洗衣粉中的磷對(duì)水體的污染

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)洗衣粉中的磷對(duì)水體的污染 程鴻鵬(滁州學(xué)院化學(xué)與材料工程學(xué)院) 摘要：本文主要闡述洗衣粉中會(huì)對(duì)水體造成污染的成分，洗衣粉中的磷引起水體富營(yíng)養(yǎng)化的機(jī)理，水體富營(yíng)養(yǎng)化的危害，為了防止水體富營(yíng)養(yǎng)化，目前關(guān)于水體富營(yíng)養(yǎng)化的防治政策，禁磷的原因和現(xiàn)階段的禁磷情況，以及本人對(duì)防治洗衣粉中的磷造成水體污染的解決方案的建議。關(guān)鍵詞：洗衣粉，磷，水體富營(yíng)養(yǎng)化據(jù)聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署等機(jī)構(gòu)對(duì)全球水質(zhì)監(jiān)測(cè)的報(bào)告，目前全世界約有3040的湖泊水庫(kù)出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化的現(xiàn)象。在我國(guó)，長(zhǎng)江、淮河、太湖、巢湖等很

2、多江河湖泊都不同程度地存在富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題。據(jù)專(zhuān)家對(duì)巢湖水污染的調(diào)查，水中的磷含易超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的3.4倍，而含磷量的增加皆源于含磷的洗衣粉。南京玄武湖水中的磷70.8來(lái)自生活污水；太湖藍(lán)藻爆發(fā)，主要原因之一也因?yàn)橄匆路鄣呐湃?，使水中含磷量劇增。洗衣粉本是清潔之物，如今卻成了污染的元兇。一概述洗衣粉是由多種化學(xué)成分組成的混合物，起主要做用的是表面活性劑：烷基苯磺酸鈉、脂肪醇硫酸鈉、脂肪醇聚氯乙烯醚、環(huán)乙烷和環(huán)氯丙烷等。這些表面活性劑可直接用來(lái)作為洗滌劑使用。但去污效果并不十分理想，而且成本高。因此，配制洗衣粉時(shí)還要加入一些助劑和輔助劑，使洗衣粉的性能更加完善，貯存和使用更加方便。洗衣粉通用的助劑分為無(wú)機(jī)

3、鹽和有機(jī)鹽兩大類(lèi)，按洗衣粉是否含有磷，又分為含磷洗衣粉和無(wú)磷洗衣粉。含磷洗衣粉中應(yīng)用較為普遍的是三聚磷酸鈉，三聚磷酸鈉中陰離子具有較強(qiáng)的鏊合能力，并對(duì)微細(xì)的無(wú)機(jī)離子或脂肪微滴具有分散、乳化、膠溶做用，大大提高了洗衣粉的洗凈作用。但三聚磷酸鈉和硅酸鈉對(duì)皮膚有強(qiáng)烈的刺激作用。磷是所有生物生命所必須的元素，它的作用不能被任何其他養(yǎng)分所代替，但磷也與環(huán)境退化有關(guān)，這主要是含磷污水被排放到河流、湖泊中，造成水體中生物富營(yíng)養(yǎng)化。水體1是指在人類(lèi)活動(dòng)的影響下，生物所需的、等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)大量進(jìn)入湖泊、海灣等緩流水體，引起藻類(lèi)及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水質(zhì)惡化，類(lèi)及其他生物大量死亡的現(xiàn)象。在自然條件

4、下，湖泊也會(huì)從貧營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)過(guò)渡到富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，不過(guò)這種自然過(guò)程非常緩慢。而人為排放含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的和所引起的水體富營(yíng)養(yǎng)化則可以在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)。水體出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象時(shí)，浮游藻類(lèi)大量繁殖，形成。因占優(yōu)勢(shì)的浮游藻類(lèi)的顏色不同，水面往往呈現(xiàn)藍(lán)色、紅色、棕色、乳白色等。這種現(xiàn)象在海洋中則叫做赤潮或紅潮。二洗衣粉中的磷是如何引起水體污染的洗衣粉中的P進(jìn)入湖泊后，其中一部分轉(zhuǎn)化為正磷酸鹽，如PO43-、HPO42-、H2PO4-，其中大部分與懸浮顆粒結(jié)合存在，可作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被藻類(lèi)吸收，但這些鹽溶解度小，在水中的濃度也較低。另一部分則仍以聚合物的形式存在于水體中，如P2O74-、P3O105-、HP3O92-、CaP

5、2072-,也可為藻類(lèi)吸收。洗衣粉中的P進(jìn)入湖泊后，便參加生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)，構(gòu)成水生物個(gè)體和生物群落，并經(jīng)由自養(yǎng)生物和異養(yǎng)生物等所組成的營(yíng)養(yǎng)級(jí)依次轉(zhuǎn)化遷移。然而總磷中有相當(dāng)一部分磷的形態(tài)是生物不能吸收利用的，這部分磷對(duì)水質(zhì)沒(méi)有什么直接影響。水體中生物可利用磷代表可被藻類(lèi)吸收生長(zhǎng)所潛在利用的磷，包括溶解態(tài)磷和顆粒態(tài)生物可利用磷兩部分。溶解態(tài)磷是指能通過(guò)0.45m濾膜的無(wú)機(jī)磷酸鹽，是生物可直接利用的磷形態(tài)，稱(chēng)為溶解態(tài)反應(yīng)磷。據(jù)有關(guān)人員對(duì)我國(guó)三個(gè)湖泊(玄武湖、太湖、五里湖)中的藻類(lèi)對(duì)磷吸收快慢的研究表明：溶解反應(yīng)磷的利用效率都是在一天以?xún)?nèi)達(dá)到最大值，其次是總?cè)芙饬祝瑑H稍慢于溶解反應(yīng)磷達(dá)到最大利用率

6、，表明湖水中溶解的磷形態(tài)尤其是正磷酸鹽類(lèi)是最先被藻類(lèi)利用的。但是水體中可溶性P很有限，它們很容易與Ca2+、Fe2+、A13+等生成難溶性沉淀物，沉積于底部，作為受納水體藻類(lèi)及其它水生植物生長(zhǎng)的長(zhǎng)期磷源。聚積于底泥中的P的存在形式和數(shù)量，決定于水中的P與底泥中的磷的交換情況。水中的P經(jīng)無(wú)機(jī)P生物吸收和有機(jī)P沉淀而除去。沉淀物中顆粒態(tài)P通過(guò)懸浮作用與湍流擴(kuò)散作用而釋放到上層水中。就可溶性P而言，當(dāng)沉積物空隙水中溶解的無(wú)機(jī)磷的濃度超過(guò)上覆水中P的濃度時(shí)，溶解性無(wú)機(jī)P才能被釋放至表層水中。湖泊中P的循環(huán)大體可以看作是一個(gè)動(dòng)態(tài)的穩(wěn)態(tài)體系。在湖泊底質(zhì)中的P起著營(yíng)養(yǎng)庫(kù)的作用。底質(zhì)P的釋放是上層水中可溶性P

7、的主要來(lái)源之一，它的釋放速度受諸多因素的影響。武漢東湖底泥釋磷狀況的探究實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明2，環(huán)境因素（如溫度、PH值、溶解氧、攪動(dòng)等）和底泥磷形態(tài)都能影響底泥磷的釋放：升高水溫和攪動(dòng)上覆水均能加速磷釋放；上覆水中性時(shí)(PH=7.4)，底泥釋磷量最低；在較高或較低PH值時(shí)，底泥釋磷量倍增；厭氧條件下底泥釋磷量是好氧條件下的30倍。底泥中不同形態(tài)的磷與底泥磷釋放量有不同程度的相關(guān)性，其中可溶性磷和鐵磷對(duì)底泥釋磷貢獻(xiàn)尤為重要。三水體富營(yíng)養(yǎng)的危害富營(yíng)養(yǎng)化會(huì)影響水體的水質(zhì)，會(huì)造成水的透明度降低，使得陽(yáng)光難以穿透水層，從而影響水中植物的光合作用，可能造成溶解氧的過(guò)飽和狀態(tài)。溶解氧的過(guò)飽和以及水中溶解氧少，都

8、對(duì)水生動(dòng)物有害，造成魚(yú)類(lèi)大量死亡。同時(shí)，因?yàn)樗w富營(yíng)養(yǎng)化，水體表面生長(zhǎng)著以藍(lán)藻、綠藻為優(yōu)勢(shì)種的大量水藻，形成一層“綠色浮渣”，致使底層堆積的有機(jī)物質(zhì)在厭氧條件分解產(chǎn)生的有害氣體和一些浮游生物產(chǎn)生的生物毒素也會(huì)傷害魚(yú)類(lèi)。因富營(yíng)養(yǎng)化水中含有硝酸鹽和亞硝酸鹽，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，也會(huì)中毒致病。在形成“綠色浮渣”后，水下的藻類(lèi)會(huì)因得不到陽(yáng)光照射而呼吸水內(nèi)氧氣，不能進(jìn)行光合作用。水內(nèi)氧氣會(huì)逐漸減少，水內(nèi)生物也會(huì)因氧氣不足而死亡。死去的藻類(lèi)和生物又會(huì)在水內(nèi)進(jìn)行氧化作用，這時(shí)水體也會(huì)變得很臭，也會(huì)被污染的不可再用。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(lèi)減少，多樣性受到破壞。

9、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(lèi)種群的多樣性指數(shù)也呈下降趨勢(shì)。普遍的富營(yíng)養(yǎng)造成多種用水功能的嚴(yán)重?fù)p害，甚至完全喪失。此外，由于藻類(lèi)帶有明顯的魚(yú)腥味，從而影響飲用水質(zhì)。而藻類(lèi)產(chǎn)生的毒素則會(huì)危害人類(lèi)和動(dòng)物的健康。 水體富營(yíng)養(yǎng)化的危害主要表現(xiàn)在六個(gè)方面。 （1）降低水體的透明度。在富營(yíng)養(yǎng)水體中，生長(zhǎng)著以藍(lán)藻、綠藻為上風(fēng)種類(lèi)的大量水藻。這些水藻浮在湖水外貌，形成一層“綠色浮渣”，使水質(zhì)變得污濁，透明度顯著降低

10、，富營(yíng)養(yǎng)嚴(yán)重的水體透明度僅有 0.2 米，嚴(yán)重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)飽以及水中溶解氧少，都對(duì)水生動(dòng)物有害，造成魚(yú)類(lèi)大量死亡。 （2）富營(yíng)養(yǎng)化水體底層堆積的有機(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(如石房蛤毒素)也會(huì)傷害水生動(dòng)物。 （3） 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)中毒致病等等。 （4）向水體開(kāi)釋有毒物質(zhì)。富營(yíng)養(yǎng)化對(duì)水質(zhì)的另一個(gè)影響是某些藻類(lèi)能夠排泄、開(kāi)釋有毒 性的物質(zhì),有毒物

11、質(zhì)進(jìn)入水體后,若被牲口飲入體內(nèi),可引起牲口腸胃道疾病。 （5）對(duì)水生生態(tài)的影響在正常情況下，水體中種種生物都處于相對(duì)平衡的狀態(tài)。但是，一旦水體受到污染而出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)時(shí)，這種正常的生態(tài)平衡就會(huì)被擾亂，某些種類(lèi)的生物明 顯被淘汰， 而另外一些生物種類(lèi)則顯著增長(zhǎng)， 這種生物種類(lèi)演替會(huì)導(dǎo)致水生生物的穩(wěn)固性和 多樣性低落，破壞其生態(tài)平衡。 （6）影響旅游和航運(yùn)。水體一旦發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化，藻類(lèi)就會(huì)大量繁殖，水體透明度急劇降低， 水質(zhì)污濁，水面藻華聚集，臭味彌漫，嚴(yán)重影響湖庫(kù)的旅游業(yè)，以致喪失旅游價(jià)值。另外，富營(yíng)養(yǎng)水體中生長(zhǎng)的大量浮游生物，還會(huì)堵塞航道，影響航運(yùn)。四目前關(guān)于防治水體富營(yíng)養(yǎng)化的政策富營(yíng)養(yǎng)化的防治

12、是水污染處理中最為復(fù)雜和困難的問(wèn)題。這是因?yàn)椋何廴驹吹膹?fù)雜性，導(dǎo)致水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化的氮、磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，既有天然源，又有人為源；既有外源性，又有內(nèi)源性。這就給控制污染源帶來(lái)了困難；營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)去除的高難度，至今還沒(méi)有任何單一的生物學(xué)、化學(xué)和物理措施能夠徹底去除廢水的氮、磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。通常的二級(jí)生化處理方法只能去除30-50%的氮、磷。1.控制外源營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的輸入絕大多數(shù)水體富營(yíng)養(yǎng)化主要是外界輸入的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在水體中富集造成的。如果減少或者截?cái)嗤獠枯斎氲臓I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，就使水體失去了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)富集的可能性。為此，首先應(yīng)該著重減少或者截?cái)嗤獠繝I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的輸入，控制外源性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，應(yīng)從控制源著手，應(yīng)準(zhǔn)確調(diào)查清楚排入水體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

13、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)。2.減少內(nèi)源營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的負(fù)荷輸入到湖泊等水體的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在時(shí)空分布上是非常復(fù)雜的。氮、磷元素在水體中可能被水生生物吸收利用，或者以溶解性鹽類(lèi)形式溶于水中，或者經(jīng)過(guò)復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)和生物作用而沉降，并在底泥中不斷積累，或者從底泥中釋放進(jìn)入水中。減少內(nèi)源性營(yíng)養(yǎng)物負(fù)荷，有效地控制湖泊內(nèi)部磷富集，應(yīng)視不同情況，采用不同的方法。五禁磷的原因世界上許多海洋國(guó)家都不同程度地遭受過(guò)赤潮的危害。如日本瀨戶(hù)內(nèi)海在1976年發(fā)生赤潮326次3。19671991年間，這一海域共發(fā)生4448次

14、赤潮，造成漁業(yè)生產(chǎn)危害大421次，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)千億日元。目前，水體的富營(yíng)養(yǎng)化已經(jīng)成為我國(guó)一個(gè)較為突出的環(huán)境問(wèn)題。據(jù)有關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)，1989年8月至10月，渤海沿岸發(fā)生一次大面積赤潮，致使1989年渤海海域天然對(duì)蝦的捕撈量比1988年同期減少5l，僅此一項(xiàng)，經(jīng)濟(jì)損失就達(dá)2400萬(wàn)元4；1990年沿海共記錄到34次赤潮；1998年3月中旬爆發(fā)的赤潮，造成深圳市、珠江海市、惠東縣等地海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖死魚(yú)3000多噸，直接經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)4000萬(wàn)人民幣；1998年下半年發(fā)生在渤海灣的赤潮，為我國(guó)有史以來(lái)面積最大，持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，損失最嚴(yán)重的一次赤潮，給沿海水產(chǎn)業(yè)造成的直接經(jīng)濟(jì)損失為5億多元5。許多大型湖泊，

15、如巢湖、太湖、鄱陽(yáng)湖、滇池等，都已經(jīng)處于富營(yíng)養(yǎng)或重營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，而且一些河流在部分河段也出現(xiàn)了富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象6，如黃浦江流域，珠江廣州河段等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)主要湖?自處于因氮、磷污染而導(dǎo)致富營(yíng)養(yǎng)化的占統(tǒng)計(jì)湖泊的56。藻類(lèi)是富營(yíng)養(yǎng)化的主體，它的生長(zhǎng)速度直接影響水質(zhì)的狀態(tài)。在合適的光照、溫度、PH值和充分具備營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的條件下，藻類(lèi)光合作用的總反應(yīng)式為6：106CO2+16N03一+HP042一+122H20+18H+ 能量+微量元素一C106H263O110N16P(藻類(lèi)原生質(zhì))+138O2根據(jù)Leibig最小定理7，植物的生長(zhǎng)取決于外界供給它們的養(yǎng)分中最少的一種。從藻類(lèi)原生質(zhì)C106H263O110N1

16、6P可以看出，生產(chǎn)1kg藻類(lèi)，需要消耗碳358g，氧496g，氮63g，磷9g，磷是最小限制因素，因而就是導(dǎo)致富營(yíng)養(yǎng)化的決定因素，即1g磷就可使藻類(lèi)生長(zhǎng)約100只。我國(guó)目前合成洗滌劑的年銷(xiāo)售量為300萬(wàn)噸左右，如果按平均15的含磷量計(jì)算，那么通過(guò)洗滌廢水就有大約45萬(wàn)噸磷被排放到地面水中，已大大超過(guò)了水體自身降解N、P的能力。據(jù)有關(guān)人員研究發(fā)現(xiàn)：太湖宜溧河流域內(nèi)總磷發(fā)生量為354098ta，進(jìn)入太湖的總磷量為15743ta，流域內(nèi)總磷的入湖率為445。流域內(nèi)洗衣粉排磷發(fā)生量為33620ta，洗衣粉排磷入湖量為277 1ta，洗衣粉排磷量占入湖總量的比例為1760。因此，洗衣粉“禁磷”措施在全太

17、湖流域的實(shí)施，可削減為176的總?cè)牒琢?，這對(duì)減輕太湖富營(yíng)養(yǎng)化狀況，緩解藻花的暴發(fā)，改善太湖水環(huán)境起到一定的作用。六目前的禁磷情況除美國(guó)、西班牙和法國(guó)還生產(chǎn)低磷洗滌劑外，其它歐洲國(guó)家?guī)缀跞繉?shí)現(xiàn)了洗滌劑無(wú)磷化。日本在1988年，無(wú)磷洗衣粉的產(chǎn)量就以占到總量的97，成為目前洗滌劑行業(yè)中無(wú)磷化程度最高的國(guó)家之一。我國(guó)江、河、湖、海水體P的數(shù)量，大大超出了我國(guó)環(huán)境保護(hù)法所規(guī)定的磷含量0.1mgL的標(biāo)準(zhǔn)，有的地區(qū)竟達(dá)到50mgL，城市生活水中磷70來(lái)自洗滌劑8。為此自1998年以來(lái)，太湖、滇池和巢湖等湖自水系及深圳、大連和杭州等城市，以地方法規(guī)或有關(guān)部門(mén)公告的方式宣布禁止使用，銷(xiāo)售洗滌劑。2000年3月1日起，山東實(shí)施全省禁磷，遼寧也于2000年7月1日就開(kāi)始了全省禁磷。七對(duì)于洗衣粉中的磷引起水體污染的防治措施建議加強(qiáng)宣傳教育與管理加強(qiáng)環(huán)境宣傳教育，提高全民的環(huán)境意識(shí)。改革目前的管理體制，建立有權(quán)威性的統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)，以保證各項(xiàng)治理措施得以有效實(shí)施。加強(qiáng)湖泊流域的監(jiān)測(cè)工作，建立湖泊流域監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，重點(diǎn)對(duì)主要污染企業(yè)和入湖河道的水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)控；建立湖泊流域水質(zhì)污染和富營(yíng)養(yǎng)