenefits：2.expensive3.newclassofenvironmentalproblems：挖泥雖搬走了湖底中部分污染物,似乎會使底部污染物總量有所減少,但實際上湖水中污染物濃度下降甚微,且湖泊越大,下降越小挖泥會把底棲生物、微生物等一起帶走,它會打破長期形成的生態(tài)平衡,中斷生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈,這樣就會出現(xiàn)新的環(huán)境問題Sedimentremoval，moreharmthangood？第26頁/共43頁④Hypolimneticoxygenation：適用于湖水較深出現(xiàn)厭氧層的水體。磷容易在厭氧條件下從底泥中釋放出來，采取定期或不定期人為湖底深層曝氣充氧，使水與底泥面之間不出現(xiàn)厭氧層，有利于抑制底泥磷釋放，對改善水質(zhì)有利。第27頁/共43頁2.局部應急除藻（1）物理除藻①人工打撈②超聲波法③微濾機除藻第28頁/共43頁以宜興地區(qū)太湖的一處約4400m2左右的水域作為實驗區(qū)域.采用半封閉攔截方式隔離出面積約為400m2的水面作為超聲處理組,余下部分4000m2左右作為對照組.第29頁/共43頁在400m2的實驗水域中往返運行1h,確保單位面積上超聲處理時間不小于15s.分別于超聲處理0,1,24h和7,14d后,在處理組和對照組的中心水域采樣檢測水樣,觀察水樣外觀變化.第30頁/共43頁第31頁/共43頁超聲除藻的機制可能為:藻細胞富含氣泡,氣泡長300～700nm,寬60～110

nm,數(shù)量為幾個到幾百個不等,具備了產(chǎn)生超聲空化效應的重要條件——空化核.超聲工作頻率約20kHz時含氣水(即有氣泡存在時)產(chǎn)生空化效應所需的超聲功率(聲強)約在10-1W

/cm2數(shù)量級上第32頁/共43頁但物理法對低密度或底層藻類的滅殺效果不好、費用高,并且難于大面積使用.撈藻的速度遠遠比不上藻類的生長速度。（2）化學除藻：投放抑藻劑（3）生物除藻技術通過品種改良、搭配和養(yǎng)殖新技術的使用，在生態(tài)功能區(qū)投放濾食性魚類和貝類可以進行生物控藻。缺點第33頁/共43頁3.生態(tài)控制1.re-establishmentofthesubmergedmacrophytecommunities用大型水生植物污水處理系統(tǒng)凈化富營養(yǎng)化的水體。大型水生植物包括鳳眼蓮、蘆葦、狹葉香蒲、加拿大海羅地、多穗尾藻、麗藻、破銅錢等許多種類，可根據(jù)不同的氣候條件和污染物的性質(zhì)進行適宜的選栽。第34頁/共43頁2.Thefishremovalexcessivenitrogenandphosphorusloading——》phytoplanktonproductionwithturbidwater——》Submergedmacrophyteshaveeitherdisappearedorbeenmarkedlyreducedinmostlakes——》fishstockchanged（dominancebyzooplanktivorousandbenthivorousroachandbreampredatoryfishsuchasperch(鱸魚)hasdeclined。魚類主要通過攝食活動影響浮游動物豐度和群落結構,并導致浮游動物對浮游植物捕食壓力降低,進而使浮游植物大量增加。采用拖網(wǎng)和刺網(wǎng)對魚類進行捕撈第35頁/共43頁LakeArreskovLakeEngelsholmLakeV?ng塞克盤深度50%ofzooplanktivorousfishstockwasremovedwithin1–3years第36頁/共43頁Forthreeofthebiomanipulatedlakes,wherealargeproportionofthefishstockwasremovedwithinafewyears,yearlydatacovering12yearsormorewereavailable.Generally,markedchangeswereseenshortlyaftertherestorationinturbidity,chla,TNandTP.Themostmarkedchangeswereseenafter5–6years,whenSecchidepthwasmorethandoubledandTP,TNandchlawerereducedto20–50%oftheprerestorationlevels.However,after6–8yearsallthreelakesapproachedtheturbidstateagain.Secchidepthtendedtoremainhighintwoofthelakes.

僅有幾個湖泊能描述修復措施的長期效益，但是生物調(diào)控的數(shù)據(jù)顯示，在絕大多少的情況下，在10年或低于10年會重新回到一個渾濁的狀態(tài)。有些湖泊甚至短期效果不明顯第37頁/共43頁三.各種措施成效分析在歐洲的修復湖泊各使用方法第38頁/共43頁第39頁/共43頁各自方法的使用失效原因分析目前