湖泊富营养化治理及EM技术研究进展.pdf
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1、环境保护-39-湖泊富营养化治理及EM技术研究进展王兴顺(鸿宇勘测咨询服务(常州)有限公司,江苏 常州 213000)摘要:随着社会经济的发展,人类对于湖泊生态系统的干扰日益加强,使湖泊营养盐的积累进程大大加快,所以富营养化问题及其相关性后果严重影响了生态环境和人们的日常生活以及经济的可持续发展。相关工作人员围绕湖泊富营养化机理和治理措施,开展了大量的研究工作。本文结合相关文献,综述了该领域的研究和应用实践,并试图从微生物层面探讨EM技术在湖泊富营养化治理工作中的应用。关键词:湖泊富营养化;EM技术;发生机理;治理措施中图分类号:TS5 文献标志码:A DOI:10.20025/ki.CN10
2、-1679.2023-20-13Lake Eutrophication and Application of EM Technology in Its TreatmentWang Xingshun(HONGYU Engineering Co.,Ltd.,Changzhou 213000,China)Abstract:With the development of social economy,the human disturbance to the lake ecosystem is increasingly strengthened,and the accumulation process
3、of Lake nutrients is greatly accelerated.The problem of eutrophication and its related consequences have seriously affected the ecological environment,peoples daily life and the sustainable development of economy.A lot of research work has been carried out on the eutrophication mechanism and control
4、 measures of lakes.Combined with relevant literature,this paper summarizes the research and application practice in this fi eld,and attempts to explore the application of EM Technology in lake eutrophication control from the microbial level.Key words:lake eutrophication;EM technology;occurrence mech
5、anism;treatment measures引言湖泊是地球上重要的淡水资源库,与人类生产生活息息相关,在流域生态、生活供水、气候调节、调蓄洪水等方面有着不可替代的作用。中国湖泊众多,全国共有1 km2以上的湖泊2 759个,总面积约91 019 km2,占我国国土面积的0.95%,其中约三分之一的湖泊为淡水湖泊。几十年来,随着人类干预活动的加剧,很多湖泊出现了湖面萎缩、水质下降、富营养化等水环境问题,相应地,其供水能力、洪水调蓄能力等社会服务功能都大大减弱,这些都极大地影响了经济社会的可持续发展。其中,由湖泊富营养化引起的一系列水环境问题引起了社会的高度关注,比如富营养化比较严重的滇池、巢
6、湖、太湖,一时成为社会讨论的焦点。经过数年的治理,取得较大成效,但依然任重道远1。本文主要综述了湖泊富营养化的发生机理及主要治理方法,并试图从微生物的层面探索EM技术在湖泊富营养化治理中的应用。1湖泊富营养化的发生及治理措施1.1湖泊富营养化发生的原因富营养化(Eutrophication)这一词汇来源于拉丁语,基本含义是营养盐过剩2。富营养化本来是水体自然状态下的演化进程,但由于人类活动的干预,湖泊的这一演化进程大大加快,大量的湖泊出现了人为富营养化情况。富营养化主要表现为水体初级生产力即浮游植物丰度和生物量的异常增大。Shelford3在1911年提出:生物对各种环境因子的适应有一个生态学
7、意义上的最小量和最大量,它们之间的幅度称为耐受限度或生态幅,超出了这个阈值范围,就会影响生物的生长和发育而成为限制性因子。对于影响浮游植物生长的营养盐限制因子来说,就是接近或超过浮游植物的耐受极限,以致妨碍其生存、生长、繁殖和扩散的营养盐。Stumm4曾对藻类的化学成分进行过分析研究,提出了藻类的“经验分子式:C106H263O110N16P”,根据该经验分子式,计算出磷在藻类分子量中所占的重量百分比最小,氮次之,氧所占的重量百分比最大。Sundareshwar5的相关研究结果表明,影响湖泊富营养化的因子众多,如C、N、P、Si、Fe等,均可能成为水生生态系统的限制性营养因子。湖泊富营养化的发
8、生可归因于氮、磷等生源要素的过快、过多积累。湖泊富营养化的主要表现为湖泊内TN、TP负荷过高,超过湖体本身的自净能力。人类在一定时期内,由于经济生产发展的需要,一方面以点、面源形式通过河道沟渠等径流 作者简介:王兴顺(1985-),男,硕士,工程师,研究方向:水资源与河湖管理。环境保护-40-向湖泊水体排放工业、生活和农业污水,另一方面破坏了水生生物生态系统,减小了湖体环境容量,湖泊沿岸的各种工农业生产活动的扰动,加速了湖泊富营养化进程。据统计,在巢湖流域(1995年),农业面源污染贡献了63%的TN和73%的TP;在太湖流域(1994年),生活污水贡献了60%的TN,农业面源污染和生活污水分
9、别贡献了TP的37.5%和25%6。1.2湖泊富营养化的治理措施随着湖泊富营养化引发的各种问题的凸显,如2007年太湖蓝藻暴发,人们开展了大量的关于富营养化发生机理和治理措施的研究和实践工作,形成了一系列、多角度的治理湖泊富营养化的技术措施7-17。近些年来,人们逐渐认识到,湖泊富营养化的治理工作并不能局限于湖泊本身或者某一单一治理措施,基于流域尺度的综合治理方法是治理错综复杂的富营养化问题的较好选择。1.2.1 物理化学方法(1)营养盐减排控制技术营养盐的过量富集是导致湖泊富营养化的直接原因,所以从工业点源污染、农业面源污染、生活污水污染等各种源头控制营养盐的量是非常有力的措施。这主要包括工
10、业减排、农业合理施肥及各种废水处理工艺。(2)营养盐抑制或去除技术研究表明,湖泊内源性营养盐释放是影响湖泊富营养化的重要因素18-19。利用沉积物氧化、化学沉淀、底泥覆盖等措施,可以使底泥处于氧化状态或增加沉积物对营养盐的束缚能力,或是在沉积物表面形成覆盖层,从而抑制内源营养盐的释放20。还可直接进行底泥疏浚,其适用条件及长期效果与湖泊大小、类型以及水动力条件等有关21-22。1.2.2 生物技术1.2.2.1 微生物方法湖泊生态系统中的微生物在维系生物链和新陈代谢、促进环境的物质能量循环和信息传递方面发挥着重大作用。所以在治理富营养化方面,微生物方法也是一个有效的方向。比如,利用微生物的反硝
11、化作用去除水体中的氮。有实验表明,在小型湖泊中,合理地加入微生物制剂后,总氮、总磷、COD等指标明显降低,对水体的透明度、叶绿素a含量的改善有明显效果23。1.2.2.2 水生植物净化利用水生植物对营养盐类的吸收、过滤和吸附作用,减少或者固化湖体营养盐。比如利用这一原理发展起来的生态浮床技术,水生植物所起到的作用主要有以下三个方面:水生植物的同化作用。水生植物在生长过程中合成自身所需各类物质需要不断从水体中吸收各类元素,不同植物的同化作用各异。植物根系的物理化学作用。水生植物在生长过程中会形成非常密集的根系,相互缠绕形成网状结构并伴随一定的分泌物,对流过其中的各类污染物形成截留、吸附、絮凝、螯
12、合等效应,能够达到一定的污染物去除效果;另外密集生长的水生植物茎叶对污染物也具有一定的拦截效果。吸附在水生植物根系的微生物降解作用。水生植物根系具有巨大的比表面积,其表面可吸附生长大量的、生理生化特性各异的微生物,这些微生物可大量增殖,进而较好地降解各类污染物24。1.2.3 生态修复技术生态修复技术主要是从整个生态系统健康的角度出发,恢复生态系统结构的完整性和层次多样性,同时,其相应功能也能得到恢复。而一个健康的生态系统被认为具有较好的稳定性以及自净能力和自我恢复能力,这些能力的恢复对于湖泊营养盐耐受能力的提高和营养化水平稳定性的保持都是十分重要的。所以,将湖泊生态系统从一个严重富营养化的状
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