水体富营养化的防治综述

,Click to edit Master text styles,*,Click to edit Master title style,水体富营养化的防治综述,Starting.,1971,年的某一天早晨，日本濑户内海的渔民正要出海打鱼，忽然发现了一种奇妙的景象：海水在一夜之间由蔚蓝色变成了赤红色，好像是在海湾上铺了一块硕大无比的红地毯，一时间，消息不胫而走，附近的人们都来观看这闻所未闻的奇景，有的人还赞不绝口，为自己大开眼界而高兴。,殊不知，这并不是什么奇景，而是一场灾难。没过多久，海风带来阵阵难闻的恶臭，死鱼大批漂向岸边，这时，渔民们才恍然大悟：啊呀，我们的生计完了！,(,参考图,),凶恶赤潮“劫”走,4,万鲍鱼,这就是赤潮海洋的灾难,世界海域富营养化分布图,而在中国赤潮的情况是,我国有害赤潮的发生频率增加,规模扩大,新的赤潮藻种不断出现,有毒赤潮藻种比例上升,有害赤潮危害程度日益增加。,OUTLINE,预防和控制的各种措施,各种措施成效分析,3,2,水体富营养化的危害,1,营养对,环境的影响,破坏水生,生态系统,富营养化,总磷、总氮等营养,物质超标缓慢的水,流状态适宜的温度,水味腥臭难闻 ，,透明度下降，,溶解度下降,水体有毒物积累,藻类大量繁殖，,产生水华赤潮现象,一,.,水体富营养化的危害,二,.,预防和控制的各种措施,水华与赤潮的防治是一个系统的综合作用，在近,几十年来，全球纷纷致力于此。主要过程如下：,水质监测与分析,具体原因调查与研究,综合的处理控制措施,物理方法,工程,限制人为营养物质流入水体,政策,生态学方法,水质监测与分析,监测水平的提高使赤潮水华和毒素的产生可以预测,:,1.,遥感原位监测,一些重要的变量如颜色，温度，盐度、叶绿素、浊度、溶解氧及,PH,为管理提供实时的数据。,利用卫星上的遥感器对于水色变化的监测，,来探测水质变化，预防水华，赤潮。,2.,原位营养传感器,对一些无机或是有机形式的营养都能监测，,使得营养输入的波动和由于降雨造成的盐,度变化之间的关系现在有可能建立。,3.,分子探针分析,检测全细胞或细胞匀浆中的专一性标记结合物质,将标记转换为光信号,用于目标赤潮生物的,定性和定量分析。,4.,建模评估,水色遥感监控,对比与分析,藻类大,量繁殖,生物色素,的光吸收,和散射,水域水,色变化,本底对比和异常水色区域判别对赤潮，水华的发生周期及扩散面积进行预测,。,1.,遥感原,位监测,卫星图谱,卫星监测原理,环境一号卫星,( H J- 1 ) CCD,数据,实时水质理化监测,国家环保部在各大湖泊，河流建立了水质自动监测站，监测八项指标（水温、,pH,、浊度、溶解氧、电导率、高锰酸盐指数、氨氮和总有机碳）,可以通过各种变化来预测和分析评价水体富营养化程度和水华发生的状况。,具体原因调研,（以太湖水华为例）,太湖暴发的水华是蓝藻水华，原因是湖泊中氮磷比都很高，氮供应充分，使得无固氮能力的微囊藻成为优势种，形成过程是蓝藻自身特点及温度、光照、营养盐和其它生物等诸多因素共同作用的结果。简而言之，引起蓝藻水华形成的原因有两个：,一,.,内因（湖泊富营养化）,1.,工业点源、,生活污水、农业面源,:,周围人口密度大，工业和农业污染严重。面源污染面积大，不好控制,2.,太湖本身的内源污染,：,太湖的水深浅，面积大。,营养负荷高 磷沉淀加快 底泥磷释放加快。,3.,大气沉降,太湖N，P都很丰富，为双控制型湖泊,二。外因，即（气象因子）,：,T,：气候亚热带季风气候，夏季气温在,2430C,，且近年来气候变暖，蓝藻暴发频次加密。,水流,：水流慢，蓝藻暴发时主要吹偏南风，微风条件下，水面没有明显波浪产生，,降雨量：,降雨量和降雨日数偏少，日照时数偏多时有利于蓝藻生长发育和暴发,具体原,因调研,综合防治措施,综合防治方法,1.,源头控制,2.,控制外来污染物,的工程手段,1.,物理除藻,2.,化学除藻,1.re-establishment of the submerged macrophyte communities,2.The fish removal,1,控污,截源,2.,局部应,急除藻,3.,生态,控制,综合防治措施,1,、控污截源（减少外来营养物质）,（,1,）源头控制：,加强领导 建立目标责任制,重点控制农业面源污染,改进农业生产耕作布局、合理灌溉、施肥、数字农作技术,加强治理工业废水和生活污水,生活污水应修建与完善下水道系统，以截流输送到污水处理厂进行集中脱氮除磷；工业推行清洁生产，将污染消除于生产过程中，对需外排的废水，采取脱氮除磷处理，达标外排。,（,2,）控制外来污染物的工程手段,前置库技术,引水冲刷,Sediment removal,Hypolimnetic oxygenation,前置库是指利用天然水塘或人工水库的蓄水功能将因表层土壤中的污染物（营养物质）淋溶而产生的径流污水截留在水库（塘）中，不让其直接进入所要保护的水体，经沉淀自然净化后用于日常农灌。,前置库技术,经典的前置库由,3,个部分组成：沉降带、强化净化系统、导流与回用系统。强化净化系统又分为浅水生态净化区、深水强化净化区。,工程设计图,在前置库中营养物质首先通过浮游植物从溶解态转化成颗粒态,接着浮游植物和其他颗粒物质在前置库和与主体湖泊、水库连接处沉降下来,滇池湖中湖计划,引水冲刷,：,引水冲刷是减少和稀释湖泊水体营养物质的有效方法，加快水的换水周期使,得蓝藻来不及生长。,用含磷和氮浓度低的水注入湖泊，起到稀释营养物质浓度的作用，这对控制水华现象，提高水体透明度等有一定作用。,滇中调水工程,引金沙江之水解滇中之渴、冲刷滇池污染，以流动的贫营养水代替停滞的富营养水的目的。,局限性：换水法是对污染的转嫁？,营养物绝对量并未减少，污染了下游的环境，不能从根本上解决问题,Sediment removal,：该法是减少内源负荷和治理富营养化湖泊的一种重要措施。,。,1.,将底泥挖出来,2.,排泥场处理,3.,在底泥表明敷设,沙石或塑料,如,:,瑞典的,Trummen,湖,1.,economic benefits,：,2 . expensive,3. new class of,environmental problems,：,挖泥虽搬走了湖底中部分污染物,似乎会使底部污染物总量有所减少,但实际上湖水中污染物浓度下降甚微,且湖泊越大,下降越小,挖泥会把底栖生物、微生物等一起带走,它会打破长期形成的生态平衡,中断生态系统中的食物链,这样就会出现新的环境问题,Sediment removal,，,more harm than good,？,Hypolimnetic oxygenation,：,适用于湖水较深出现厌氧层的水体。磷容易在厌氧条件下从底泥中释放出来，采取定期或不定期人为湖底深层曝气充氧，使水与底泥面之间不出现厌氧层，有利于抑制底泥磷释放，对改善水质有利。,2.,局部应急除藻,（,1,）物理除藻,人工打捞,超声波法,微滤机除藻,以宜兴地区太湖的一处约,4 400 m,2,左右的水域作为实验区域,.,采用半封闭拦截方式隔离出面积约为,400 m2,的水面作为超声处理组,余下部分,4 000 m2,左右作为对照组,.,在,400 m2,的实验水域中往返运行,1 h,确保单位面积上超声处理时间不小于,15 s.,分别于超声处理,0, 1,24 h,和,7, 14 d,后,在处理组和对照组的中心水域采样检测水样,观察水样外观变化,.,超声除藻的机制可能为,:,藻细胞富含气泡,气,泡长,300,700 nm,宽,60,110,nm,数量为几个到几,百个不等,具,备了产生超声空化效,应的重要条,件,空化核,.,超声,工作频率约,20 kHz,时含气水,(,即,有气泡存在,时,),产生空化效应所,需的超声功率,(,声强,),约在,10- 1 W,/ cm2,数量级,上,但物理法对低密度或底层藻类的灭杀效果,不好、费用高,并且难于大面积使用,.,捞藻的速度远远比不上藻类的生长速度。,（,2,）化学除藻：投放抑藻剂,（,3,）生物除藻技术,通过品种改良、搭配和养殖新技术的使用，在生态功能区投放滤食性鱼类和贝类可以进行生物控藻。,缺点,3.,生态控制,1. re-establishment of the submerged macrophyte communities,用大型水生植物污水处理系统净化富营养化的水体。大型水生植物包括凤眼莲、芦苇、狭叶香蒲、加拿大海罗地、多穗尾藻、丽藻、破铜钱等许多种类，可根据不同的气候条件和污染物的性质进行适宜的选栽。,2.The fish removal,excessive nitrogen and phosphorus loading phytoplankton production with turbid water Submerged macrophytes have either disappeared or been markedly reduced in most lakesfish stock changed,（,dominance by zooplanktivorous and benthivorous roach and bream predatory fish such as perch (,鲈鱼,) has declined,。,鱼类主要通过摄食活动影响浮游动物丰度和群落结构,并导致浮游动物对浮游植物捕食压力降低,进而使浮游植物大量增加。,采用拖网和刺网对鱼类进行捕捞,Lake Arreskov Lake Engelsholm Lake Vng,塞克盘深度,50% of zooplanktivorous fish stock was removed within 13 years,For three of the biomanipulated lakes, where a large proportion of the fish stock was removed within a few,years, yearly data covering 12 years or more were available. Generally, marked changes were seenshortly after the restoration in turbidity, chla, TN andTP. The most marked changes were seen after 56 years, when Secchi depth was more than doubled andTP, TN and chla were reduced to 2050% of the prerestorationlevels. However, after 68 years all threelakes approached the turbid state again. Secchi depth tended to remain high in two of the lakes.,仅有几个湖泊能描述修复措施的长期效益，但是生物调控的数据显示，在绝大多少的情况下，在,10,年或低于,10,年会重新回到一个浑浊的状态。有些湖泊甚至短期效果不明显,三,.,各种措施成效分析,在欧洲的修复湖泊各使用方法,各自方法的使用失效原因分析,目前,富营养化治理,:,原理和模型建立是关键,沉积物中内源,N,P,污染利用类型有争议,我们可以做些什么？,多用肥皂少用洗涤剂,我们可以,少用化肥：氮肥随江河进入海洋，诱发赤潮，使鱼类贝类中毒死去，严重破坏海水中的生态平衡,。,也可以,哦,!,我们还可以,努力学习,成为出色的水污染治理专家,!,他喊可,Thank you,