胡泊富營養化發生機制與控制技術及其應用

張靖雨

摘 要：湖泊富營養化是一種常見的水體污染形式，一旦發生湖泊富營養化，社會生活生產將會遭到嚴重影響。就湖泊富營養化的成因作為總起，論述了湖泊富營養化的危害。并就湖泊富營養化的防治策略做出探索。

關鍵詞：湖泊污染；富營養化；控制技術；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.13.220

1 國內外湖泊富營養化的研究現狀

1.1 國外研究情況介紹

隨著全球經濟的發展，各國的自然環境問題嚴重。20世紀初，湖泊富營養化問題加劇，引起各界的關注，各國政府對湖泊問題加以重視，并組建專業的生態專家進行研究，尋找對應的解決辦法。20世紀60年代聯合國組織，針對各國的的經濟發展與生態問題進行協作，建立專門的生態研究組織。經過專家的努力，以及長時間的研究，得出湖泊富營養化的主要原因是水體污染所致。因此需要改善水質環境，才能從根本上抑制湖泊的富營養化。

1.2 國內研究情況介紹

國內的生態專家，早在20世紀50年代，就已經注意到湖泊富營養化的問題，并且進行研究。諸多的水生物專家曾對湖泊富營養化的問題，發表過自己的見解。對湖泊富營養化的特點、類型、以及浮游生物的狀態等進行總結，并且針對原因，提出對應的解決方法，進行水質環境治理，以及浮游生物的有效處理。

（1）我國長江中下游的湖泊富營養化比較嚴重，需要對富營養化的原因進行了解，對水質環境進行調查，對營養鹽的來源進行研究，針對各項調查的結果，去制訂對應的治理方案，從而去改善湖泊環境。其中王圣瑞等專家，對湖泊沉積物進行研究，通過對不同取樣時間段沉積物對磷的吸附速率結果分析，發現沉積物對磷的吸附主要發生在0.5h內；通過沉積物對磷的吸附/解析平衡濃度以及本底吸附態磷含量與對應物理化學參數間的相關性分析，發現污染程度越高，沉積物的本底吸附態磷和總最大吸附磷量也越高，而最大吸附磷量越低，污染較為嚴重的湖泊也具有向上覆水體釋磷的趨勢。秦伯強則發現將湖泊營養鹽濃度范圍控制在TN：1～10 （20）mg/L，TP：0.01～0.1（0.2）mg/L以外，能有效控制藍藻水華的發生。對外源進行有效的控制，緊抓對內源的治理，才能從根本上解決營養鹽的問題。

（2）席北斗的研究結果以及翟麗華以杭嘉湖流域為例的試驗均表明，在一定變化范圍內pH值升高有利于溝渠沉積物對NH4+-N的吸附，而磷酸鹽的吸附能力隨pH值的降低而增強。席北斗還發現TN的截留率在pH升高的第5天達到最大值，并且pH對磷酸根的吸附容量影響不大。在翟麗華認為，沉積物對氨氮和磷酸鹽的主要吸附過程發生在0～5h之內，最大吸附速率分別為160mg/（kg·h）和300mg/（kg·h），吸附等溫線均呈良好線性變化。

2 湖泊富營養化的治理技術探索

2.1 湖泊內源營養負荷控制技術

湖泊內源營養負荷控制技術，對于淺水水質的湖泊富營養化，有良好的治理效果。淺水湖泊富營養化的主要原因是，淺水湖泊中的營養鹽釋放程度低，導致藍藻生物對營養鹽的反映較慢。主要的處理方法是，找出湖泊水質污染的根源，并對其進行有效的處理，控制水質的ph值、水深度、水體規模、營養鹽的釋放等在標準的范圍之內。采用湖泊內源營養負荷控制技術，結合經濟成本，對淺水湖泊的富營養化問題進行治理，解決營養鹽的釋放問題。此外湖泊治理的成果，還受到其它因素的影響，例如對污染源的控制、周圍環境的影響、以及生態系統的恢復等。

2.1.1 控制內源釋放的物理化學方法

控制內源釋放的物理化學方法，主要是通過化學原理，對湖泊的沉積物進行處理。此種方法能夠對湖泊的覆蓋層進行清除，對磷等化學物質進行反映，使其對沉積物的覆蓋能力增加，從而去控制內源磷元素的釋放。此種方法能夠有效的對沉積物進行處理，但是具有一定的局限性，其處理的水域范圍較小，并且受風力的影響較大，只試用與面積小厭氧狀態的湖泊。比如，向水底投入鋁、鈣、鐵等化學發那個發，失去與水底的沉積物進行反映，改變沉積物的狀態，使得容易變化的磷酸鹽，處于穩定的狀態，從而抑制磷的釋放，使沉積物趨于穩定狀態，控制湖泊的富營養化。若水體的ph值小于9時，使用內源控制釋放物理方法，能夠對內源磷的釋放進行有效的控制，使其保持穩定。若ph值大于9時，此種處理方法，對水域沉積物的處理無效，需要采用其它方法進行處理。

2.1.2 控制內源釋放的物理機械方法

控制內源釋放的物理機械方法，主要采用的是引水沖刷的原理，其可以將湖泊水體的營養物質進行沖洗，以及稀釋，從而去對水域進行治理。沖刷方法僅限用與面積較小的水域，對于面積較大的水域并不適用，因其使用成本較高，技術上也存在一定的局限。對于熱分層的湖泊富營養化情況，其深層水域的營養物濃度最高，因此需要重視深層水域的富營養化治理。國外曾經采取過換水的方法，對水質環境進行處理，但其并不能從根本上解決湖泊的富營養化問題，并未找出污染的根源，只是暫時的解決問題。

2.2 湖泊生態修復技術在湖泊富營養化中的控制應用

生態修復技術的控制應用，是為了有效的控制底泥的內源污染，從而實現湖泊生態修復的目標，同時還是為了對藍藻水華進行有效的控制。在很多的草型湖泊生態系統中，水生植物能夠有效的遏制沉積物的動力懸浮，以便達到底泥營養鹽的釋放過程。另一方面也是對湖泊中的沉積物和水生水體的營養鹽進行吸收，從而降低了營養鹽的負荷，將藻型的湖泊屬性轉變為了草型。根據Scheffer等人的理論，無論是草型還是藻型，均是湖泊生態系統的一種相對穩定的狀態。

根據相關的調研后發現，所有的湖泊生態系統都具有一定自我恢復能力（Resilience），即當外部環境的破壞增加到一定程度后，當地本身的生態系統便會遭到破壞，新的環境條件會在原本的生態系統基礎上，進行系統的自我修復，從而實現生態系統的再生。

3 總結

湖泊生態恢復理念在以淺水湖泊為主、富營養化比較嚴重的東部地區有著很大的意義。沉積物懸浮所導致的營養鹽很容易被帶入進覆水之中，會對水體的透明度和感觀效果帶來極大的影響。水生植物會對沉積物的懸浮起到很好的遏制，不但可以增加水體的透明度，還會讓當地湖泊中的水生植物和草型湖泊生態系統形成一個良好的環境。

參考文獻：

[1]于桂亮，張秋宇.中國湖泊富營養化污染問題[J].科學與財富，2012（04）：205.