水體富營養(yǎng)化成因及控制措施

水體富營養(yǎng)化成因及控制措施贛南師范學(xué)院2012-2013學(xué)年第二學(xué)期《環(huán)境生物學(xué)》課程論文行政班級：生物科學(xué)1101學(xué)號：111602008 姓名：符潮任課教師：賴聞玲老師成績：論文題目：水體富營養(yǎng)化的成因及控制方法論文要求：1． 與環(huán)境生物學(xué)相關(guān)的論文綜述，主題自選，題目自擬。2． 綜述內(nèi)容要體現(xiàn)該領(lǐng)域研究方法的最新進展。3． 要求論文主題中心明確，文理通順，層次清晰，語言精練，文筆流暢，圖表正確、規(guī)范。4． 論文寫作格式符合生物學(xué)研究論文基本要求，格式參照《園藝學(xué)報》期刊格式要求，參考文獻數(shù)量10-15篇。5． 字數(shù)要求3000字左右，要求打印稿。6、提交時間：2013年6月24號存在以下問題之一者，一律判為不及格：1．文章的觀點有嚴重錯誤。2．離題或大段抄襲別人的文章或弄虛作假。3．缺乏調(diào)查資料，內(nèi)容空洞，邏輯混亂，表達不清，語句不通，格式不規(guī)范。2.化學(xué)因素在水華形成機理研究中，研究最多的可能就是有關(guān)營養(yǎng)鹽與藻類生長之間的關(guān)系。由于藍藻水華通常出現(xiàn)在富營養(yǎng)化的湖泊中，早期人們通常假設(shè)它們的生長可能需要較高的磷、氮濃度支撐。確實，伴隨著湖泊的富營養(yǎng)化，尤其是水體中磷濃度的增加，通常會導(dǎo)致水體中浮游植物的種群組成朝著形成水華的藍藻演替。同時，水體中總氮總磷比(TN：TP)也會顯著影響著浮游植物的種群組成，通常當(dāng)TN：TP<29時，可以形成水華的藍藻會占優(yōu)勢。然而，最近的研究結(jié)果表明：在較高的TN：TP的情況下，水體中也會形成藍藻的水華，較低的TN：TP并不是藍藻水華形成的條件，而是藍藻水華產(chǎn)生的結(jié)果。當(dāng)水體中溶解性磷的濃度>o．01mg／L時，磷濃度的降低不會導(dǎo)致藻類生物量的減少。而在太湖的梅梁灣，水體中平均溶解性磷已經(jīng)達到o．03～o．07mg／L。因此，在湖泊富營養(yǎng)化過程的早期，磷作為藻類的生長限制性因子，其含量的增加，導(dǎo)致了藻類的大量生長。但是一旦磷進入湖泊的量大大增加，湖泊底泥中也逐步積累了大量的磷元素，在合適的環(huán)境動力作用下，有可能再次釋放到水體中。在這些湖泊中，磷可能已經(jīng)不再是藻類生長的限制因子，根據(jù)美國生態(tài)學(xué)家關(guān)于“限制因子規(guī)律只有在嚴格的穩(wěn)定條件下才能應(yīng)用”的觀點，由于湖泊并不是一個封閉的生態(tài)系統(tǒng)，因此，也許引起水華暴發(fā)的限制性因子已經(jīng)發(fā)生了轉(zhuǎn)換，有可能其他環(huán)境因素成為了藻類生長與水華暴發(fā)的限制因子，而營養(yǎng)元素的濃度只是人們可以控制的誘導(dǎo)因素之一，這有待人們進一步研究加以認識。事實上，由于藍藻的生活史、行為特點，使得它們能夠更有效地適應(yīng)特殊的磷環(huán)境。例如：微囊藻有較高的磷吸收的最大攝取速率、比其它藻類具有更強的儲存磷的能力，它們可以細胞中儲存足夠的磷(夠細胞分裂2～4次)、對磷、氮等營養(yǎng)鹽的結(jié)合力比其它藻類高等，這些特點使得它們可以更有效地利用磷，尤其在氮、磷限制的條件下，具有比其它藻類更高的競爭力。因此，在許多氮、磷濃度較低的水體中，也時?？梢砸姷剿{藻的水華。對于生長在大型湖泊中的藍藻而言，由于湖泊內(nèi)部的營養(yǎng)鹽循環(huán)、沉積物一水界面的交換、微生物過程等使得它們生長所需的營養(yǎng)鹽往往可以得到再生、補充，而不必完全依賴于外界的輸入。因此，與生長在小型湖?白中的相比，它們更少受營養(yǎng)鹽的限制[。此外，有研究報道，湖泊中風(fēng)浪的擾動可能比水體中的營養(yǎng)鹽的含量本身更能影響銅綠微囊藻。3．生物因素相對與物理因素和化學(xué)因素，對藍藻水華形成的生物學(xué)因素，尤其是生物種群間相互作用的因素研究較少。已有的研究主要關(guān)注的是藍藻本身的生理生態(tài)特征在形成優(yōu)勢種群過程中的作用。例如，為了獲取適宜的光輻射，藍藻常常會以形成表層水華的方式作為其適應(yīng)環(huán)境的生態(tài)對策的一部分。許多種類的藍藻細胞中具有的氣囊，使得它們能夠懸浮在水中，同時可以通過調(diào)節(jié)浮力來控制它們在水體中的垂直分布、晝夜遷移及形成水華的能力。這種通過浮力控制一方面使得它們能更好地適應(yīng)環(huán)境的變化，例如：漂浮到表層，增加獲得光照的條件、遷移到營養(yǎng)鹽較適宜的位置，增加營養(yǎng)鹽供給[323；另一方面，水華藍藻，如微囊藻，通過細胞分裂和膠鞘形成，形成了細胞數(shù)量很多的群體，不僅增強了下沉和上浮的速度，而且減少了沉積的損失。藍藻的這種能夠進行垂直遷移的特性，使得它們在與其它藻類競爭營養(yǎng)鹽，尤其是在競爭光的方面具有明顯的優(yōu)勢。近期許多研究還提出了藍藻成為優(yōu)勢種的其他原因，例如：藍藻對低溫以及低光強和紫外線的適應(yīng)，與其他藻類相比，可以過量攝取無機碳和營養(yǎng)物質(zhì)的能力，由于形成群體膠鞘，降低了被浮游動物攝食的可能，分泌它感物質(zhì)對其他物種的抑制作用以及藻毒素對其他物種生長抑制作用等。三．水體富營養(yǎng)化處理及防治原水中的藻類會嚴重影響常規(guī)處理效果!由于藻類形成的濁度其電位較高"且具有較高的穩(wěn)定性"因此混凝劑對含藻懸浮顆粒脫穩(wěn)效果較差"形成的絮體強度較弱(體形較小(易穿透濾層!藻類和其他微生物滅活后的殘骸形成腐殖質(zhì)產(chǎn)生臭味物質(zhì)"或氯與藻類代謝化合產(chǎn)生臭味物質(zhì)"這些物質(zhì)進入管網(wǎng)送至用戶"而使自來水中帶#腥味$"影響居民身心健康!常規(guī)處理工藝很難去除水中的藻類和臭味!.目前除藻方法有以下幾種1.化學(xué)預(yù)氧化法化學(xué)預(yù)氧化法是通過氧化劑來氧化破壞水中的藻類和有機物!目前采用的氧化劑主要有臭氧二氧化氯過氧化氫等2.臭氧傳統(tǒng)的預(yù)加氯預(yù)氧化和消毒"雖能部分去除藻類"但是預(yù)加氯過程中氯與源水中較高濃度的有機物作用會生成對人體有害的鹵代有機物"如三鹵甲烷等致癌物質(zhì)!近年來"歐美等一些發(fā)達國家采用臭氧預(yù)氧化除藻!臭氧是一種很強的氧化劑"投入水中后"可氧化難于被生物分解的大分子有機物為易于被生物降解的中小分子有機物還可去除鐵(錳!藻類被氧化劑氧化后"會釋放出有機碳土腥臭代謝物"這些產(chǎn)物會被臭氧立即氧化掉"而其他氧化劑對消除這些代謝物的味與臭不起作用"這是臭氧的優(yōu)勢!臭氧化技術(shù)雖然效果好"但設(shè)備投資大"運行操作管理技能要求嚴"運行費用較高!3.二氧化氯近年來"應(yīng)用二氧化氯為飲用水處理的消毒劑和氧化劑已受到國內(nèi)普遍關(guān)注!二氧化氯應(yīng)用于水處理有如下優(yōu)點3.1與有機物反應(yīng)不會生成三鹵甲烷等致癌物質(zhì)。3.2氧化鐵(錳能力比氯強。3.3降低出廠水的嗅閾值。3.4有較強殺菌能力"其殺生力優(yōu)于氯。3.5不會與氨氮反應(yīng)生成氯胺!。目前在美國有四百多家水廠在歐洲有數(shù)千家水廠在應(yīng)用二氧化氯!與臭氧相比"二氧化氯工藝投資少"產(chǎn)率高!但二氧化氯工藝也存在以下缺點%制取二氧化氯不盡如人意"不論以亞氯酸鈉(氯酸鈉為原料的化學(xué)法還是以食鹽為原料的電解法來制取二氧化氯"要么原料價格很高"要么裝置復(fù)雜!鑒于以上問題"作者認為目前存在幾個問題急需解決%一是解決亞氯酸鈉原料的生產(chǎn)供貨途徑"呼吁化工行業(yè)組織批量生產(chǎn)"以降低其價格3二是面對廣大的國內(nèi)市場"加速研制出高產(chǎn)率的二氧化氯發(fā)生器"提高純度"降低成本"這樣可為二氧化氯廣泛應(yīng)用開辟廣闊的前途!4.過氧化氫過氧化氫預(yù)氧化對水中有機污染物和氨氮都具有相當(dāng)高的去除率!過氧化氫的標準氧化還原電位高于Kmno4,clo2"能直接氧化水中有機污染物和構(gòu)成微生物的有機物質(zhì)"同時"其本身只含氫和氧兩種元素"分解后成為水和氧氣"使用中不會引入任何雜質(zhì)!在飲用水處理中過氧化氫分解速度較慢"可保證較長時間的殘留消毒作用"又可作為脫氯劑"不會產(chǎn)生有機鹵代物"故過氧化氫是較為理想的飲用水預(yù)氧化劑和消毒劑!5.化學(xué)藥劑法在室內(nèi)條件下我們測試了無機絮凝劑即聚合氯化鋁的除藻作用!在5個1000ml的燒杯中各裝800ml人工培養(yǎng)的混合藻液并分別加入不同劑量的上述絮凝劑"先快速260r/min攪拌1min再慢速45r/min攪拌4min然后靜置20min"逐一測定上層清液的藻類細胞密度"并求出每一燒杯的除藻率!當(dāng)聚合氯化鋁的用量為20mg/l時"除藻率可達70%以上!可見"絮凝劑不失為一種有效的除藻手段"但絮凝劑有可能對水體產(chǎn)生二次污染!6.超聲輻射超聲輻射化學(xué)反應(yīng)在1927年由美國學(xué)者Richards和Loomis首次報道80年代以來"英法美德等歐美國家以及亞洲的日本韓國印度等紛紛致力于超聲空化降解有機物研究!近年來我國的臺灣地區(qū)和大陸的一些大學(xué)也開始了這方面的研究!同濟大學(xué)研究了超聲輻射對三鹵甲烷四鹵化碳的降解效果和機理以及超聲殺菌