1、第六章第六章 水体富营养化及其防治技术水体富营养化及其防治技术1、水体富营养化、水体富营养化n水生生态受破坏，少数生物种群增殖水生生态受破坏，少数生物种群增殖n水体发臭、蓝绿藻、鱼腥藻等生长导致水水体发臭、蓝绿藻、鱼腥藻等生长导致水质变差质变差n水的透明度减低（水的透明度减低（影响旅游业和人畜饮水影响旅游业和人畜饮水）n水中溶解氧消耗水中溶解氧消耗n“赤潮赤潮”、“水华水华”暴发暴发n有毒藻类向水体释放毒素（有毒藻类向水体释放毒素（9 g/kg 致死量致死量）n影响渔业生产影响渔业生产 营养状况营养状况叶绿素叶绿素a(g/L)透明度透明度（m）总磷总磷（g/L）总氮总氮（mg/L）COD（mg
2、/L）浮游藻类优浮游藻类优势种群势种群极度贫营养极度贫营养0.1015.00.90.020.24_重贫营养重贫营养0.268.02.00.040.48_贫营养贫营养0.664.44.60.080.96金藻纲金藻纲贫中营养贫中营养1.602.410.00.161.80隐藻纲隐藻纲中营养中营养4.101.323.00.313.60甲藻纲甲藻纲中富营养中富营养10.000.7350.00.657.10硅藻纲硅藻纲富营养富营养26.000.40110.51.2014.0硅、蓝藻纲硅、蓝藻纲重富营养重富营养64.000.22250.02.3027.0蓝、绿藻纲蓝、绿藻纲极度重富营养极度重富营养160.0
3、00.12555.04.6054.0异常性生物异常性生物2、湖泊营养类型、湖泊营养类型2、湖泊、湖泊“水华水华”暴发暴发以太湖为例：以太湖为例：n每年每年5月暴发月暴发“水华水华”-蓝藻水华蓝藻水华蓝藻（蓝细菌）蓝藻（蓝细菌）n地球上最早出现的光合自养菌，能够生存在极端地球上最早出现的光合自养菌，能够生存在极端恶劣的环境中，比其它生物有一定的竞争优势；恶劣的环境中，比其它生物有一定的竞争优势；n当条件适宜，某些蓝藻能快速生长，达到一定的当条件适宜，某些蓝藻能快速生长，达到一定的生物量（初级生产力大暴发），形成藻类集体生物量（初级生产力大暴发），形成藻类集体（蓝藻水华）（蓝藻水华）n产毒藻：鱼腥
4、藻、束丝藻、微囊藻、节球藻、念产毒藻：鱼腥藻、束丝藻、微囊藻、节球藻、念珠藻、颤藻珠藻、颤藻 蓝藻水华爆发蓝藻水华爆发蓝藻水华爆发蓝藻水华爆发2 海洋赤潮海洋赤潮n中国的三个赤潮高发区：中国的三个赤潮高发区：渤海、东海、南海渤海、东海、南海n赤潮生物：原甲藻赤潮、钟叶虫赤潮等赤潮生物：原甲藻赤潮、钟叶虫赤潮等n海洋赤潮与水体污染（富营养化）和大尺海洋赤潮与水体污染（富营养化）和大尺度气候变化、海洋物理性质等有关度气候变化、海洋物理性质等有关 有毒有毒 鱼类死亡鱼类死亡n藻类大量繁殖藻类大量繁殖 无毒无毒 水母大量生长水母大量生长 3、海洋赤潮、海洋赤潮n以舟山渔场赤潮为例：以舟山渔场赤潮为例：
5、19982002年年5月份在同一地点大规模暴发原月份在同一地点大规模暴发原甲藻赤潮，在同一地点有亚历山大藻（有毒）甲藻赤潮，在同一地点有亚历山大藻（有毒）伴随生长。伴随生长。赤潮形成锋面，此时淡水、陆架水交错（盐赤潮形成锋面，此时淡水、陆架水交错（盐度为度为2%）n例如：伶仃洋营养化但不发生赤潮例如：伶仃洋营养化但不发生赤潮 香港牛尾海中营养但经常发生赤潮香港牛尾海中营养但经常发生赤潮4、造成富营养化原因造成富营养化原因n点源污染点源污染 工业污水、城镇生活污水、固体废物处置场工业污水、城镇生活污水、固体废物处置场n面源污染面源污染 城镇地表径流、农牧业区地表径流、矿区地城镇地表径流、农牧业区
6、地表径流、矿区地表径流、大气降尘、湖泊养鱼、水面娱乐表径流、大气降尘、湖泊养鱼、水面娱乐 生活污水生活污水 主要来自家庭、商业、学主要来自家庭、商业、学校、旅游服务业及其他城校、旅游服务业及其他城市公用设施，包括厕所冲市公用设施，包括厕所冲洗水、厨房洗涤水、洗衣洗水、厨房洗涤水、洗衣机排水、沐浴排水及其他机排水、沐浴排水及其他排水等。排水等。大量合成洗涤剂大量合成洗涤剂 2、面污染源面污染源农业面源污染农业面源污染城市径流污染城市径流污染3“水华水华”、“赤潮赤潮”的产生条件的产生条件“水华水华”、“赤潮赤潮”发生机理到目前没有彻底弄发生机理到目前没有彻底弄清楚清楚n环境条件：环境条件：温度、
7、水动力条件温度、水动力条件n水体中的有机物、营养盐浓度水体中的有机物、营养盐浓度 氮、氮、磷磷n某些刺激因子某些刺激因子 铁、硅、维生素、微量元素铁、硅、维生素、微量元素 4 水体富营养化控制对策水体富营养化控制对策n治理污水、去除氮磷治理污水、去除氮磷n控制暴雨径流污染控制暴雨径流污染n控制大气、固废污染控制大气、固废污染n控制水产养殖强度控制水产养殖强度n合理施肥、控制水土流失合理施肥、控制水土流失n利用前置库技术控制污染物入湖利用前置库技术控制污染物入湖n湖内和湖滨带生态恢复湖内和湖滨带生态恢复n生物控藻生物控藻（放养食草鱼和贝类、采用藻病毒等）（放养食草鱼和贝类、采用藻病毒等）n底泥疏
8、浚、调水冲湖、水体充氧、投放药底泥疏浚、调水冲湖、水体充氧、投放药剂控藻、收获藻类剂控藻、收获藻类。4 水体富营养化控制对策水体富营养化控制对策n治理污水、去除氮磷治理污水、去除氮磷n控制固废污染控制固废污染n控制水产养殖强度控制水产养殖强度n合理施肥、控制水土流失合理施肥、控制水土流失n利用前置库技术控制污染物入湖利用前置库技术控制污染物入湖n湖内和湖滨带生态恢复湖内和湖滨带生态恢复n生物控藻生物控藻（放养食草鱼和贝类、采用藻病毒等）（放养食草鱼和贝类、采用藻病毒等）n底泥疏浚、调水冲湖、水体充氧、投放药底泥疏浚、调水冲湖、水体充氧、投放药剂控藻、收获藻类剂控藻、收获藻类 脱氮除磷城市污水处
9、理厂脱氮除磷城市污水处理厂脱氮除脱氮除磷工艺磷工艺湿地系统控制面源氮磷污染湿地系统控制面源氮磷污染WaterSedimentAirN2+N2ONH3Org-NNH4-NO2-NO3-NH4-NO3-Simplified wetland nitrogen cycle人工湿地除磷特性研究人工湿地除磷特性研究物化吸附、共沉淀物化吸附、共沉淀生物吸收、直接截留生物吸收、直接截留 不同湿地结构除磷效果对照不同湿地结构除磷效果对照Ca、Fe、Al、Mg的氧化物或氢氧化物的氧化物或氢氧化物有机磷有机磷沉积沉积/直接截留直接截留无机磷无机磷生物吸收生物吸收异养降解异养降解 物化吸附物化吸附共沉淀共沉淀过饱和过
10、饱和CaCO3土壤、根系层、土壤、根系层、填料床填料床吸收吸收湿地植物湿地植物/漂浮生物漂浮生物/微生态结构吸收微生态结构吸收 Constructed wetlands Free surface flow wetlands沙壤土基质层4粘土及防渗层60cm10cm5cm基质层1基质层2基质层3基质层510cm10cm5cm10cm10cmSubsurface Flow WetlandsSubsurface Flow Wetlands Horizontal SSFSubsurface Flow WetlandsVertical Flow System滇池边的人工湿地滇池边的人工湿地湿地植物湿地植
11、物 系统系统 下行池下行池(I)上行池上行池(II)P1 芦苇芦苇 Phragmites communis 水葱水葱 Schoenoplectus lacustris P2 茭白茭白 Zizania latifolia 菖蒲菖蒲 Acorus calamus P3 荻荻 Miscanthus sacchariflorus 凤眼莲凤眼莲 Eichhornia crassipes P4 藨草藨草 Scirpus triqueter 苔草苔草 Carex Linn.P5 菰菰 Zizania caduciflora 慈菇慈菇 Sagittaria trifolia P6(对照对照)P7 宽叶香蒲宽叶
12、香蒲 Typha latifolia 鸢尾鸢尾 Iris pseudacorus P8 水烛香蒲水烛香蒲 Typha angustifolia 灯心草灯心草 Juncus effusus P9 风车草风车草 Cyperus alternifolius 雍菜雍菜 Ipomoea aquatica P10 薏苡薏苡 Coix lacryma-jobi 水花生水花生 Alternanthera philoxeroides P11 光头稗光头稗 Echinochloa colonum 水芹水芹 Oenabthe javanica P12 稗稗 Echinochloa crusgalli 水蓼水蓼 Po
13、lygonum hydropiper 湿地植物湿地植物表面流布水系统表面流布水系统 Some parameter for system（1）Hydraulicsl l Hydraulic loading rate qi(HLR)qi=Qi/A (4.1)where A=wetland top surface area(m2)qi=HLR(md-1;often expressed as cm d-1)Qi=wastewater inflow rate(m3d-1)l l Nominal detention time =LWh/Q (4.3)where L=length(m)Q=flow rate
14、(m3d-1)W=width(m)=nominal detention time(d)（2）Water budgetThe dynamic overall water budget for a wetland is where ET=evapotranspiration rate(m d-1)I =infiltration to groundwater(m d-1)P =precipitation rate(m d-1)Q b =bank loss rate(m3d-1)Q c =catchment runoff rate(m3d-1)Q o =output wastewater flow r
15、ate(m3d-1)Q sm=snowmelt rate(m3d-1)t =time(d)V=water storage in wetland(m3)dtdVAIETPQQQQQsmbCoi)(水 中 TP 进 水 出 水 进 水 通 量 进 水 浓 度 水 深 湿 地 面 积 进 水 流 量 H R T 植 物 渗 透 植 物 生 长 速 率 植 物 吸 收 植 物 中 TP 浓 度 温 度 微 生 物 微 生 物 吸 收 和 释 放 活 性 沉 淀 土 壤 吸 收 深 层 沉 淀 微 生 物 TP 浓 度 渗 透 速 率 吸 收 和 释 放 速 率 土 壤 吸 收 速 率 土 壤 解 吸
16、速 率 土 壤 解 吸 活 性 沉 淀 深 度 深 层 沉 淀 深 度 水 中 TP 浓 度 AS 中 的 TP 浓 度 植 物 落 叶 腐 败 释 放 腐 败 释 放 速 率 D S 中 的 TP 浓 度 残 体 枯 叶 速 率 生态动力学模型生态动力学模型4 水体富营养化控制对策水体富营养化控制对策n治理污水、控制面源污染治理污水、控制面源污染n控制固废污染控制固废污染n控制水产养殖强度控制水产养殖强度n合理施肥、控制水土流失合理施肥、控制水土流失n利用前置库技术控制污染物入湖利用前置库技术控制污染物入湖n湖内和湖滨带生态恢复湖内和湖滨带生态恢复n生物控藻生物控藻（放养食草鱼和贝类、采用藻
17、病毒等）（放养食草鱼和贝类、采用藻病毒等）n底泥疏浚、调水冲湖、水体充氧、投放药底泥疏浚、调水冲湖、水体充氧、投放药剂控藻、收获藻类剂控藻、收获藻类 4.水体富营养化控制对策水体富营养化控制对策n治理污水、控制面源污染治理污水、控制面源污染n控制固废污染控制固废污染n控制水产养殖强度控制水产养殖强度n合理施肥、控制水土流失合理施肥、控制水土流失n利用前置库技术控制污染物入湖利用前置库技术控制污染物入湖n湖内和湖滨带生态恢复湖内和湖滨带生态恢复n生物控藻生物控藻（放养食草鱼和贝类、采用藻病毒等）（放养食草鱼和贝类、采用藻病毒等）n底泥疏浚、调水冲湖、水体充氧、投放药底泥疏浚、调水冲湖、水体充氧、
18、投放药剂控藻、收获藻类剂控藻、收获藻类 4.水体富营养化控制对策水体富营养化控制对策n治理污水、控制面源污染治理污水、控制面源污染n控制固废污染控制固废污染n控制水产养殖强度控制水产养殖强度n合理施肥、控制水土流失合理施肥、控制水土流失n利用前置库技术控制污染物入湖利用前置库技术控制污染物入湖n湖内和湖滨带生态恢复湖内和湖滨带生态恢复n生物控藻生物控藻（放养食草鱼和贝类、采用藻病毒等）（放养食草鱼和贝类、采用藻病毒等）n底泥疏浚、调水冲湖、水体充氧、投放药底泥疏浚、调水冲湖、水体充氧、投放药剂控藻、收获藻类剂控藻、收获藻类 浙江余姚茶园喷灌电动时针式喷灌机滴 灌发展喷灌、滴灌 控制水土流失：控
19、制水土流失：草、灌、林混种，减少地面裸露；草、灌、林混种，减少地面裸露；种植经济林木，增加农民的收入；种植经济林木，增加农民的收入；采用栏沙坝等工程措施，控制水土流失；采用栏沙坝等工程措施，控制水土流失；4.水体富营养化控制对策水体富营养化控制对策n治理污水、控制面源污染治理污水、控制面源污染n控制固废污染控制固废污染n控制水产养殖强度控制水产养殖强度n合理施肥、控制水土流失合理施肥、控制水土流失n利用前置库技术控制污染物入湖利用前置库技术控制污染物入湖n湖内和湖滨带生态修复湖内和湖滨带生态修复n生物控藻生物控藻（放养食草鱼和贝类、采用藻病毒等）（放养食草鱼和贝类、采用藻病毒等）n底泥疏浚、调
20、水冲湖、水体充氧、投放药底泥疏浚、调水冲湖、水体充氧、投放药剂控藻、收获藻类剂控藻、收获藻类 4.水体富营养化控制对策水体富营养化控制对策n治理污水、控制面源污染治理污水、控制面源污染n控制固废污染控制固废污染n控制水产养殖强度控制水产养殖强度n合理施肥、控制水土流失合理施肥、控制水土流失n利用前置库技术控制污染物入湖利用前置库技术控制污染物入湖n湖内和湖滨带生态修复湖内和湖滨带生态修复n生物控藻生物控藻（放养食草鱼和贝类、采用藻病毒等）（放养食草鱼和贝类、采用藻病毒等）n底泥疏浚、调水冲湖、水体充氧、投放药底泥疏浚、调水冲湖、水体充氧、投放药剂控藻、收获藻类剂控藻、收获藻类 4.水体富营养化
21、控制对策水体富营养化控制对策n治理污水、控制面源污染治理污水、控制面源污染n控制固废污染控制固废污染n控制水产养殖强度控制水产养殖强度n合理施肥、控制水土流失合理施肥、控制水土流失n利用前置库技术控制污染物入湖利用前置库技术控制污染物入湖n湖内和湖滨带生态恢复湖内和湖滨带生态恢复n生物控藻生物控藻（放养食草鱼和贝类、采用藻病毒等）（放养食草鱼和贝类、采用藻病毒等）n底泥疏浚、调水冲湖、水体充氧、投放药底泥疏浚、调水冲湖、水体充氧、投放药剂控藻、收获藻类剂控藻、收获藻类 生物控藻技术生物控藻技术 放养食草鱼和食鱼鱼放养食草鱼和食鱼鱼(注意比例注意比例)放养贝类放养贝类 投菌法（注意处理效率和生态
22、安全）投菌法（注意处理效率和生态安全）采用藻病毒采用藻病毒 采用植物控藻采用植物控藻1 1、大型肉食性鱼类、大型肉食性鱼类2 2、小型肉食性鱼类、小型肉食性鱼类3 3、大型杂食性鱼类、大型杂食性鱼类4 4、小型杂食性鱼类、小型杂食性鱼类5 5、滤食性鱼类、滤食性鱼类6 6、草食性鱼类、草食性鱼类7 7、蟹、蟹8 8、虾、虾9 9、底栖动物、底栖动物1010、浮游动物、浮游动物1111、浮游植物、浮游植物1212、沉水植物、沉水植物1313、碎屑、碎屑鳜、乌鳢和翘嘴鲌等鳜、乌鳢和翘嘴鲌等红鳍原鲌、黄顙鱼和红鳍原鲌、黄顙鱼和 沙塘鳢等沙塘鳢等草鱼、团头鲂和鳊等草鱼、团头鲂和鳊等鲢和鳙（鲢和鳙（1
23、1：1010）鳑鲏、麦穗鱼、黄鱼幼鳑鲏、麦穗鱼、黄鱼幼子陵栉鰕虎、似鱎子陵栉鰕虎、似鱎 、黑鳍鳈和棒花鱼等黑鳍鳈和棒花鱼等鲤、鲫和餐条等鲤、鲫和餐条等中华绒螯蟹中华绒螯蟹日本沼虾等日本沼虾等将湖泊生将湖泊生态系统生态系统生物成分划物成分划分成分成1313个个功能组功能组4.水体富营养化控制对策水体富营养化控制对策n治理污水、控制面源污染治理污水、控制面源污染n控制固废污染控制固废污染n控制水产养殖强度控制水产养殖强度n合理施肥、控制水土流失合理施肥、控制水土流失n利用前置库技术控制污染物入湖利用前置库技术控制污染物入湖n湖内和湖滨带生态恢复湖内和湖滨带生态恢复n生物控藻生物控藻（放养食草鱼和贝
24、类、采用藻病毒等）（放养食草鱼和贝类、采用藻病毒等）n底泥疏浚、底泥疏浚、调水冲湖、水体充氧、投放调水冲湖、水体充氧、投放药剂控藻、收获藻类药剂控藻、收获藻类 底泥疏浚底泥疏浚 疏浚对岸坡的影响疏浚对岸坡的影响 底泥运输底泥运输 底泥疏浚的厚度底泥疏浚的厚度（薄层疏浚）（薄层疏浚）底泥疏浚的最终处理处置底泥疏浚的最终处理处置 余水的问题余水的问题 二次污染的问题二次污染的问题4.水体富营养化控制对策水体富营养化控制对策n治理污水、去除氮磷治理污水、去除氮磷n控制固废污染控制固废污染n控制水产养殖强度控制水产养殖强度n合理施肥、控制水土流失合理施肥、控制水土流失n利用前置库技术控制污染物入湖利用
25、前置库技术控制污染物入湖n湖内和湖滨带生态恢复湖内和湖滨带生态恢复n生物控藻生物控藻（放养食草鱼和贝类、采用藻病毒等）（放养食草鱼和贝类、采用藻病毒等）n底泥疏浚、底泥疏浚、调水冲湖、调水冲湖、水体充氧、投放水体充氧、投放药剂控藻、收获藻类药剂控藻、收获藻类。4.水体富营养化控制对策水体富营养化控制对策n治理污水、去除氮磷治理污水、去除氮磷n控制固废污染控制固废污染n控制水产养殖强度控制水产养殖强度n合理施肥、控制水土流失合理施肥、控制水土流失n利用前置库技术控制污染物入湖利用前置库技术控制污染物入湖n湖内和湖滨带生态恢复湖内和湖滨带生态恢复n生物控藻生物控藻（放养食草鱼和贝类、采用藻病毒等）
26、（放养食草鱼和贝类、采用藻病毒等）n底泥疏浚、调水冲湖、底泥疏浚、调水冲湖、水体充氧、水体充氧、投放投放药剂控藻、收获藻类药剂控藻、收获藻类。4.水体富营养化控制对策水体富营养化控制对策n治理污水、去除氮磷治理污水、去除氮磷n控制固废污染控制固废污染n控制水产养殖强度控制水产养殖强度n合理施肥、控制水土流失合理施肥、控制水土流失n利用前置库技术控制污染物入湖利用前置库技术控制污染物入湖n湖内和湖滨带生态恢复湖内和湖滨带生态恢复n生物控藻生物控藻（放养食草鱼和贝类、采用藻病毒等）（放养食草鱼和贝类、采用藻病毒等）n底泥疏浚、调水冲湖、水体充氧、底泥疏浚、调水冲湖、水体充氧、投放投放药剂控藻、收获藻类药剂控藻、收获藻类。水体严重污染水体严重污染水质明显改善水质明显改善藻类控制藻类控制景观建设景观建设生生态态渔渔业业底泥改造底泥改造人工湿地人工湿地水生动植物恢复水生动植物恢复原位净化原位净化人工浮岛人工浮岛
