環(huán)境化學論文.doc

河北北方學院理學院化學系環(huán)境化學結(jié)課論文水體富營養(yǎng)化及其防治技術(shù)王妍（河北北方學院理學院化學系工業(yè)分析與檢驗09級1班 學號2009113040118）摘 要: 在介紹了水體富營養(yǎng)化的原因、分類及危害的基礎(chǔ)上,對水體富營養(yǎng)化的防治措施進行了歸納總結(jié)。關(guān)鍵詞: 富營養(yǎng)化; 原因; 危害; 防治措施 由于人類活動的影響,可能在短期內(nèi)會使大量含氮含磷等植物性營養(yǎng)物質(zhì)進入水體,從而引起藻類和浮游生物的迅速繁殖, 使水體溶解氧下降、透明度下降、水質(zhì)惡化、魚貝及其他水生生物大量死亡。這種由于植物性營養(yǎng)元素大量排入水體, 破壞了水體自然生態(tài)系統(tǒng)平衡的現(xiàn)象,稱之為水體的富營養(yǎng)化。富營養(yǎng)化可分為天然富營養(yǎng)化和人為富營養(yǎng)化。富營養(yǎng)化具有緩慢、難以逆轉(zhuǎn)的特點 1 。因此水體富營養(yǎng)化問題是當今世界的最主要面臨的水污染問題之一。一、水體富營養(yǎng)化的定義由于人類的活動，使得水體中營養(yǎng)物質(zhì)富集，引起藻類以及其它水生生物過量繁殖，水呈綠色或混濁呈褐色，水體透明度下降，溶解氧降低，造成水質(zhì)惡化，嚴重時發(fā)生“水華”，使整個水體生態(tài)平衡發(fā)生改變而造成危害的一種污染現(xiàn)象。二、水體富營養(yǎng)化的形成及分類國際經(jīng)濟合作與開發(fā)組織對水體富營養(yǎng)化開展了一系列的研究工作,最后確定氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)的輸入和富集是水體發(fā)生富營養(yǎng)化的最主要原因,大約80%的湖泊富營養(yǎng)化是受磷元素的制約,大約10%的湖泊與氮元素有關(guān), 余下10%的湖泊與其他因素有關(guān)。含有氮、磷等植物性營養(yǎng)物質(zhì)的污染物主要經(jīng)過下列途徑排入水體 2 。1 生活污水生活污水中含有大量富含氮、磷的有機物。其中的磷主要來自洗滌劑。據(jù)2003年中國環(huán)境狀況公報6統(tǒng)計,2003年全國工業(yè)和城鎮(zhèn)生活廢水排放總量為460.0億噸,其中工業(yè)廢水排放量212.4億噸, 比上年增加2.5%;城鎮(zhèn)生活污水排放量247.6億噸, 比上年增加6. 6%。廢水中化學需氧量(COD)排放總量1333. 6 萬噸,比上年減少2.4%。其中工業(yè)廢水中COD 排放量511. 9 萬噸, 比上年減少12. 3%;城鎮(zhèn)生活污水中COD排放量821. 7 萬噸, 比上年增加5. 0%?？梢? 生活污水已逐漸取代工業(yè)廢水而成為水體富營養(yǎng)化的最大污染源。 2 工業(yè)廢水工業(yè)廢水主要是指工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的, 其中鋼數(shù)量, 但加速了我國湖泊水庫富營養(yǎng)化的進程。有資料報道, 在網(wǎng)箱養(yǎng)魚時, 每生產(chǎn)1噸魚, 每年要產(chǎn)生15 kg的磷和1. 037 kg的生化耗氧量(BOD) , 因而引起水體富營養(yǎng)化 5 。三、水體富營養(yǎng)化的危害1 危害人類健康造成水體富營養(yǎng)化污染的某些物質(zhì)本身就可嚴重危害人類健康, 如植物營養(yǎng)素氨氮, 在特定的條件下也可轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽, 這是合成/ 三致物質(zhì)0亞硝胺的前體。另外, 水環(huán)境中某些藻類可釋放出劇毒物質(zhì), 通過食物鏈損害人體健康甚至致人死亡。例如, 銅綠微囊藻可釋放一種能夠引起人們消化道炎癥的水溶性環(huán)式多肽毒素。1986年12月, 福建省東山縣就曾發(fā)生過因食用被赤潮污染的菲律賓蛤仔而造成136人中毒、1人死亡的事件。2 影響水體的生態(tài)環(huán)境藻類的過度繁殖, 死亡后藻類有機體被異養(yǎng)微生物分解, 消耗了水中的大量溶解氧, 使水中溶解的氧含量急劇下降。同時, 由于水面被藻類覆蓋, 影響大氣的復氧作用,使水中缺氧, 甚至造成厭氧狀態(tài)。此外, 水體中藻類大量繁殖, 也會阻塞魚鰓和貝類的進出水孔, 使之不能進行呼吸而死亡。水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化時主要表現(xiàn)為浮游生物的大量繁殖, 因占優(yōu)勢的浮游生物的不同而水面往往呈現(xiàn)出藍色、紅色、棕色和乳白色等, 在江河、湖泊和水庫中稱為水華, 在海洋中稱為赤潮。這些因素將導致魚類等水生生物因缺氧而窒息死亡。20世紀以后, 赤潮發(fā)生的次數(shù)逐年增加, 我國渤海1998年、1999 年連續(xù)兩年發(fā)生嚴重赤潮, 面積達6 500平方千米, 持續(xù)時間超過1個月, 嚴重影響海產(chǎn)養(yǎng)殖, 造成重大經(jīng)濟損失。2000年我國海域共記錄到赤潮28起, 比1999年增加了13起, 累計面積超過10 000 平方千米。3 影響水體的利用首先, 由于富營養(yǎng)化水體中藻類密度低, 不易沉降, 需消耗較多的混凝土和液氯, 從而提高成本。含藻水的pH值偏高, 阻礙鋁鹽水解聚合物, 不利于混凝劑脫穩(wěn)。藻類干擾濾池的運行。藻類有的長度達100 200 Lm, 易在濾網(wǎng)表面形成一層毯狀物, 使運行周期縮短, 反沖洗頻繁; 易在鋼筋混凝土和金屬表面附著生長, 產(chǎn)生腐蝕, 給清洗工作帶來難度。其次, 富營養(yǎng)水體由于缺氧而產(chǎn)生硫化氫、甲烷和氨等有毒有害氣體以及水藻產(chǎn)生的某些有毒的物質(zhì), 更增加了制水過程中的技術(shù)難度, 既影響制水廠的出水率, 同時也加大了制水成本費用。四、水體富營養(yǎng)化的防治技術(shù)導致水體富營養(yǎng)化的氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)來源的不確定性給控制污染源帶來了巨大的困難。另一方面, 營養(yǎng)物質(zhì)去布, 有助于合理地發(fā)揮挖掘底泥去除內(nèi)源性營養(yǎng)物質(zhì)的效益。底泥疏浚減少了已經(jīng)積累在表層底泥中的總氮和總磷量, 減少了潛在性內(nèi)部污染源。底泥疏浚還可以加深湖泊水體的深度, 增加了湖泊環(huán)境容量，最終仍能起到降低湖泊水體營養(yǎng)負荷的作用。水體深層曝氣, 要定期或不定期采取人為湖底深層曝氣而補充氧, 使水與底泥界面之間不出現(xiàn)厭氧層, 經(jīng)常保持有氧狀態(tài), 有利于抑制底泥磷的釋放。注水沖稀是在有條件的地方, 用含磷和氮濃度低的水注人湖泊, 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, 但營養(yǎng)物絕對量并未減少, 不能從根本上解決問題。另一種手段是換水, 這是針對臨江湖泊的方案, 起到江水取代湖水, 以流動的貧營養(yǎng)水代替停滯的富營養(yǎng)水的目的。五、 結(jié) 語水體富營養(yǎng)化發(fā)生原因是多方面的, 在水體富營養(yǎng)化日益嚴重的今天, 對富營養(yǎng)化成因及控制治理措施的研究已經(jīng)取得了一定的成果, 但對受富營養(yǎng)化污染的水體還沒有一套穩(wěn)定有效的凈化控制方法達到水體的優(yōu)化恢復。防止富營養(yǎng)化趨勢發(fā)展, 必須以防為主, 采取綜合防治措施, 針對污染源、污染物特點提出重點整治對策, 同時要加鐵、化工、制藥造紙、印染等行業(yè)的廢水中氮和磷的含量都相當高。近年來, 工業(yè)排放的廢水逐年遞增。據(jù)報道,2003年全國工業(yè)廢水排放量達212. 4億t。但由于技術(shù)與資金的原因, 大部分工業(yè)廢水只經(jīng)簡單處理甚至未經(jīng)任何處理就直接排入江河等水體中, 許多廢水中所含的氮、磷等物質(zhì)也就不斷地在水體中累積了下來。1 化肥、農(nóng)藥的使用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)大量使用化肥提高土地收益率, 從1950年到1970年, 農(nóng)用化肥由不足10 Mt 上升至80 Mt, 估計2030年將達到135M t, 但僅30% 50%能被植物吸收利用, 被土壤截留下來的有機物、氮、磷等常因暴雨或刮風進入水體造成外源性富營養(yǎng)化污染。當其周圍生態(tài)環(huán)境惡劣、森林覆蓋率低、坡度大、土壤復種指數(shù)大、暴雨或洪水頻繁時, 這種情況就更加突出 3 。據(jù)資料統(tǒng)計, 農(nóng)用化肥的全球產(chǎn)量從1950年到1990年, 氮量由不足1 000104 t上升到8 000104 t。專家預計到2030年將達到13 500104 t4 。此外, 為了增加產(chǎn)量, 大量農(nóng)藥、殺蟲劑作用于農(nóng)作物, 有相當大一部分殘留在農(nóng)作物上, 隨雨水的沖刷流入水體中，很大程度上污染了水體環(huán)境。2 漁業(yè)養(yǎng)殖目前人工漁業(yè)養(yǎng)殖規(guī)模集約化, 投喂的高蛋白餌料及魚蝦排泄物等這些營養(yǎng)物質(zhì)造成水體富營養(yǎng)化。這種人工漁業(yè)養(yǎng)殖既給經(jīng)營者帶來利益, 同時給他們帶來損失,原因在于: 隨著水體中的營養(yǎng)物質(zhì)的增加, 藻類物質(zhì)的大量繁殖, 水體中的溶解氧就會大量的減少, 影響魚蝦生長,爆發(fā)魚病。近幾年, 淡水養(yǎng)殖業(yè)已由池塘轉(zhuǎn)向湖泊、水庫等大水面, 并將池塘精養(yǎng)高產(chǎn)技術(shù)與大水面優(yōu)越的生態(tài)條件相結(jié)合發(fā)展/ 三網(wǎng)0養(yǎng)殖, 雖然提高了水產(chǎn)品的質(zhì)量和除難度高。至今還沒有任何單一的生物學、化學和物理措施能夠徹底去除廢水中的氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)。目前, 我國采取的水體富營養(yǎng)化問題防治技術(shù)主要有以下幾方面組成。3 消減外源來自各種污染源的營養(yǎng)負荷的增加會使水中的營養(yǎng)物質(zhì)濃度急劇增高, 導致藻類爆發(fā)、溶氧耗盡等富營養(yǎng)化癥狀, 因此, 外源的削減與控制是治理水體富營養(yǎng)化的先決條件。削減營養(yǎng)負荷的技術(shù)有以下幾種: 廢水分流以減少營養(yǎng)物質(zhì)的入湖量; 生產(chǎn)無磷洗滌劑以降低磷的入湖負荷; 使用化學方法或生物技術(shù)進行廢水脫磷; 利用穩(wěn)定塘、人工或自然濕地等進行非點源營養(yǎng)物質(zhì)的截流; 湖水稀釋; 應用生態(tài)技術(shù)改變常規(guī)農(nóng)業(yè)種植方法 6 。4 建立植物凈化系統(tǒng)鳳眼蓮、燈心草、知風草、鴨拓草、水翁、空心菜等都是對氮、磷高吸收的植物, 在富營養(yǎng)化的水體中種植這些植物, 均會不同程度的收到對水的凈化效果。在植物選種上應使凈化系統(tǒng)具有合理的物種多樣性, 從而更容易保持長期的穩(wěn)定性并減少病蟲害。同時, 為美化環(huán)境、降低投資,采用本地種植也是首選之策。這些植物生長過程中吸收了大量的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì), 然后將其收割而被運移出水生生態(tài)系統(tǒng)以后, 大量的營養(yǎng)物質(zhì)也隨之從水體中輸出。目前, 利用植物凈化污水已成為環(huán)保領(lǐng)域的一個重要研究課題, 相信會有越來越多的植物被投入植物凈化水的綠色環(huán)保工程 7 。4 投加細菌細菌不僅可以分解有機物, 而且可以作為浮游動物的食物。細菌在藻類不足或可食性藻類短缺時, 起到穩(wěn)定維持浮游動物食物網(wǎng)的作用, 防止因食物不足而引起浮游動物生物量下降的情況。目前比較流行的有以下2種。( 1) 投加PSB(光合細菌)。這種方法目前在日本、韓國、澳大利亞等國應用較多, 即通過定期向水中投加光合細菌來凈化水體。( 2) PBB法。該法屬原位物理、生物、生化修復技術(shù),主要是向水體中增氧并定期接種有凈水作用的復合微生物。PBB法可以有效去除硝酸鹽, 這主要是通過有益微生物、藻類、水草等的吸附, 在底泥深處厭氧環(huán)境下將硝酸鹽轉(zhuǎn)化成氣態(tài)氮 8。5 工程性措施工程性措施有底泥疏浚、水體深層曝氣、注水沖稀以及在底泥表面敷設塑料等。底泥疏浚對改善那些底泥營養(yǎng)物質(zhì)含量高的水體是一種有效的手段,但需注意地點和深度。因為水體深層底泥中的可溶性磷以及氨氮可能反而高于表層底泥, 當挖掘表層底泥后, 正好暴露出深層底泥高含量的可溶性磷和氨氮,使更多的磷和氮從底泥中釋放出來, 使水質(zhì)進一步惡化。所以, 事先查清底泥營養(yǎng)物質(zhì)在縱向剖面的形態(tài)分強管理, 加大執(zhí)法力度, 建立起一套行之有效的管理體系。參考文獻 1 吳生才, 陳偉民. 水體富營養(yǎng)化的漸進性和災難性 J. 災害學, 2004 ( 19): 13 - 1. 2 袁志宇, 趙斐然. 水體富營養(yǎng)化及生物學控制 J. 中國農(nóng)村水利水電, 2008, 57( 3): 57- 59. 3 謝有奎, 俞棟, 高殿森, 等. 水體富營養(yǎng)化危害、成因及防治 J. 后勤工程學院學報, 2004 ( 3): 27 - 29. 4 錢大富. 水體富營養(yǎng)化及其防治技術(shù)研究進展 J. 青海大學學報(自然科學版),2002 ( 2): 28- 30. 5 王桂芹. 水體富營養(yǎng)化的