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微污染水源中的藻类控制

发布时间:2009-11-25 08:00:00    点击:3186

      :通过对洞庭湖中藻类生长影响因素及大量滋生的危害进行分析,提出对藻类过度生长繁殖应采取的对策,强调水系统综合治污的重要性。

    
关键词:微污染水源 藻类 对策 综合治污
         
    
洞庭湖为我国第二大淡水湖,历来是全国著名的水泊渔乡。平均水深67m,最大流速105m/s,泥沙含量为33~6103mg/l,为典型过水性吞吐型湖泊,湖面变化大,泥沙淤积。该湖泊的显著湿地特征是:湖泥深厚、岸线不稳、沼泽化较快。根据湖南省洞庭湖环境保护监测站统计资料,洞庭湖有浮游植物161种,以硅藻门、绿藻门、蓝藻门为主,占154种,东洞庭湖以蓝藻门为主。洞庭湖水域的藻类一般在5~9月出现,7~8月份达到最高。1996年和1998年因为雨水较多,藻类数量相对较少。当今,随着城市化的发展,工业城市用水量、排污量的增加,如果不科学合理开发、利用水资源,必然会使水体呈现富营养化,将给湖区经济带来严重的影响。
    
水体富营养化的特点
    
水体富营养化是由于过量的无机营养元素(如NP)、有机物和悬浮泥沙进入湖中,导致生物繁殖大幅度增加。富营养化现象通常表现为藻类滋生、根生或者浮游生物大量生长,以致达到公害的程度,会导致饮用水嗅味和颜色,危及鱼类的生存。藻类的大量滋生、繁殖、分解需要消耗大量溶解氧,释放大量溶解性有机物,导致水质恶化,藻类代谢过程中释放具有强毒理作用的藻毒素会危及水环境、破坏水体的生态平衡。
     2 
蓝藻性质及大量生长的危害
    
蓝藻中含有蓝藻素,这种色素同其它同化色素共同存在于蓝藻细胞中使得蓝藻带蓝绿色。蓝藻细胞形状简单,为无性繁殖,单细胞和群体主要靠细胞分裂和群体破裂增加个体数目,这些过度滋生的蓝藻细胞内含有由气囊排列而形成的充满氮气的气泡,因细胞内的气泡存在而漂浮在水面形成“水华”,当水面上漂浮有大量水华时,就说明水体已被污染到一定程度了,蓝藻作为水生物分析的指示剂,也正是利用蓝藻的这种水质敏感性。
    
根据有关资料可知,25%~70%的蓝藻水华可产生毒素,如由微囊藻产生的微囊藻毒素-LR对肝细胞存在严重的损害作用。人类饮用或直接接触被藻类污染的水,会引起皮肤反应、结膜炎、鼻炎、腹泻、胃肠炎等疾病,对人群健康构成潜在危害。2001年,国家卫生部制订的《生活饮用水卫生规范》中规定非常规检验项目微囊藻毒素-LR的限值为0001mg/l
蓝藻大量生长的影响因素
     3.1 
湖泊营养状态与氮、磷的浓度有着非常密切的联系,下面列表进行说明:

     湖泊营养状态与氮、磷的关系(单位为 mg/l
    

营养状态

极贫营养

中贫营养

中富营养

富营养

重富营养

 

0005

0005~001

001~003

003~01

01

无机氮

02

02~04

03~065

05~15

15

有机氮

02

02~04

03~07

07~12

12

     从上表可知,减缓或停止湖泊水体富营养化状态的演变进程,就必须有效控制水体中氮、磷的含量。
     3.2 
对于淡水中藻类的生长,大约需要1620种主要元素,下表给出了藻类(湿重下)所含的各种主要元素的相对质量。
    
淡水藻类(湿重下)各种元素含量表    

 

含量( %

 

含量( %

 

含量( %

O

805

P

008

Mn

00007

H

97

Mg

007

Zn

00003

C

65

S

006

Cu

00001

Si

13

Cl

006

Mo

000005

N

07

Na

004

Co

0000002

Ca

04

Fe

002

 

 

K

03

B

0001

 

 

     在外界输入湖泊的各种营养物中,磷被广泛地认为是藻类生长速率的主要限制因素,故当水环境中的磷供应量充足时,藻类就可以得到充分增殖,氮元素也是控制湖泊富营养化的主要因素,但是藻类能通过自身固氮过程得到补充缺乏的氮。
    
当湖水中的总氮和总磷浓度的比值在10 125 1的范围时,藻类生长与氮和磷的浓度存在直线相关关系,水体中的氮和磷的浓度愈高,藻类生物量也就随之增高。而根据湖南省水环境监测中心的监测分析表明,湘、资、沅、澧水质质量一直呈下降趋势,受污染的河段也主要为磷等超标,因此,当外界水环境(如流入洞庭湖的各河流、城市排污等)中的氮、磷数量愈多,引起洞庭湖富营养化的可能性就愈大。
     33 
蓝藻的营养负荷来源
    
蓝藻的营养负荷来源主要有以下几个方面:

     3.3.1 
地面径流的营养负荷
    
由地面径流产生的营养负荷取决于土地类型、地形地貌、土壤特征、植被及土地利用分类等因素,因地面径流产生的各种营养负荷,设为IJL
     3.3.2 
降水的营养负荷
    
降水的营养负荷可以通过历次降水中的营养物质含量和降水量的监测来计算,设为IJKIJK=CJPAS
     3.3.3 
人为因素的营养负荷
    
人为因素引起的营养负荷主要分两部分,包括污水中的营养负荷和工业废水中的营养负荷,设为IJP
     3.3.3.1 
农田施用的化肥和农药进入洞庭湖成为蓝藻生长的直接的营养源。
     3.3.3.2 
随着工业化城市的进程,城市污水未经处理或未深度处理便排入各支流,汇入洞庭湖,导致湖区水系统污染。
    3.3.3.3 
生活污水(如含磷洗衣粉的使用)的排入,也给洞庭湖增加了沉重的营养负荷。
    3.3.3.4 
人类在砍伐流域生态系统内的森林、开垦农田、破坏植被、开发矿藏,使大量沉积物和营养物流入湖泊。
    3.3.4 
湖区内源性营养负荷(IJR)也是引起藻类大量繁殖的重要因素。底泥是湖泊中的主要内污染源,有大量的污染物质(主要为腐殖质和人为排放的各种有机污染物)积累在底泥中,大约有50%70%左右的磷分布在底泥中。在条件成熟时,这些物质被释放进入表层水体,导致藻类繁殖,水体水质急剧恶化,洞庭湖区这种现象在春夏交替的季节极易发生。底泥中也生存着大量的浮游生物,其死亡后,往往会释放大量的营养物质到水体中,较大程度地影响水体的富营养化。而进入水体,引起藻类大量生长,导致富营养化现象的营养负荷总的来源为以上所列各种营养负荷的总和,即IJ=IJL+ IJK+ IJP +IJR

    
控制藻类过度生长,避免形成富营养化的措施

    
控制水体富营养化的根本措施是加强水体系统的生态管理,最大限度地减少甚至杜绝一切可能带入水体的营养源,对流入天然水体的营养物质的负荷加以控制,并要求有科学的管理措施。具体的措施有以下几个方面:

     4.1 
严格控制湖区营养物质负荷的来源。

     4.1.1 
合理施用农药化肥,积极推广使用生物农药,限制和禁止施用有机磷农药。
    4.1.2 
合理布局工业企业,对工业废水进行深度处理,提倡中水回用。41建立大型生活污水、城市污水和农村城镇废水处理厂,实现达标排放。
    4.1.4 
遏制水土流失,继续一定程度地退田还湖、退耕还湿,实行湖区生态整体开发,实现湖区水环境的可持续发展。
     4.2 
积极控制内源性污染源。
     4.2.1 
控制洞庭湖区藻类和植物的生长,采用机械清除、生态控制等技术,控制藻类繁殖:消除一些水生植物、及时收割水生植物,避免其腐烂时消耗氧气和增加有机物,为藻类提供营养。
    4.2.2 
因底层水中含有大量营养而溶解氧非常低,可采用虹吸、泵抽等方法将底层水去除,增加底层水的溶解氧,减少底层营养的释放量。
    4.2.3 
底泥是主要的内污染源,可通过底泥疏浚、底泥氧化、覆盖底泥层等措施防止根生植物生长和营养的释放。
     4.3 
建立管理政策体制。
     4.3.1 
制定激励机制。包括农业面源控制技术、工业和城市污废水处理技术、生活污水处理技术研讨方面的激励机制。
    4.3.2 
建立生态补偿制度。对优化生态模式、积极采用节水技术、推广治理面源污染的生态工程技术方面,建立相应的财政倾斜制度。
    4.3.3 
建立限制投入要素特别是引起藻类大量繁殖的营养物质的相关法律法规和执行程序。
    4.3.4 
建立湖区乃至整个流域系统范围内的管理协调机构,对各项管理政策的执行程度进行监督,统一筹划,合理开发利用水资源。

     5 
结语

    
为避免洞庭湖水质的富营养化现象,确保其作为生活水水质的要求,必须强化流域生态意识,依赖于全流域水环境的综合整治,应以全流域利益为最大效益,将洞庭湖及其上游各支流地区的水土保持、营养源的控制消除、去藻除藻措施统一起来,才能真正控制和发挥洞庭湖湿地生态系统的功能和作用,并提高其综合生产能力,实现有限湿地资源的综合开发和循环利用。二氧化氯消毒在小型自来水厂中的应用

 

(此文转载自作者:李飞跃  黄冬花

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