富營養化水體生態修復工程淺議

李志遠 劉楨 慕昕

摘 要：水體富營養化是全球面臨的熱點環境問題之一。水體氮磷水平過量是其主要形成原因，目前對其形成具體機制，已有一些解釋。針對不同類型的水體富營養化，也存在具體的治理手段，本文就此作出綜述。

關鍵詞：水體富營養化；評價方法；生態修復

水是生命之源，在生產生活中起著無可替代的作用。我國水資源相對匱乏，但根據2015年中國環境質量公報，廢水主要污染物中化學需氧量排放總量為2223.5萬噸；氨氮排放總量為229.9萬噸。

1 水體富營養化現狀

由于生產生活導致的大量養分負荷輸入而引起的水體富營養化備受關注。過量的養分負荷，尤其是氮磷的積累，使部分藻類瘋長，繼而導致食物鏈的改變以及棲息地減少等一系列問題。一般認為總磷和無機氮分別達到0.02ppm和0.2ppm則導致水體富營養化。由中國環境狀況公報知，氨氮、總磷為我國部分主要流域如黃河流域、淮河流域、海河流域等的主要污染指標。這嚴重影響了我國經濟建設和社會發展，故找到有效的防治手段具有重要意義。

1）水體富營養化形成機制。

水體富營養化是在河流、湖泊等水生態系統中，藻類通過同其他水生生物的生存競爭，逐漸取得優勢并且占據其它水生生物生存空間而過度增值，進而造成DO急劇變化，使水生動物死亡，最終造成水體衰亡的一種現象。由于人類活動的影響，大量氨氮、磷等植物營養物質不斷進入水體，短時間內便可以引發富營養化。正常水體藻類以硅藻和綠藻為主，而紅色顫藻的出現時富營養化標志。到一定程度水體中則以藍藻為主體。藻類繁殖速度極快，死亡后經微生物分解，消耗氧氣，使水質持續惡化。由于物質循環，水中營養鹽被藻類等吸收，后者死亡后營養鹽又再次回到水體中。因此，在截斷外源營養物質后，由于物質循環，富營養化水體也很難恢復正常狀態。藻類原生質化學式為C106H263O110N16P，從此我們可以看出P和N最容易過量，故其最容易引起藻類瘋長。

2）水體富營養化的污染源。

氮磷最易導致水體富營養化。在我國農業生產中大量使用化肥，且伴隨水土流失，大量農業面源污染進入水體，成為富營養化的主要原因。

2 水體富營養化評價方法

目前對水體富營養化使用的評價方法不一，大概有以下幾種方法得到了普遍的認同：1）參數法；2）藻類污染指示種；3）多樣性指數；4）指示生物法；5）營養狀況指數法。

3 水體富營養化的生態修復

水體富營養化的修復關鍵在于解決水體氮磷污染。一般分為以下幾個方面：1）控制人為污染源，截斷或減少外源營養物質；2）對內源污染的根除。對此又有生物性措施、化學系措施以及物理方法。但根據已有資料顯示，底泥中的氮磷儲備及釋放是水體富營養化的最直接因素和最主要的內源污染。

3.1 生物法治理水體富營養化

生物性治理的主要原理為利用富營養水體中的氮磷進行代謝活動，吸收水中的氮磷物質。該方法具有節能，污染少，并可以實現資源的重新利用。

1）利用藻類治理水體富營養化。

選擇較藍藻繁殖能力更強、對氮磷吸收效率更高、易收集的藻類，使其吸收大量水體氮磷，限制藍藻繁殖。但需注意所選取的藻類需要定期打撈，防止其死亡后經微生物分解后氮磷重新回到水體。

2）食物網操縱治理富營養化水體。

食物網使生態系統中的各生物成分直接或間接聯系。水體生態系統中同樣存在食物鏈，我們可利用此規律控制浮游植物尤其是藍藻的數量。水體中存在著由藍藻到浮游動物和底棲動物到食浮游動物魚類和食底棲動物魚類最后到食肉魚類的食物鏈，故可以通過增大食肉魚的種類和數量，或減小食浮游動物魚類或食底棲動物魚類數量，即通過魚類種群的下行調控，達到控制藍藻等藻類的目的。

3）利用微生物治理水體富營養化。

微生物對植物營養物的去除和循環起著重要作用，特別是對于富營養化水體中接納了大量無機營養物，微生物通過對氮的氨化、硝化和反硝化作用，驅動氮的生物地球化學循環。微生物還參加了有機氮的分解，轉化為植物可利用的磷。據已有案例，如武昌水果湖的底泥疏浚工程導致底泥中的營養物大量釋放，同時對底泥中的微生物菌群起到了破壞作用，從而導致了嚴重水華。目前微生物治理常常采用固定化技術，也可以配合植物治理同時進行。

3.2 其他方法

物理方法常用截污和底泥疏浚，前者控制了外源污染，這是水體富營養化整治的第一步。但是完成這一步并不能直接降低水體富營養化水平。還需要進一步排除內源營養負荷。后者被認為是一種治理的重要手段，但其耗子巨大，另一方面其還有可能起到副作用。原因在于，底泥相比于污染源，作為庫更為恰當。底泥中氮磷含量極高，若直接疏浚底泥，可能導致氮磷大量釋放，其在實踐中已被證實。化學方法主要包括配合使用滅藻劑和沉降劑，但其容易造成二次污染，使用被限制。

4 結語

水體富營養化嚴重影響人們的生產生活，探索其發生機理、尋找有效的治理手段，具有十分重要的意義。目前生物治理富營養化水體成為了主流，效果較顯著。進一步優化工藝，全面優化水體指標，還待研究。

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作者簡介：李志遠，就讀于東北農業大學生命科學學院，研究方向：生態學。