世界上大部分的大型湖泊未受影响
(2)降低内源性营养物质的负荷采取生物一生态措施,即主要通过放养控藻型生物、构建人工湿地、恢复高等水生陆生植物等重建水生生态环境,使水体恢复其应有的功能采取物理工程措施,降低内源性营养物质负荷,这类措施主要有底泥疏浚、水体深层曝气、机械除藻、引水冲淤、注水稀释以及在底泥表面敷设塑料等采用化学方法(包括凝聚沉降和化学药剂杀藻等),即投加化学试剂使水体中的营养物质生成沉淀而沉降,如加入石灰脱氮、加入铁盐促进磷的沉淀等使用化学杀藻剂杀藻效果较好,但会受时效、大水域、水体流动性的局限,而且藻类被杀死后,水藻腐烂分解仍然会释放出磷,易造成二次污染,尤其是大规模人工合成物的使用可能会给环境带来负面影响,应慎重使用对于杀死的藻类应及时捞出,或者再投加适当的化学药品,将藻类腐烂分解释放出的磷酸盐沉降
近年来,我国近海富营养化问题一一有害赤潮发生的频率和规模也呈现明显增加趋势从20世纪90年代起,我国近海海域赤潮发生的频率开始显著上升,从2000年到2005年,我国近海每年记录的赤潮次数都在30～80次之间同时,大规模赤潮在渤海、东海、南海频频发生:1998年广东、香港近海海域发生大规模米氏凯伦藻赤潮;1999年渤海发生大规模赤潮;从2000年起东海长江口海域每年都发生大规模东海原甲藻(prorocentrum donghaiense)赤潮,面积最高可达上万平方千米,世界罕见
20世纪80年代我国对湖泊(水库)水体富营养化调查结果表明:在东部地区,调查湖泊大多数已进入富营养化状态(如巢湖、太湖、洪泽湖、南四湖等),少数水库处于富营养化边缘;众多的城市湖泊已达严重富营养化(如南京玄武湖、杭州西湖、九江甘棠湖、广州的东山湖、武汉的墨水湖等),形成一个宽带状分布,洞庭湖和鄱阳湖已具备了发生富营养化的营养盐条件;云贵高原地区的湖泊一般滞留时间长,水交换能力弱,一旦入湖营养盐负荷超标,则富营养化发展速度快,是中国湖泊富营养化的易发区和敏感区,如滇池、异龙湖、杞麓湖的营养状态相当高,特别是滇池富营养化问题更为严重;东北、蒙新、青藏地区的湖泊富营养状态相对较低,一般处于中营养状态
2.水体富营养化危害的现状来自联合国环境规划署(unep)的一项水体富营养化调查结果表明:在全球范围内,30%～40%的湖泊和水库遭受不同程度影响,各地区受影响的情况相差悬殊世界上大部分的大型湖泊未受影响,水质良好,如贝加尔湖、苏必利湖、马拉维湖、坦噶尼喀湖、大熊湖、大奴湖等而在气候干燥地区,水体富营养化情况相对严重,如西班牙的800座水库中,至少有1/3是处于严重富营养化状态;在南美、南非、墨西哥及其他一些地方都有水库严重富营养化的报道加拿大湖泊众多,发生富营养化的湖泊则主要集中在加拿大南部人口稠密地区,其大部分湖泊(约3/4)处于贫营养状态(表5-8)
2.磷肥的施用与流失施用磷肥补充了有效磷,土壤中的磷又会因有机质分解及收获物移出农业生态系统而逐渐下降水土流失及肥料淋失会导致土壤中磷的损失
水华的出现使水味变得腥臭难闻,降低水体的透明度,增加浊度水面被藻类遮盖,阳光难以进入,严重抑制了深层水体的光合作用,降低溶解氧部分藻类还能分泌藻毒素,引起鸟类、牛、羊等动物中毒.富营养化对水体生态和人们生活造成很大影响,对于那些依靠富营养化水体为饮用水源的城市来说,情况尤为严重水中的藻类会大大提高化学需氧量(cod)、生物需氧量(bod)、悬浮固体(ss)等的浓度,增加水处理负担藻类在过滤时会堵塞滤料,在氯化消毒时产生三卤甲烷(thm)等有毒副产物藻类代谢物(如糖酸等)在混凝过程中与混凝剂反应,降低处理效果,增加混凝剂用量,而生成的络合物又会导致管网腐蚀藻毒素不能以常规方法去除因此,富营养化水体做饮用水源会严重影响水厂的工艺运行,腐蚀管网,恶化出水水质水体富营养化同样也会给水产养殖业、自来水厂和旅游业带来巨大的经济损失
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水体富营养化起关键作用的营养元素是氮和磷,由于大多数水体磷是藻类繁殖的限制因子,故磷的作用大于氮水体中氮、磷等营养物质的来源有多条途径农业用水、城市生活污水以及工业废水的排入、地表径流和地下水的渗漏、沉积物和底质物质的交换溶出等,都可能使水体中的氮、磷营养物质增加在农田比重大的地区及河湖流域,农田排水及地面径流携带的氮、磷等营养物质,是造成水体富营养化的重要因素研究表明,对于湖泊、水库等封闭性水域,当水体内无机态总氮含量大于0.2mg/l、po43--p的浓度达到0.02 mg/l时,就有可能引起藻华(al-gae bloom)现象的发生
在赤潮发生频率逐渐加快和规模逐渐加大的同时,有毒有害赤潮所占的比例也在不断上升近年来,中国近海已经多次发生较大规模的有毒甲藻赤潮,如2002年5月在东海舟山海域发生1 000 km2的亚历山大藻赤潮;2004年6月天津市附近海域发生3 200 km2的米氏凯伦藻赤潮;2005年6月渤海湾发生3 000 km2的裸甲藻赤潮;2005年5～6月在东海浙江海域发生上万平方千米的米氏凯伦藻赤潮;2006年5月在东海长江口海域发生数百平方千米的链状亚历山大藻赤潮;2006年9月在黄海连云港临近海域发生裸甲藻赤潮等有毒有害赤潮的发生对我国社会发展和自然生态安全构成了严重威胁1998年米氏凯伦藻赤潮导致广东、香港两地养殖鱼类大量死亡,造成了数亿元的直接经济损失2000-2005年,我国沿海每年因赤潮造成的直接经济损失都有数千万元,2005年东海米氏凯伦藻赤潮对南麂岛的养殖鱼类造成了毁灭性的打击,仅此一地直接经济损失就达2 000万元
水库富营养化的问题也较严重对全国39个大、中、小型水库的调查结果表明:在所调查的水库中,处于富营养状态的水库个数和库容分别占所调查水库的30.8%和11. 2%,处于中营养状态的水库个数和库容分别占所调查水库的43. 6%和83. 1%总体而言,水库水质是良好的,但是濒临城市和作为水源的水库也有不少出现了向富营养化演变的趋势,特别是邻近城镇的水库富营养化程度较高,如北京的官厅水库、天津的于桥水库、石河子市的蘑菇水库等几近达到富营养化程度此外,近年来我国部分河流水域(如汉江、珠江、葛洲坝水库的黄柏河)也出现了水华等富营养化现象
1.人类对磷矿资源的开采与消耗据统计,从1935--1990年间,磷矿总开采量达3.79×109 t,相当于5×108 t磷1990年全球磷矿开采量为1.5×108 t,这相当于2×107 t磷按这一速度,地球上的磷矿可开采750年全球磷矿的年开采量虽然仅为岩石风化而释放的磷量的2倍,但人工开采的磷几乎全部被化学加工成可溶态或迟或早地进入地球化学循环因此,20世纪以来特别是20世纪70年代以来,岩石圈的磷参与全球生物地球化学循环的潜在速度增长了近百万倍
核心提示: (一)人类对磷循环的影响 人对磷循环的影响,主要表现在以下几个方面 1.人类对磷矿资源的开采与消耗 据统计,从1935--1990年间,磷矿总开采量达3.79109 t,相当于5108 t磷1990年全球磷矿开采量为1.5108 t,这相当于2107 t磷按这一速度,地球上的磷矿可开采750年全球磷矿的年开采量虽然仅为岩石风化而释放的磷量
表5-8世界湖泊和水库营养化状况
人对磷循环的影响,主要表现在以下几个方面
总之,水体富营养化防治是一项复杂的系统工程,应坚持标本兼治的方针,需要将预防和控制相结合、污染源控制与生态修复相结合、治理与管理相结合,实施综合防治措施
3.水体富营养化的防治目前,对于水体富营养化的防治,主要以控制营养盐为主,大多采取“高强度治污一自然生态恢复”的技术路线,即控制氮磷污染负荷与生态恢复措施相结合
(3)去除污、废水中的营养物质通常采用的脱氮的物理化学方法有氨汽提法、沸石法和折点氯处理法等生物脱氮法有活性污泥法、固定池(生物滤池、浸没滤池等)法、流化床法、生物转盘法等国内外较成熟的除磷工艺有厌氧一好氧法(a/o)和厌氧一缺氧一好氧法(a2o)
(1)控制外源性营养物质的输入具体措施包括:制定营养物质排放标准和水质标准;根据水体环境容量,实施总量控制;实施截污工程或引排污染源;在农业区大力发展生态农业,保护绿化带,集中收集饲养场的家禽
近20年来,我国湖泊富营养化发展速度相当快多年以来的调查结果表明,富营养化湖泊个数占调查湖泊的比例由20世纪70年代末的41%发展到80年代后期的61%,至20世纪90年代后期上升到77%,我国湖泊富营养化的发展趋势十分严峻在26个国控重点湖泊中,水质一般较差,低于《地面水环境质量标准》(gb3838-3838)v类标准,氮、磷污染较高,相当一部分湖泊还发生了水华灾害
富营养化可分为天然富营养化和人为富营养化在自然条件下,由于水土流失、蒸发和降水输送等过程,水体中的营养物质逐渐积累,缓流水体从贫营养状态向富营养化发展,但整个过程十分缓慢然而人类活动的影响可加剧这一过程,特别是在现代生产和生活中,人类对环境资源的开发利用日益频繁,工农业发展迅速,大量的营养物质进入水体并在其中积累,导致富营养化在短期内出现人类活动导致的水体富营养化已成为当今世界水污染治理的难题,是全球范围内普遍存在的环境问题
(二)磷污染问题
3.造成水体富营养化家庭污水、工业废水,尤其是农业径流所携带的大量氮、磷等营养物质进入水体后,易造成水体的富营养化等环境问题
注:①此表引自联合国环境规划署关于“水体富营养化”调查研究;②oecd为经济合作与发展组织;③paho oecd为美洲卫生组织国家
(一)人类对磷循环的影响
1.水体富营养化现象水体富营养化(eutrophication)是指生物所需的氮、磷等无机营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等相对封闭、水流缓慢的水体,在适宜的外界环境(水域的物理化学环境)因素综合作用下,引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖,水体溶解氧量下降,水质恶化,鱼类及其他水生生物大量死亡的现象随着富营养化的发展,藻类的种类逐渐减少,尤以硅藻和绿藻为主,转而为以蓝藻为优势种,这种藻类的分解产物往往具有毒性,并给水体带来不良气味水体发生富营养化时,因占优势的浮游生物颜色不同,水面往往呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等在近海中,夜光藻、无纹多藻等占优势,藻层呈红色,被称为赤潮;而在江河湖泊中,则被称为藻花,又称为水华
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