城市景觀水體富營養(yǎng)化成因及治理的研究展望

曾冠軍，馬滿英

(湖南工業(yè)大學 土木工程學院，湖南 株洲 412007)

?

城市景觀水體富營養(yǎng)化成因及治理的研究展望

曾冠軍，馬滿英

(湖南工業(yè)大學 土木工程學院，湖南 株洲 412007)

摘要：為了弄清氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)的來源，以及對城市景觀水體富營養(yǎng)化的影響。分別從空氣沉降物，再生水回用城市景觀水體、有機污染等外因，底泥沉降物氮、磷的釋放，水動力條件和水體更新周期等內(nèi)因分析了水體富營養(yǎng)化的成因，探討了水體富營養(yǎng)化給水生生物和人類帶來的危害。并且從水生植物-微生物相結(jié)合，增加水動力條件和減小水體更新周期等方面綜述了防治和治理水體富營養(yǎng)化的方法，以期為城市景觀水體富營養(yǎng)化的治理提供切實可行的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：景觀水體；富營養(yǎng)化；危害；成因與治理

1引言

富營養(yǎng)化是指生物所需的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，大量進入湖泊、河口、海灣等緩流水體，引起藻類及其它浮游生物迅速繁殖，水體溶氧量下降，魚類及其它生物大量死亡的現(xiàn)象。

隨著城市化進程加快，人們對居住環(huán)境的要求也日益提高。景觀水體是城市規(guī)劃建設(shè)中必不可少的景觀建設(shè)。但由于缺乏管護，這些水體會被污染成富營養(yǎng)化水體而出現(xiàn)水華。富營養(yǎng)化污染是當今中國城市湖泊的重大污染問題之一。近幾年來，城市景觀水體富營養(yǎng)化日趨嚴重。幾乎所有城市中大小的景觀水體都有不同程度的富營養(yǎng)化現(xiàn)象，水藻的大量繁殖已嚴重影響到城市景觀水體的生態(tài)環(huán)境。有效治理景觀水體污染，成為一個亟待解決的問題。

水體富營養(yǎng)化的判斷是根據(jù)水中污染物的指標來確定，一般指標包括：磷含量大于0.01～0.02 mg/L，氮含量大于0.2～0.3 mg/L，BOD大于10 mg/L，pH值7～9 的淡水中細菌總數(shù)大于106個/mL，葉綠素a含量大于10 μg/L。

2城市景觀水體富營養(yǎng)化的外因

2.1空氣沉降物的污染

2NO+O2→2NO2

3NO2+H2O→2HNO3+NO

工業(yè)化進程越來越快，一些大型工業(yè)區(qū)在城市周邊林立。雖然遠離城區(qū)，但是所排放的氣體隨著空氣的流動而流動，最終還是會隨著雨水的降落而匯集到城市景觀水體當中。一些工廠排放的不僅有含氮的污染氣體，還排放含有磷的煙。這些污染物都會隨著雨水的降落而匯入到城市景觀水體當中。這是城市景觀水體富營養(yǎng)化的一個重要成因。

2.2再生水回用城市景觀水體

城市產(chǎn)生的一些污廢水經(jīng)過處理后，回用于城市景觀水體中。雖然我國《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)標準》(GB/T18921—2002)對氮、磷的指標給出了明確的限制，但是排放水氮、磷含量超過了水體富營養(yǎng)化的指標。一些小區(qū)配置了中水回用系統(tǒng)，這類水雖然達到了排放標準，但是氮、磷的含量還是超標。還有一些小區(qū)和公共建筑所收集的雨水沒有處理，直接排放到城市景觀水體中。這樣將含氮、磷等污染物的污廢水直接排放到景觀水體中，導致了水體氮、磷的濃度快速上升，從而使該類城市景觀水體快速變成富營養(yǎng)化水體。

2.3有機物污染

有機污染也是城市景觀水體污染的重要因素之一。有機物的分解，會釋放其中的氮、磷化合物，從而增加了景觀水體中氮、磷的含量。如蛋白質(zhì)、含硝基類有機物、磷酸腺苷、磷酸烯酮式丙酮酸等有機物的分解。有機物還會促使景觀水體中的一些藻類和浮游生物瘋長，從而加速了景觀水體的富營養(yǎng)化。

3城市景觀水體富營養(yǎng)化的內(nèi)因

3.1底泥沉積物氮、磷的釋放

底泥沉積物中含有大量的氮和磷，但是隨著景觀水體的溶解氧、溫度、pH值的變化，而使沉積在底泥中的氮、磷釋放到水體中。如果水體中有很高的溶解氧，可以有效的抑制底泥沉積物向水體中釋放氮，也能使水體保持穩(wěn)定。如果景觀水體的pH值升高，水體中的溶解氧含量降低，在微生物的作用下，底泥沉積物中的磷更容易釋放到水體中。如果出現(xiàn)一些不溶性磷酸鹽溶解的條件，也會使底泥沉積物中的磷釋放到水體中。如磷酸三鈣Ca3(PO4)2、磷酸鋁(AlPO4)、磷酸鐵(FePO4)等磷酸鹽。不溶于水但是溶于酸，則使底泥沉積物會隨著水體中pH值的降低而將磷釋放到水體中。底泥沉積物會增加水體中氮、磷等營養(yǎng)物的含量，使水體達到富營養(yǎng)化的程度。

3.2水動力條件和水體更新周期的影響

水體的水動力條件對景觀水體富營養(yǎng)化有很大的影響。大多數(shù)的城市景觀水體沒有流動性或者流速極其緩慢。這就為藻類的生長繁殖提供了良好的水力條件。并且這樣的城市景觀水體生態(tài)系統(tǒng)十分脆弱，水體自凈能力較差，這也是城市景觀水體富營養(yǎng)化重要的原因。

水體更新周期與水體富營養(yǎng)化也有很大的關(guān)系。景觀水體更新周期越長，水體越容易發(fā)生富營養(yǎng)化。景觀水體長時間得不到補給，由于水體的自然蒸發(fā)和一些水生動、植物的吸收。使景觀水體中的水量減少，氮、磷的濃度升高，水體變成富營養(yǎng)化水體。

3.3水處理循環(huán)系統(tǒng)未達到效果

雖然一些城市為景觀水體配套建設(shè)了水處理循環(huán)系統(tǒng)，但是由于運行和維護的費用很高。使這些水處理循環(huán)系統(tǒng)成為了一種擺設(shè)，而沒有真正的運行。或有些水處理系統(tǒng)因年久失修而損壞，導致了水處理系統(tǒng)停止運行。這樣景觀水體就得不到及時有效的處理，隨時間的推移而變成富營養(yǎng)化水體。

4城市景觀水體富營養(yǎng)化的危害

(1)城市景觀水體富營養(yǎng)化，使水體中的藻類和一些浮游生物大量繁殖。從而降低了水體的透明度，陽光難以穿透水層，使水體中的沉水植物無法光合作用釋放氧氣。導致水體中溶解氧含量嚴重不足，造成了一些水生植物和水生動物，主要是魚和蝦的大量死亡。

(3)城市景觀水體的富營養(yǎng)化會直接導致嚴重的經(jīng)濟損失，也使景觀水體的自凈能力遭受嚴重的破壞。當城市處理后的水，回用于城市景觀水體中時。富營養(yǎng)化水體已經(jīng)達不到自凈效果，不能再次利用這些水資源，造成了水資源的嚴重浪費，達不到水資源節(jié)約的目的。

5城市景觀水體富營養(yǎng)化的治理

城市景觀水體富營養(yǎng)化的治理要從源頭開始，防止各種處理不完全或未經(jīng)處理的污水直接排放到景觀水體中。要把經(jīng)濟高效、節(jié)能環(huán)保的理念與治理城市景觀水體富營養(yǎng)化相結(jié)合。要去除水中氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)的難度很大，直接投加藥劑雖然能夠達到去除的效果，但是又會引入新的污染物。直到現(xiàn)在都還沒有發(fā)現(xiàn)用單一的物理方法、化學方法或者微生物的方法能夠有效的去除景觀水體中氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)。常規(guī)的處理方法不僅能耗大，而且去除的效率也很低。所以城市景觀水體富營養(yǎng)化不能從單一的方面去治理，應從以下幾個方面綜合考慮才能夠達到治理的效果。

5.1水生植物—微生物相結(jié)合

在城市景觀水體的四周，從水體的底部到水面，依次種植能夠吸收氮和磷的沉水植物、浮葉植物、挺水植物。如蘆葦、荷葉、剛毛藻、路易斯安娜鳶尾等植物。將不同種類的植物錯落有致的聯(lián)合種植，還可以在景觀水體中構(gòu)建人工浮床(島)。不僅能夠增加氮、磷的去除率，而且能夠合理的利用土地和空間資源。使環(huán)境得到更好的綠化，增加視覺效果的。并且在種植的植物根部接種能夠脫氮除磷的微生物，使水生植物和微生物協(xié)同作用去除水中的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)。從而可以最大的效率去除水中氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)。

5.2增加水動力條件和減小水體更新周期

良好的水動力條件不僅能夠減小水體富營養(yǎng)化發(fā)生的概率，還能夠增強水體的自凈能力。對城市景觀水體定期進行水的補給，減小水體的更新周期，對減小水體的富營養(yǎng)化有良好的效果。補給的水不應全部來自污水處理廠的水，一部分應該是含氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)很低的水。保證城市景觀水體常年達到正常水位，這樣不僅能夠降低氮和磷的濃度，而且也能夠在一定程度上增加水的流動性，從而增強景觀水體生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增強景觀水體的自凈能力。若僅僅依靠降雨來補給城市景觀水體，是達不到預期穩(wěn)定的效果。并且城市所收集的雨水，還不能夠達到直接排放到水體的標準。要經(jīng)過恰當?shù)奶幚恚拍芘欧诺剿w中。增強城市景觀水體生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從而減小城市景觀水體富營養(yǎng)化發(fā)生的概率。

5.3底泥沉積物定期的清理

底泥沉積物中含有大量的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)。定期對城市景觀水體底部的淤泥進行清理，可以避免水體底泥長久的在水體中積累。造成水體逐漸變淺，影響水體生態(tài)系統(tǒng)協(xié)調(diào)的情況。開展清淤工作也可以把那些隱藏在淤泥里的有毒有害物質(zhì)及各種藻類一并處理掉。這樣可以減少水體氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)的含量，從而避免富營養(yǎng)化的發(fā)生。

5.4城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)標準的制定

《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)標準》(GB/T18921—2002)中氮、磷的排放指標大于水體富營養(yǎng)化的指標。各個地方應該結(jié)合當?shù)氐膶嶋H情況，制定出適合當?shù)爻鞘形鬯偕镁坝^環(huán)境用水的水質(zhì)標準。這樣不僅能夠防止水體富營養(yǎng)化的發(fā)生，還能夠使水資源重復利用，達到節(jié)約水資源的目的。而且還應該建立相應的法律法規(guī)，不能使各類污廢水隨意排放到城市景觀水體中，也不能使未經(jīng)處理的雨水直接排放到城市景觀水體中。政府相關(guān)部門也應該加大監(jiān)管力度，相關(guān)的管理部門也應該合理的管理城市景觀水體，及時有效的控制和處理一些能夠引發(fā)富營養(yǎng)化發(fā)生的污染源。這樣不僅能從源頭上控制了城市景觀水體富營養(yǎng)化的發(fā)生，還能夠防患于未然。

6結(jié)語

城市景觀水體富營養(yǎng)化的治理，不能只著眼于富營養(yǎng)化后。也要從建設(shè)規(guī)劃開始去思考，防止富營養(yǎng)化的發(fā)生。因地制宜，種植符合當?shù)貧夂蚝蜕鷳B(tài)環(huán)境，并且能高效吸收氮、磷等營養(yǎng)物的水生植物。接種能夠脫氮除磷的微生物，使水生植物-微生物協(xié)同作用，去除水體中氮和磷。減小水體更新周期，增加水動力條件，定期對景觀水體的底泥沉積物進行清理，提高城市景觀水體生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。還要有合理的規(guī)劃方案和運行管理方案，秉持經(jīng)濟高效、節(jié)能環(huán)保的理念使城市景觀健康良好的長期發(fā)展。政府相關(guān)部門也要發(fā)揮自己的監(jiān)管作用，絕不能使任何不達標的水排放到城市景觀水體中。生態(tài)系統(tǒng)的各個因素是相互制約相互影響，所以城市景觀水體的富營養(yǎng)化的治理要從多方面、多角度綜合去考慮，不能從單一方面去思考。

參考文獻：

[1]袁志宇，趙斐然.水體富營養(yǎng)化及生物學控制[J].中國農(nóng)村水利水電.2008(3).

[2]韓永和，李敏. 植物-微生物聯(lián)合修復技術(shù)治理水體富營養(yǎng)化[J].水處理技術(shù)，2013(3).

[3]張毅敏，張永春，張龍江，等. 湖泊水動力對藍藻生長的影響[J].中國環(huán)境科學，2007(5).

[4]劉韻琴. 再生水補給的城市景觀水體富營養(yǎng)化和生態(tài)防治[J].中南林業(yè)科技大學學報(社會科學版)，2013(3).

[5]陳德淑，廖振方，劉暉霞，等. 湖泊水體富營養(yǎng)化的治理[J].重慶大學學報(自然科學版)， 2007(3).

[6]楊永東，管運濤，陳俊，等. 再生水補充景觀水體的富營養(yǎng)化研究[J].環(huán)境工程，2012(30).

[7]邵輝煌，方先金，黃鷗. 以再生水為補充水源的景觀水體富營養(yǎng)化及其控制技術(shù)研究[J].給水排水， 2010(36).

[8]鄭煥春，周青. 微生物在富營養(yǎng)化水體生物修復中的作用[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報，2009, 17(1): 197～202.

[9]陸洪省，魏文超，薛婷婷. 微生物絮凝劑的研制及其對水體葉綠素a 的去除[J].環(huán)境工程學報，2013(2).

[10]遲光宇，陳欣，史奕，等. 鐵對藻類生長的影響及其光譜識別研究展望[J].光譜學與光譜分析，2009(12).

[11]李文霞，馮海艷，楊忠芳，等. 水體富營養(yǎng)化與水體沉積物釋放營養(yǎng)鹽[J].地質(zhì)通報，2006(5).

[12]曾德彪，王棟，丁昊，等. 水體富營養(yǎng)化評價的多維正態(tài)云法與其他幾種方法的對比分析[J].南京大學學報(自然科學)，2015(1).

[13]付春平，鐘成華，鄧春光. 水體富營養(yǎng)化成因分析[J].重慶建筑大學學報，2005(2).

[14]廖洋，李瑞楨，劉佩，等. 鈰及其配合物對水體富營養(yǎng)化的影響[J].環(huán)境化學，2008(3).

[15]宋紅，陳瑋，何興元，等. 三種水( 濕) 生植物對渾河水體氮去除能力研究[J].水生態(tài)學雜志，2014(2).

[16]鄭西來，姜魯青，劉杰，等. 聚硅硫酸鋁鐵抑制底泥磷釋放的實驗研究[J].環(huán)境工程學報，2011(8).

[17]范敏.石為人 基于PRM的水體富營養(yǎng)化風險分析建模[J].計算機工程，2010(24).

[18]張維硯，沈蓓雷，童琰，等. 基于GA-BP 模型的景觀小水體富營養(yǎng)化評價方法[J].中國環(huán)境科學，2011,31(4)：674～679.

[19]陳藜藜，金臘華. 湖庫富營養(yǎng)化的改進型模糊綜合評價方法研究[J].中國環(huán)境科學，2014,34(12)：3223～3229.

[20]余鴻婷，李敏. 反硝化聚磷菌的脫氮除磷機制及其在廢水處理中的應用[J].微生物學報，201555( 3) : 264 - 272.

[21]毛昕，王麗紅，張光生. 不同生育期美人蕉-微生物修復富營養(yǎng)化水體[J].環(huán)境工程學報，2013(12).

[22]苗金，原海燕，黃蘇珍. 10種水生觀賞植物對不同富營養(yǎng)化水體的凈化效果研究[J].水土保持學報，2015(2).

收稿日期：2016-04-20

作者簡介：曾冠軍(1990—)，男，湖南工業(yè)大學土木工程學院碩士研究生。

中圖分類號：X524

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9944(2016)12-0098-03

The Study and Prospect on the Formation and Treatment of Eutrophication in Urban Landscape Water

Zeng Guanjun, Ma Manying

(SchoolofCivilEngineering,HunanUniversityofTechnology,ZhuzhouHunan412007，China)

Abstract:In order to understand the source of the nutrients including nitrogen and phosphorus and how they make effect on the eutrophication of urban landscape water bodies, this paper analyzed the cause of eutrophication from the aspects of the internal and external causes respectively.The internal causes include air deposition , reclaimed water used as water source of urban landscape water bodies and organic pollution; the external causes are nitrogen and phosphorus released from sediments, hydrodynamic conditions and renewal period of water body. The harm of eutrophication to aquatic organisms and human beings were summarized. And the methods on preventing and controlling eutrophication of water bodies were reviewed in the terms of the plant-microorganism combination, increasing hydrodynamic conditions and reducing the renewal period of water bodies, which provided a practical and feasible theoretical basis for the management of the eutrophication of urban landscape water.

Key words:landscape water bodies; eutrophication; harm; cause and treatment