水体营养化
四川农业大学资源环境学院 杨刚
1971年的某一天早晨，日本濑 户内海的渔民正要出海打鱼， 忽然发现了一种奇妙的景象： 海水在一夜之间由蔚蓝色变成 了赤红色，好像是在海湾上铺 了一块硕大无比的红地毯，一 时间，消息不胫而走，附近的 人们都来观看这闻所未闻的奇 景，有的人还赞不绝口，为自 己大开眼界而高兴。
世界海域富营养化分布图
世界海域富营养化分布图
成因
一、总磷、总氮等营养物质超标
一般来说，总磷和无机氮分别为20mg/m3和300mg/m3， 就可以认为水体已处于富营养化的状态。富营养化问题的 关键，不是水中营养物的浓度，而是连续不断地流入水体 中的营养盐的负荷量，因此不能完全根据水中营养盐浓度 来判定水体富营养化程度。 据研究，如进入水体中的磷大部分以生物代谢的方式 流入时，则贫营养湖与富营养湖之间的临界负荷量是：总 磷为0.2～0.5g/m3年，总氮为5～10 g/m3年。总之，对发 生富营养化作用来说，磷的作用远远大于氮的作用，磷的 含量不很高时就可以引起富营养化。
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对水生生态的影响
在正常情况下，湖泊水体中各种生物都处于 相对平衡的状态。但是，一旦水体受到污染而呈 现富营养状态时，水体的这种正常的生态平衡就 会被扰乱，某些种类的生物明显减少，而另外一 些生物种类则显著增加。这种生物种类演替会导 致水生生物的稳定性和多样性降低，破坏了湖泊 生态平衡。
防治 对 策 • 富营养化的防治是水污染治理中十分棘手而又代 价昂贵的困难问题---原因有三：
1 控制外源性营养物质输入
a.制订营养物质排放标准和水质标准
b.根据湖泊水环境磷容量，实施总量控制
c.实施截污工程或者引排污染源 d.合理使用土地，最大限制地减少土壤侵 蚀、水土流失与肥料流失
2 减少内源性营养物质负荷
a.生物性措施 b.工程性措施
c.化学方法
3 去除污水中的营养物质
a.铁盐凝聚沉降法 b.铝离子交换法
在自然界物质的正常循环中，湖泊会由贫营养湖发展为富营 养湖，进一步又发展为沼泽地和干地，但这一历程需要很长 的时间，在自然条件下需几万年甚至几十万年。但由于水体 污染而造成的富营养化将大大促进这一过程。
• 而人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起 的水体富营养化则可以在短时间内出现。
• 水体出现富营养化现象时，浮游藻类大量繁殖，形成 水华。因占优势的浮游藻类的颜色不同，水面往往呈 现蓝色、红色、棕色、乳白色等。这种现象在海洋中 则叫做赤潮或红潮。
c.石灰凝聚与氨气提法
殊不知，这并不是什 么奇景，而是一场灾 难。没过多久，海风 带来阵阵难闻的恶臭， 死鱼大批漂向岸边， 这时，渔民们才恍然 大悟：啊呀，我们的 (参考图)凶恶赤潮“劫”走4万鲍鱼 生计完了！
这就是 海洋的灾难 ----赤潮!
而在中国 赤潮的情况是
1933年，浙江镇海、定海和台州一带 海域就曾发生过夜光藻赤潮 70年代以来发生赤潮的海域和次数逐 渐增多 ……
其次，湖泊藻类死亡后不断向湖底沉积，不断地腐烂分解，
也会消耗深层水体大量的溶解氧，严重时可能使深层水体的溶 解氧消耗殆尽而呈厌氧状态，使得需氧生物难以生存。这种厌氧
状态，可以触发或者加速底泥积累的营养物质的释放，造成水体
营养物质的高负荷，形成富营养水体的恶性循环。
4、水质碱化
在日光照射下，水体表层藻类进行光合作用，要消耗大量 的CO2，使水体中HC03－、CO32-离子，作为CO2利用消耗， 引起水体中OH－浓度增加，pH值上升水质碱化。 HCO3－ → CO2＋OH－ CO32-＋H2Ｏ → C02＋2ＯH－ 在光照强烈的午后，富营养化水体pH值可由清晨时的中性 状态上升至8--10，夜间光合作用停止，大气中CO2进入水体， pH值逐渐恢复中性。
近年危害较严重的赤潮事件
1998年 ,渤海，赤潮面积约 5000平方公里，范围遍及辽 东湾，造成经济损失约5亿 元 1998年，粤港海域,赤潮面 积自香港西贡海面到长州 等特大面积造成大量鱼苗 及养殖鱼死亡, 其中包括名 贵鱼种石斑鱼等,共损失达 3.5亿元 2000年，长江口舟山海 域，特大赤潮面积7000 多平方公里
危害
• 1 使水味变得腥臭难闻
在富营养状态的水体中生长着很多藻类，其中有一些藻 类能够散发出腥味异臭。藻类散发出这种腥臭，向湖泊四周 的空气扩散，直接影响、烦扰人们的正常生活，给人以不舒 适感觉，同时，这种腥臭味也使水味难闻，大大降低了水质 质量。
• 2
降低水体的透明度
水体富营养化后藻类种类逐渐减少，并由以硅藻和绿藻 为主转为以蓝藻为主，而蓝藻有不少种有胶质膜，不适于作 鱼饵料，而其中有一些种属是有毒的。另外，蓝藻浮在湖水 表面，形成一层 “绿色浮渣”，使水质变得浑浊，透明度明 显降低，富营养严重的水质透明度仅有0.2米，湖水感官性状 大大下降。
二、缓慢的水流状态(水的流速和水库水深）
水库水流状态较缓慢，流速一般较小，污 染物在该类水域内的扩散作用相对较弱，与外 域的交换相对较慢，致使自净能力较差。污染 物浓度特别容易富集并超过水库的水环境承载 能力，富集到一定程度，将爆发富营养化。
三 适宜的温度
• 水温升高,可以促进藻类的生长繁殖,尤其20℃--35℃ 范围内,生物量除随温升有较大增加外,且藻类多样性 指数下降,优势种突出;
⑴ 导致水质富营养化的氮、磷营养物质既有天然源，又 有人为源；既有外源性，又有内源性；既有点源，又有 非点源，这给控制污染源带来了较大的困难。
⑵ 营养物质去除难度高。至今还没有任何单一的生 物学、化学和物理措施能够彻底去除废水中的氮、 磷营养物质。通常的二级生化处理方法，只能去除 30%--50%的氮和磷。 ⑶ 某些处理措施在理论上或者在一定的条件下是可 行的，但是，在实际上或者在大范围内，则往往达 不到预期效果。
内源污染源
底泥及沉积物
底泥是湖泊的重要组成部分，其含有大量的营养元素 有机碳、氮和磷，以及活泼元素铁、锰和硫，在有的 湖泊氮磷的90%分布在底泥中。 严重污染的湖泊水体都已沉积了大量的淤泥，这些淤 泥包含着历年积存的各种有害有毒污染物。 随着湖泊条件的变化，经常引起底泥中氮磷的吸收和 释放，对湖泊富营养化有着非常重要作用。 根据调查研究，杭州西湖沉积物每年磷的释放量达到 1.3t，几乎相当于年入湖磷负荷量的41%；安徽巢湖 沉积物磷的释放量220t左右，是入湖磷负荷量的21%。 因此底泥作为“内污染源”的作用是不容低估的
我国湖泊富营养化的现状
五大淡水湖均己具备发生 富营养化的条件 中型湖泊大部分已处于富 营养化状态 城市湖泊富营养化严重
我国富营养化湖泊主要分布在长江中 下游湖区、云贵湖区，部分东北山地 及平原湖区与蒙新湖区
我国五大淡水湖水体中的营养盐以大大超过氮磷富营养 化发生浓度。
中型湖泊的氮磷已接近或超过富营养化发生浓度，同时这些 湖泊滞留时间较长，水体浅，所以大部分湖泊已进入富营养 化状态，部分水体已达严重富营养化水平，如滇池、洱海等
以上现象都是我们今天 要为大家介绍的---
水体富营养化
定义
水体富营养化(Eutrophication)是指在人类活 动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量 进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，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，鱼类及其他生物大量死亡的现象。
发生在湖泊时叫水华 发生在海域时叫赤潮
5、向水体释放有毒物质
某些优势藻类大量繁殖后能够分泌释放有毒性的物质，例 如：不定腔球藻、微囊藻等可分泌有毒的藻青蛋白，能导致鱼 类死亡，引起饮用此水的家畜肠胃消化系统中毒，产生疾病， 甚至死亡。
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影响供水水质并增加制水成本
首先是在夏日高温藻类增殖旺盛的季节，过 量的藻类会给制水厂在过滤过程中带来障碍，需 要改善或增加过滤措施。 其次，富营养水体由于缺氧而产生硫化氢、 甲烷和氨等有毒有害气体，而且水藻产生的某些 有毒的物质，在制水过程中，更增加了水处理的 技术难度。既影响制水厂的出水率，同时也加大 了制水成本费用。
• 同时,水温升高,使水体溶解氧有较大幅度下降,既加 剧了菌类分解水库中存积生物残体的活动,又加剧了 厌氧性真菌的繁殖,加快了有机物的氮、磷分解速度, 使藻类生长繁殖有更多的营养物质,促进藻类大量生 长,积累到一定程度,就会使水库爆发富营养化
污染源
水体中过量的氮、磷等营养物质主要来自 未加处理或处理不完全的工业废水和生活污水、 有机垃圾和家畜家禽粪便以及农施化肥，其中 最大的来源是农田上施用的大量化肥。
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影响水体的溶解氧
富营养水体的表层，藻类可以获得充足的阳光，从空气中
获得足够的二氧化碳进行光合作用而放出氧气，因此表层水体有 充足的溶解氧。但是，在富营养湖泊深层，情况就不同：
首先，表层的密集藻类使阳光难以透射入湖泊深层，而且
阳光在穿射过程中被藻类吸收而衰减，所以深层水体的光合作 用明显受到限制而减弱，使溶解氧来源减少。
一 外源污染源
1点源
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工业废水 城镇生活污水 固体废物处理场
2面源 城镇地表径流 农牧区地表径流 矿区地表径流 大气降尘 大气降水 水体养殖投铒 水面娱乐活动废弃物 水土流失及土地侵蚀
• 大多数情况下，氮主要通过面源进入水体，磷主 要通过点源进入水体。
• 农业面源污染主要是农业施肥经流失造成的，其 中最主要的因素是大量施用化学肥料造成的。我 国是一个农业大国，化肥施用量已达1亿t，施用 化肥水平比世界化肥施用水平高出2.6倍，而施肥 利用率仅有30--50%的水平，大量氮磷成分通过各 种途径进入水体。 • 磷的主要来源是家庭洗涤剂的使用，其磷的污染 强度约占总的磷污染负荷的50%左右。