环化综述(胡苏,做范文).doc

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1、水体富营养化概论学生姓名：胡 苏指导教师：杨克燕摘要：富营养化已成为我国湖泊、水库的重大环境问题。湖泊水库的富营养化发生机理相同，一起研究的可行性较大。但是，富营养化的发生所受影响因素较多，不同水域其决定因子有所不同，必然要求对其研究应结合水体实际状况、体现针对性。本综述针对水体富营养化的成因、水体富营养化化机理、营养物质来源、富营养化水体特征、水体富营养化的危害及防治措施提出了一些相应的见解。英文摘要：Eutrophication has become the most important problem of lakes and reservoirs in our country. Lak

2、e and reservoir have the same eutrophication mechanism, so it is feasible to research the two water areas together. But the occurrence of eutrophication bears some factors, different water area has different decisive one, which requires research combined with the actual condition of water body and e

3、mbodies pertinence.关键词：水体富营养 湖泊 生态癌 氮 磷英文关键词：Eutrophication Lake Cancer suit ecological Nitrogen Phosphoric1、富营养化的成因富营养化（Eutrophicatino)通常是指在人类活动的影响下，生活污水、化肥和食品等工业废水、降水以及地表径流中含有的大量氮、磷及其他无机盐等植物营养物质输入水库、湖泊、河口、海湾等缓流水体后，水体中营养物质增多，促使自养型生物大型绿色植物和微型藻类旺盛生长，迅速繁殖，水体从生产力水平较低的贫营养状态向生产力水平较高的富营养状态转化的过程。 水体富营养化可分为

4、自然富营养化和人为富营养化。天然的湖泊都有一个从贫营养向富营养的发展过程，从贫营养过渡到富营养，进而发展到沼泽，直至死亡，是湖泊的自然发展规律，这是一个漫长的历史进程，但是人类活动会大大加速这个进程。1.1天然富营养化的成因 自然界的许多湖泊，在数千年前，或者更远年代的幼年时期，处于贫营养状态。然而，随着时间的推移和环境的变化，湖泊一方面从天然降水中接纳氮、磷等营养物质；一方面因地表土壤的侵蚀和淋溶，使大量的营养元素进入湖内，湖泊水体的肥力增加，大量的浮游植物和其他水生植物生长繁殖，为草食性的甲壳纲动物、昆虫和鱼类提供了丰富的食料。当这些动植物死亡后，它们的机体沉积在湖底，积累形成底泥沉积物。

5、残存的动植物残体不断分解，由此释放出的营养物质又被新的生物体所吸收。按照这样的方式和途径，经过千百年的天然演化过程，原来的贫营养湖泊就逐渐演变成为富营养湖泊。湖泊营养物质的这种天然富集，湖水营养物质浓度逐渐增高而发生水营养变化的过程就是通常所称的天然富营养化。1.2人为富营养化的成因 随着工农业生产大规模地迅速发展，“城市化”现象愈加明显，使得不断增加的人口，集中在一些水源丰富的特定地区。人口集中的城市排放出的大量含有氮、磷营养物质的生活污水和工业污废水流入湖泊、河流和水库，增加了这些水体的营养物质的负荷量。同时，在农村，为了提高农作物产量，施用的化学肥料和牲畜粪便逐年增加，经过雨水冲刷和渗透

6、，使一定数量的植物营养物质以面源的形式最终输送到水体中。据估计，农业地区输出的总磷可达森林地区输出量的10倍以上，而城市径流中的总磷量又可以是农业集水区径流量的7倍左右，城市农业森林地带的地表径流都可能是某种水体富营养化的重要因素。 天然富营养化和人为富营养化的共同点在于它们都是由于水体中氮、磷营养物质的富集，引起藻类及其它浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，最终导致鱼类或其他生物大量死亡，水质恶化。天然富营养化是湖泊水体生长、发育、老化、消亡整个生命史中必经的天然过程，这个过程极其漫长，常常需要以地质年代或世纪来描述其过程。人为富营养化则是因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

7、富营养化现象，它演变的速度非常快，可以在短时期内使水体由贫营养状态变为富营养状态。 水体出现富营养化现象时主要表现为浮游生物大量繁殖，因占优势的浮游生物的颜色不同水面往往呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等，这种现象在江河、湖泊中称为“水华”，在海洋则称为“赤潮”。当藻类及其它浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量会下降，水质将恶化，水体味觉和嗅觉变坏，鱼类及其它生物大量死亡，甚至会出现人和动物中毒现象。 研究富营养化的发生发展过程，在某种意义上就是研究某种优势藻类的生长过程。藻类和某些光合细菌能利用无机盐制造有机质，称为自养型生物。一般认为缓流水体中的自养型生物主要是藻类，通过光合作用利用太阳光能和无机物

8、合成本身的原生质，这就是富营养化过程：106CO2+ 16NO3+ HPO42+122H2O+18H+能量+微量元素(CH2O)106(NH3)16(H3PO4)+138O2富营养化状态一旦形成，水体中营养素被水生生物吸收，成为其机体的组成部分，水生生物死亡腐烂过程中，营养素又释放进入水体，再次被生物利用，形成植物营养物质的循环。因此，富营养化的水体即使切断外界营养物质来源，也很难自净和恢复，因而有时也称之为生态癌症。 2.水体富营养化的机理在地表淡水系统中，磷酸盐通常是植物生长的限制因素，而在海水系统中往往是氨氮和硝酸盐限制植物的生长以及总的生产量。导致富营养化的物质，往往是这些水系统中含量

9、有限的营养物质，例如，在正常的淡水系统中磷含量通常是有限的，因此增加磷酸盐会导致植物的过度生长，而在海水系统中磷是不缺的，而氮含量却是有限的，因而含氮污染物加入就会消除这一限制因素，从而出现植物的过度生长。生活污水和化肥、食品等工业的废水以及农田排水都含有大量的氮、磷及其他无机盐类。天然水体接纳这些废水后，水中营养物质增多，促使自养型生物旺盛生长，特别是蓝藻和红藻的个体数量迅速增加，而其他藻类的种类则逐渐减少。水体中的藻类本来以硅藻和绿藻为主，蓝藻的大量出现是富营养化的征兆，随着富营养化的发展，最后变为以蓝藻为主。藻类繁殖迅速，生长周期短。藻类及其他浮游生物死亡后被需氧微生物分解，不断消耗水中

10、的溶解氧，或被厌氧微生物分解，不断产生硫化氢等气体，从两个方面使水质恶化，造成鱼类和其他水生生物大量死亡。藻类及其他浮游生物残体在腐烂过程中，又把大量的氮、磷等营养物质释放入水中，供新的一代藻类等生物利用。因此，富营养化了的水体，即使切断外界营养物质的来源，水体也很难自净和恢复到正常状态。 关于水体富营养化问题的成因有不同的见解。多数学者认为氮、磷等营养物质浓度升高，是藻类大量繁殖的原因，其中又以磷为关键因素。影响藻类生长的物理、化学和生物因素(如阳光、营养盐类、季节变化、水温、pH值，以及生物本身的相互关系)是极为复杂的。因此，很难预测藻类生长的趋势，也难以定出表示富营养化的指标。目前一般采

11、用的指标是：水体中氮含量超过0.2-0.3ppm，生化需氧量大于10ppm，磷含量大于0.01-0.02ppm，pH值7-9的淡水中细菌总数每毫升超过10万个，表征藻类数量的叶绿素-a含量大于10mg/L。 3营养物质的来源水体中过量的氮、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。 3.1 氮源 农田径流挟带的大量氨氮和硝酸盐氮进入水体后，改变了其中原有的氮平衡，促进某些适应新条件的藻类种属迅速增殖，覆盖了大面积水面。例如我国南方水网地区一些湖叉河道中从农田流入的大量的氮促进了水花生、水葫芦、水浮莲、

12、鸭草等浮水植物的大量繁殖，致使有些河段影响航运。在这些水生植物死亡后，细菌将其分解，从而使其所在水体中增加了有机物，导致其进一步耗氧，使大批鱼类死亡。最近，美国的有关研究部门发现，含有尿素、氨氮为主要氮形态的生活污水和人畜粪便，排入水体后会使正常的氮循环变成“短路循环”，即尿素和氨氮的大量排入，破坏了正常的氮、磷比例，并且导致在这一水域生存的浮游植物群落完全改变，原来正常的浮游植物群落是由硅藻、鞭毛虫和腰鞭虫组成的，而这些种群几乎完全被蓝藻、红藻和小的鞭毛虫类(Nannochloris属，Stichococcus属)所取代。3.2 磷源 水体中的过量磷主要来源于肥料、农业废弃物和城市污水。据有

13、关资料说明，在过去的15年内地表水的磷酸盐含量增加了25倍，在美国进入水体的磷酸盐有60是来自城市污水。在城市污水中磷酸盐的主要来源是洗涤剂，它除了引起水体富营养化以外，还使许多水体产生大量泡沫。水体中过量的磷一方面来自外来的工业废水和生活污水。另方面还有其内源作用，即水体中的底泥在还原状态下会释放磷酸盐，从而增加磷的含量，特别是在一些因硝酸盐引起的富营养化的湖泊中，由于城市污水的排入使之更加复杂化，会使该系统迅速恶化，即使停止加入磷酸盐，问题也不会解决。这是因为多年来在底部沉积了大量的富含磷酸盐的沉淀物，它由于不溶性的铁盐保护层作用通常是不会参与混合的。但是，当底层水含氧量低而处于还原状态时

14、(通常在夏季分层时出现)，保护层消失，从而使磷酸盐释入水中所致。4.氮磷营养盐与富营养化的关系4.1氮、磷与藻类增殖关系 水生生态系统由生物群落和环境条件两部分组成.按照物种在生态系统中的功能分类，生物群落包括生产者(藻类和水生植物、消费者(鱼类等捕食生物)和分解者(指细菌和一部分原生动物)3部分。 在不受人工影响的湖泊生态系统里，生产者、消费者和分解者各司其职，在太阳能的驱动下，上述三者进行着规模与环境条件的平衡。但人类的活动打破了这种天然的平衡，使大量的营养盐进入水体，超过了藻类自然生长需求量，在合适条件下使藻类大量繁殖。 丹麦著名生态学家Jorgensen(1983年)指出浮游藻类的生长

15、是富营养化的关键过程。根据OECD研究的结果，80%的湖泊富营养化受磷元素的制约，大约10%的湖泊与氮元素有关，余下10%的湖泊与其它因素有关，因此着重研究氮、磷负荷与浮游藻类生产力的相互作用和关系，是揭示湖泊富营养化形成机理的主要途径。根据对藻类化学成分进行的分析研究，提出了藻类的“经验分子式”为C106HN16P，同时，利贝希最小值定律(Liebig law of the minimum)指出，植物生长取决于外界提供给它的所需养料中数量最少的一种。由此可知，在藻类分子量中所占的重量百分比最小的两种元素氮和磷，特别是磷是控制湖泊藻类生长的主要因素。大量的实验结果也证实了这一结论。 一般来说，

16、氮和磷被认为是主要的营养元素，特别是磷对湖泊的富营养化具有特殊的作用。这是由于植物细胞里的磷直接参加光合作用和呼吸、酶系统的活性化、能量转化，以及氮、碳水化合物和脂类化合物的交换等过程。藻类多半利用以磷酸盐、磷酸氢盐和磷酸二氢盐等溶解形式的磷，但也可以吸收有机磷化合物。 大部分氮则是与水体中的生物如藻类、微生物、水中真菌类、动物区系代表种类及高等水生植物等的有机物有关。有机体死亡时，含氮的有机物质部分被矿质化，然后进入水体深层，或集聚在水底沉积物中。颇大一部分含氮有机物质沉降到水底，形成营养碎屑，促使淤泥沉积物的生成。还有一部分有机物质参加循环，从而改变了水域中水生生物群落的营养水平。在一个富

17、营养化湖泊中，藻类利用植物形式储存过量的营养物质，其繁殖能力的强化，乃是湖泊水生生态系统对营养物质和有机物质的富集反应的共同特征。根据生态学原理，可将水生生态系统的这种反应视为生态系统力图使自身保存下去，使外源性作用不断被破坏的生物循环稳定下来的一种适应性反应。4.2磷与水体富营养化 磷是生命活动绝对必须的元素。自然界中的磷主要来源于磷酸盐矿、动物粪便以及化石等天然磷酸盐沉积物。由于过度的矿山开采，大量储藏在地球表面的磷被挖掘出来作为原料制造成化肥，这些化肥在世界范围内被过度地使用。此外，还有大量的磷是施加饲养动物的粪便进入土地的，在很多地区，这些以化肥或动物粪便形式施加到土地中的磷远远超过了

18、土地中产出的磷，因此，这些多余的磷年复一年地累积在土壤中，然后再通过地表径流进入地表水中。经过调查发现，从土壤中通过地表径流进入到地表水中的磷的总量与土壤中的磷的含量呈线增长的关系。例如，在爱尔兰，过去的50年里土壤中的磷含量以每年每平方公里100kg的速度增长，伴随着土壤中磷含量增长的同时，地表径流中的无机磷以每年2mg/m3的速度增长。总之，由于人类的行为使得大量的磷通过各种方式进入水循环，这是水体中的磷负荷增高的主要原因。而由于环境因素造成水体磷浓度的变化又通过藻类生物量表现出来，当环境中供给的磷总量减少时，水体中的磷浓度降低，影响藻类的生长率，相反，当环境中连续不断地增加磷的供给时藻类

19、便大量迅速地增殖。4.3氮与水体富营养化 氮是生物生长必需的营养元素。自然界中的氮主要是以氮气的形式储藏在大气中。大气圈中的氮气为具有固氮能力的植物与藻类提供了丰富的来源。水体中的一些藻类由于具有固氮能力，能够把大气中的氮转化为能被水生植物吸收和利用的硝酸盐形式，因而使得藻类能够获得充足的氮营养物质。人类的行为也同样深刻地改变了自然界中的氮循环。工业的发展导致了化肥与农药的增长，大量的化肥都是由合成胺工业利用大气中的氮气制造出来的。由于人为原因被固定到陆地生态系统中的氮的总量是其它各种自然原因固定的氮的总量之和。有统计表明，1950年全球的氮肥产量小于1千万吨，而到了1990年，这个数字增加到

20、8千万吨，预测到2030年则有可能超过1亿3千5百万吨。此外，还有大量的氮以动物粪便的形式被施加到耕地中，所有被应用到土地中的氮，只要很少一部分就可以满足植物生长的需要，剩余的氮可能积累在土壤中，或从土地中转移到地表水中，或迁移到地下水中，或通过氨的挥发作用生成NO2进入到大气中。汽油、煤等化石燃料的燃烧也使大量的氮进入到大气中，而它们中的很大一部分最终以降水的形式又回到水体中。值得注意的是，由于水体中的某些藻类具有固氮能力，当环境中的氮减少时，它们可以自己把大气中的氮通过固氮作用转化为硝酸盐。因此，与磷元素相比，氮作为湖泊富营养化的限制因素，处于次要地位。4.4氮、磷比值与藻类增殖 在研究氮

21、磷物质与水质富营养化的过程中，大量事实还表明，氮、磷浓度的比值与藻类增殖有着密切关系。日本湖泊学家板本曾经研究指出，当湖水的总氮和总磷浓度的比值在10一25:1的范围时，藻类生长与氮、磷浓度存在着直线相关关系。日本另一位湖泊学家合田健进而提出，湖水的总氮和总磷浓度的比值在12一13:1时，最适宜于藻类增殖。若总氮和总磷浓度之比小于此值时，则藻类增殖可能受到影响。 总之，湖泊富营养化的实质是由于营养物质输入输出的失衡，特别是在富营养化不断加剧的水体系中，营养消费量远远低于营养供给量，从而造成了藻类和其它水生植物的大量生长。在这样的生态系统中，由于营养水平的失衡，物种分布的平衡被打破，导致单一物种

22、(如藻类)的疯长，从而进一步破坏了系统的能量流动和物质流动，使整个生态系统逐步走向消亡。5.富营养化水体的特征 水体富营养化不仅表现为水中藻类或大型水生植物的过度生长，同时引起水体一系列的理化特征变化。5.1 pH值 水华大多暴发在pH值为弱碱性或碱性的水体中。在天然水体中，氢离子的浓度并不决于水分子的离解，而主要取决于水中CO32、HC03、CO2的对比关系。在富营养化水体中，随着富营养化的发展，水的pH值呈现随藻类生长而显著增高的趋势。这是由于藻类光合作用消耗水中的CO2，致使水中氢离子减少，pH值升高。5.2 透明度(SD) 使用塞氏盘(Secchi Disc)观测水体透明度己有很长历史

23、。水体透明度是描述水体光学的一个重要参数，同时也是评价水体富营养化的一个重要指标，能直观反映水体清澈和混浊程度。水体透明度与光学衰减系数、漫射衰减系数之间存在密切关系。生物学家经常利用SD来估算真光层深度，用于计算湖泊初级生产力。透明度与太阳辐射、水体的理化性质、悬浮物组成与含量以及气象状况等有密切关系，它受到多种环境因素的影响。 通常情况下，深水的透明度比浅水的透明度大。在同一湖泊中，对于中小型湖泊来说，一般是湖心透明度大，边缘小。由于大部分湖泊的透明度呈现随藻类繁殖而明显下降的趋势，所以在富营养化水体中，水体的透明度一般都与反映藻类生长的叶绿素a指标呈现相反的变化趋势。国际上通常认为透明度

24、小于0.5m是富营养化湖泊的重要特征。5.3 颜色 严重富营养化水体由于藻类的大量增殖，而带有颜色，如褐色、绿色、黄绿色、红色、乳白色、蓝色、蓝绿色等，因优势藻种不同而使水体具有不同的颜色。带色藻类飘浮在水面象油漆一样，影响景观。5.4 气味 富营养化的水体中会因藻类散发出阵阵腥臭，由于底层严重缺氧，厌氧微生物繁殖分解产生H2S，所以常常伴有臭皮蛋味的恶臭。5.5 溶解氛(DO) 溶解氧是湖泊水体与大气交换平衡以及经化学和生物化学反应后，溶解在水中的氧。洁净水体中的DO一般接近饱和，如果水体受到有机物质和还原性物质污染时，DO会低于饱和值，尤其当藻类在水面形成遮光阻气层时，影响大气氧和水中氧的

25、正常平衡以及水生植物的光合作用受阻，会使深层DO大幅度降低，甚至趋于零值，于是厌氧微生物繁殖，水质恶化，鱼虾等水生生物会因缺氧而死亡。 在藻类大量繁殖季节，水体表层因水生植物光合作用所造成的DO过饱和，而深层水因藻类死亡耗氧所致的缺氧状态是富营养化水体的典型征兆。研究结果还表明，在浅水湖泊中，平均深度小于2m的情况下，由于易受风的混合作用，表底层水交换强烈，故不呈现明显的DO分层及底层缺氧状态。5.6 叶绿素a(chla) 根据对湖泊调查的结果发现，所有处于富营养化状态中的湖泊或水库，其表征藻类生长的指标Chla的年均值都处于较高的水平。例如，中国的滇池(内海)的Chla年均值在1989年就达

26、到了138.64mg/L，而同年处于贫营养状态的四川邛海的Chla年均只有0.70mg/L。因此，世界经济合作与开发组织(OECD)就规定了湖泊营养状态的Chla划分标准，大于78mg/L为重富营型。 大量研究表明，叶绿素a含量随季节变化较为明显，其年均变化动态大致可划分为峰形、台型和峰台形。在富营养化程度较低的水体中，其Chla年变化幅度很小，仅在夏秋生长季内出现一个小高峰。而对重富营养水体，Chla的年变化幅度则较大，在一年中有两个高峰。对于温带地区的富营养湖泊，Chla的变化峰值集中出现在夏、秋生长季节内，在同一数量上波动，秋末开始下降，冬天甚至到初春的Chla值都处于明显的低值水平，其

27、年变动曲线呈现夏、秋为高台形和冬季为低谷形。对于亚热带地区的富营养化湖泊，一年四季中Chla的峰值交替出现，其年变动曲线呈多峰形。5.7 CODMn 富营养化水体中浮游植物强烈的光合作用生成了大量的有机体，使水体的化学耗氧量明显增高。杨晓珊通过对滇池外海chla与CODM。关系研究，认为二者线性相关。此外，一般情况下湖泊水域的CODMn。年变化趋势还与藻类的生长相呼应，在夏季达到峰值。6.水体富营养化评价6.1 水体的营养状态 贫营养和富营养的概念最早是由罗曼(Naumann)于1919年引入湖泊学中的，并根据浮游植物量的多少和湖水的浑浊程度，把湖泊分为贫营养型和富营养型，进而提出了比较完善的

28、湖泊的营养类型的标准。生态学家和环境专家根据水体中所含营养物质的浓度以及生物学、物理学和化学等指标人为地将水体的营养状态划分为贫营养、中营养、富营养等多种状态。之所以说是人为地将水体的营养状态划分为贫营养、中营养、富营养等多种状态，这是因为按照模糊水文学家的观点，水质的好坏、营养状态的贫富是相对的、模糊的，并不存在严格的界限和级差。所谓贫营养是表示水体中植物性营养物质浓度最低的一种状态。贫营养水体水生物生产力水平最低，水体通常是清澈透明的，溶解氧含量一般比较高。与贫营养水体相反，富营养水体则具有很高的氮、磷物质浓度及生物生产力水平，水体透明度下降，溶解氧含量一般比较低，水体底层甚至出现缺氧情况

29、。中营养则是指介于贫营养和富营养状态之间的过渡状态。6.2 富营养化评价指标 要确切、快速地对产生富营养化的现象进行评价，必须选择正确的评价指标。与水质富营养化的密切关系的指标很多，主要分为物理、化学和生物学指标。6.2.1 物理指标物理指标中最为常用的是透明度。透明度的测定非常简便易行，因此，在富营养化评价中，透明度是最常用指标之一。6.2.2 化学指标化学指标是指与藻类增殖有直接关系的溶解氧、二氧化碳、氮、磷等化学物质量和COD。其中常用指标是COD和总氮、总磷。COD用作湖泊污染指标一般有现成数据可以取用，且与藻类生物量有明显相关性，因此用COD作为评价指标是非常方便而有效的。但是COD

30、只能反映出水体中总的有机物含量，而真正限制水体中藻类生长的因素是氮和磷，所以总氮和总磷这两个评价指标的测定才能正确反映出水体的生物生产力的潜在水平，对水体的富营养化判断及防治起到较好的指示作用。6.2.3 生物指标生物学指标主要是指由于富营养化而出现的优势生物的种类和数量，根据浮游藻类优势种群的变化可以评价富营养化的状态。水体中的优势生物种群常驻随水体的营养状态有规律的变化，因此可以应用水体中生物群落内的某些优势种群作指标生物，作为水体营养类型的指标。也有将生物量(BIO)作为生物学指标来评价水体富营养状态的。当然，由于浮游生物出现状况依环境的不同而变得复杂化，而且在判定时需要相当的专业知识，

31、判定方法复杂，因此在富营养化状态的评价中，生物学指标的使用并不普遍。6.3 营养化的评价标准 富营养化判别标准很多。通常所使用的理化指标主要有水体营养物质浓度，藻类所含叶绿素a的量，水体透明度以及溶解氧等。目前较常用的标准有沃伦威德负荷量标准，捷尔吉森判别标准等. 7.水体富营养化的危害7.1 水体富营养化表现特征水体富营养化是许多湖泊、水库的主要环境问题，被人形象地称为“生态癌”，它的存在已经严重妨碍了对这些水体作为资源的利用，造成了环境和经济的重大损失。水体富营养化的主要表现特征是: (1)藻种减少，水体中的蓝藻和绿藻大量繁殖，浮游生物个体数巨增; (2)由于浮游生物、细菌的大量增加导致水

32、中的悬浮物大量增加，透明度降低; (3)产生有异味的有机物质; (4)死亡的藻类残体分解释放使水体维持较高的TN、TP;水体pH值上升; (5)水体的氧平衡被破坏。在富营养化水体中，白天水体表层水可以因藻类的光合作用而获得超过正常水体几倍的氧。但因表层藻类的遮盖隔离，阳光很难投射到下层水体，因此，下层水体中的光合作用很弱，水体中的氧源很不充足，只能由表层水体中的氧经过对流扩散作用，得到一部分补充，其量有限。当夜晚表层水体的光合作用停止后，水体中生物的呼吸及分解仍在进行，导致水体中的溶解氧大幅度下降，甚至呈厌氧状态。当底层水的溶解降低到零时，底部沉积物附近形成还原状态，会引起一系列不良后果，如有

33、机物质无机化不完全，产生甲烷气体:硝酸盐还原，发生脱氮反应;硫酸盐还原，产生H2S气体:底泥中铁、锰、磷等溶出等等:这些都会影响湖库水质。 (6)在富营养化比较严重的水体中，会频发水华。在我国五大淡水湖之一的巢湖，几乎每年都发生以铜绿微囊藻为主的水华，犹如水面上流动的绿漆，被风次到沿岸水域后，有时会形成数公分厚的水华层，腐败分解后，发出恶臭，严重破坏湖库的水体功能及周围环境。7.2 湖库环境中，富营养化的危害主要表现 (1)散发出腥味异臭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异臭。藻类散发出的这种腥臭，向湖泊四周的空气扩散，直接影响人们的正常生活，给人不舒适的感觉，同时

34、，这种腥臭味也使水味难闻，大大降低了水体质量。 (2)降低水体的透明度 在富营养水体中，生长着以蓝藻、绿藻为优势种类的大量水藻。这些水藻浮在湖水表面，形成一层“绿色浮渣”，使水质变得浑浊，透明度明显降低，富营养严重的水体透明度仅有0.2米，湖水感官性状大大下降。 (3)影响水体的溶解氧 富营养湖泊的表层，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，首先是表层的密集藻类使阳光难以透射至湖泊深层，而且阳光在穿射过程中因被藻类吸收而衰减，深层水体的光合作用受到限制，使溶解氧来源减少。其次，湖泊藻类死亡后不断

35、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)向水体释放有毒物质 富营养化对水质的另一个影响是某些藻类能够分泌、释放有毒性的物质，有毒物质进入水体后，若被牲畜饮入体内，可引起牲畜肠胃道疾病。研究表明，2000多种蓝绿藻中有40余种可产生毒素，主要产毒藻有微囊藻、鱼腥藻、颤藻及束丝藻。不同的藻株可能产生相同的毒素，而同一藻株也可产生多种不同的毒素，产生的毒素包括:多肤肝毒素、生物碱类神经毒素、脂多糖

36、内毒素、叶碟吟类毒素等，其中又以微囊藻肝毒素(microcystin，MC)最为常见。在适宜的环境条件下，蓝绿藻在水中容易形成水华，人若饮用也会发生消化道炎症，有害人体健康，水中蓝绿藻毒素与肝癌的关系尤其受到关注。 (5)影响供水水质并增加制水成本 湖泊常常是生活饮用水和工业用水的供给水源。富营养水体在作为供给水源时，会给制水厂带来一系列问题。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，造成自来水厂过滤池的堵塞和过滤效率降低，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铁、硫化氢、甲烷和氨等有毒有害物质，同时水藻也产生一些有毒物质，在制水过程中，引起

37、饮用水水质下降，更增加了水处理的技术难度，加大了制水成本。这种富含铁的自来水往往会散发出一种令人不快的气味，同时还会在水管内形成铁锈，产生所谓“红水”，使自来水完全丧失功能。目前，在西方国家，富营养水体已经被禁止作为饮用水源。 (6)对水生生态的影响 在正常情况下，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，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，物种丰富度显著减少。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，破坏其生态平衡。 (7)影响水产养殖 由于藻类的大量繁殖，引起水中缺氧，鱼类等水生动物面临窒息死亡的

38、威胁。南京玄武湖就曾发生过藻类疯长，鱼类因缺氧而大量死亡的事故。同时一些资料表明，在富营养化的水体中，水生生物的群落、种类结构发生变化，一些耐污种的个体数猛增，相反，一些非耐污种数量减少甚至消失，一些优质鱼类等经济水产种类也会大量减少甚至消失，而低劣种类会有所增加，使得水产养殖的经济效益大幅度下降。 (8)影响旅游和航运水体一旦发生富营养化，因藻类大量繁殖，水体透明度下降，水质浑浊，水面藻华聚集，臭味弥漫，严重影响湖库的旅游观光，甚至丧失旅游价值。此外，富营养水体中生长的大量浮游生物，还会堵塞航道，影响航运。8.水体富营养化防治水体发生富营养化是由过量的营养盐汇入水体并在适宜的气象、水文条件下

39、植物性浮游生物迅速增长而造成的，一般情况下，气象、水文等自然因素难以控制，防治措施主要集中在防止人类各种不合理的活动，减少和切断营养盐来源和通道，并主动采取各种生态协调技术等方面。 8.1 国外目前的防治状况 从60年代起，全球五大洲的国家不断在湖泊富营养化控制恢复领域进行了广泛深入的研究，发表了大量的研究报告和论文。取得了以下几个方面的研究成果: 1980一1996年期间荷兰通过国家和国际合作项目对境内231个湖泊进行了营养负荷削减和改变富营养化状况的研究。自1980年代初期起，荷兰即采取措施减少磷排放和有限降低氮排放，使TP和TN呈负增长趋势。从叶绿素a的负增长趋势和Secchi Disk

40、透明度正增长趋势也可部分证明降低营养物质浓度的效果。对于包括平均浓度、表面面积、水力停留时间和土壤类型所有子集的水质因素得到改善。荷兰在Naardemeer自然保护区采用对富营养化的湖泊供给无磷酸盐水降低外来营养负荷的办法有效地控制了富营养化。 法国科学家在研究Bart-les-Orgnes水库时发现，外源磷负荷虽然很大，但是内源量也是必须考虑的，去除底泥可有效地防治水体富营养化。 美国威斯康星大学等单位的科学家，曾用检验对两类具有大不相同食物网的湖泊施肥后效果，来说明生物学方法是否能控制湖泊富营养化。德国采用联合生态技术以减少藻类的增长，在1996-1997年58月的两个季节中，用此新技术进

41、行了实验，此种技术主要是将内源的磷沉淀与把富含游离C氏的湖下层水输送到上层结合起来，使整个水体中磷的浓度大幅度地下降。 英格兰在1997年制定了环境问题的全面管理对策，把解决富营养化列为淡水的十大重要问题。澳大利亚新南威尔士州采用调节河流水量、机械搅动、曝气和虹吸作用增加水体的流动性，并利用杀藻剂和除藻剂(如明矾和石膏)抑制水华的发生，取得较好效果。8.2 我国目前的防治状况国内对湖泊富营养化研究的工作起步较晚，且主要集中在湖泊富营养化形成机理和评价体系方面，对富营养化防治技术是近几年才开始的。国内所采用的方法归纳起来主要包括内、外源的控制、生态工程技术和管理技术: A、控制氮、磷等营养物的流

42、入 通过工艺改革、产品改进，减少废水中磷的含量。把洗涤剂中支链型烷基苯磺钠改为磷酸盐的代用品，农业生产上合理控制施肥量，污水分流，投饵养殖时，做好养殖规划，兼顾经济效益和生态效益，把生态效益放在首位。 B、物理方法治理 池塘、水库加强水的交换，当有合适水源时可引入，以起到稀释的作用，带出氮、磷物质以及藻类;深水湖泊或水库中，设法将深层水排出，降低富营养化程度;湖泊中采用机械方法进行曝气和促进水的流动，可起到底泥释放磷，改善氧气状况，加强矿化作用，降低浮游植物光合作用等效果;一般情况下藻类密度较小，因而其絮体不易沉淀，采用气浮可以取得较好的除藻效果。富营养化后蓝藻类“水华”氮含量很高，可收集用于

43、化肥、饲料，减少水体氮、磷负荷。 C、化学方法防治 常用的除草剂有硫酸铜、二氧化抓等。二氧化氛除草效果较好，但成本较高。化学药济法应用较为灵活，但使水体增加了新的对鱼健康不利的化学物质。改善养殖水体环境，增加水中溶解氧含量，可防治养殖过程中藻类的生产。 D、生物防治 生物处理是利用微生物的作用改善水质。微生物是降解废水、废物的主力军，利用经过遗传工程改造的微生物将成为治理环境污染、保持生态平衡的最有效的方法。如硝化细菌可去氮去碳，杀灭病毒，降解农药，絮凝水体重金属及有机残物、降解污泥等。 E、生态防治 生态学方法即从生态系统结构和功能进行调整，从营养环节来控制富营养化，使营养物质变为人类需要的

44、终极产品(如鱼等水产品)而不是“水华”。利用滤食性鱼类直接吞食蓝藻可以作为一种生物操作方法的生物防治途径。近年来对浮游动物与藻类“水华”的关系报道很多，鱼类可以选择性地吞食浮游动物或浮游植物，而我们可以通过捕捞鱼产品来削除污染。水生高等植物和藻类在光能和营养物质上是竟争者，在湖泊种植大型水生植物，如莲藕、曹蒲等可以抑制浮游植物的生长，对改进水质感观性状有利。 F、综合防治富营养化是多种原因、综合作用的结果，且污染源复杂，营养物质去除难度大，只用一种方法防治是很难奏效的。实践中通常是多种方法同时使用，既控制外源性营养物质的输入，又减少内源性物质的负荷，水体一但富营养化，及时去除污水中的营养物质。

45、9.结束语自从人类进入现代文明社会以来，随着科学和经济的发展，资源浪费、环境污染等一系伴生问题日益突出。在我国，由于过去人类对水资源的认识和利用上存在的误区，许多地区进入水系、湖泊、海域的各类污染物质超过其环境容量和自净能力，导致众多水体被严重污染。水污染已成为制约和困扰我国可持续发展的一大障碍。治理被污染的水环境和防止水资源进一步被污染，已成为我国当前迫切需要解决的问题之一。 我国湖泊普遍受到N、P等营养物质的污染，湖泊达到富营养水平均的已达到63.3%，处于富营养和中营养状态的湖泊水库面积占湖泊水库总面积的99.5%。环境监测表明：大淡水湖泊富营养程度进一步加重。主要污染物是总磷和总氮。巢

46、湖西半湖和滇池污染较重。太湖高锰酸盐指数较高，入湖河道污染较重。洪泽湖突发性事故时有发生。全国城市内湖富营养化严重，其中济南大明湖和南京玄武湖污染较重，大型水库水质普遍较好，但多数水库也受到总氮、总磷等污染的影响。因此治理水体污染特别是水体富营养化势在必行。参考文献1 杨华. 巢湖和太湖微囊藻毒素的生态学研究D中国科学院研究生院（水生生物研究所）, 2006.2 耿红. 水体富营养化和蓝藻对轮虫影响的生态毒理学研究D中国科学院研究生院（水生生物研究所）3 曹刚.河流水环境容量价值研究D. 中国优秀博硕士学位论文全文数据库 (硕士),2000,(01)4 谢曙光.重金属对生物除磷影响的研究D.

47、中国优秀博硕士学位论文全文数据库 (硕士),2000,(01)5 胡德秀.供水系统环境影响风险分析研究以“引额济乌”工程供水系统为例D. 中国 优秀博硕士学位论文全文数据库 (硕士),2001,(01)6 Lukac M, Aegerter R. Influence of trace metals on growth and toxin production of microcystis aeruginose .Toxicon, 1993, 31(3) :293-305 .7 Phillips I R, Greenway M. Changes in water- soluble and exchangeable ions, cation exchange capacity, and phosphorusmax in soils under alternating waterlogged and drying conditions .Commun. Soil Sci. Plant anal, 1998, 29(1&2) :51-65 .8 C J Watts. Seasonal phosphorus release from exporsed, re-inundated littoral sediments of two Austracian reservoirs .Hydrobi