再生水景观回用富营养化机理及其修复研究

摘 要：城市污水再生景观利用是提高水资源综合利用率，减轻水体污染的有效途径之一。再生水景观回用既能减少水环境污染，又可以缓解水资源紧缺的矛盾，是贯彻可持续发展的重要措施。污水的再生利用和资源化具有可观的社会效益，环境效益和经济效益，已经成为大多数城市景观水体的必选。而国内外学者对如何有效的修复再生水体富营养化问题做了很多研究，本文总结了国内外关于再生水体富营养化的机理，化学修复、物理修复、生物修复及新型修复方法

关键词：再生水景观水体；水体富营养化；机理；修复方法

引言

城市景观水体一般具有水域面积小、易污染、水环境容量小、水深较浅、水体自净能力低、多为静止或流动性差等特点，一般认为^[1]，水体发生富营养化的指标是：①水体中含氮量大于0．2 mg／L，含磷量大于0．01mg／L；②生化需氧量大于10mg／L；③在淡水中细菌总量达到10⁴个／mL。《城市污水再生利用景观环境用水水质》指标值相对于《地表水环境质量标准》中的营养盐指标值较为宽松，比如对于景观环境用水水质指标，氨氮的指标为5 mg／L，总氮指标为15 mg／L^[2]，因此再生水景观水体富营养化风险较大，本文主要对水体富营养化的机理，水体富营养化的预防及控制措施三方面总结再生水景观水体富营养化的预防修复的方法、理论

1 再生水富营养化机理

富营养化发生所需的必要条件有三个方面：充足的TN、TP等营养盐；缓慢的水流流态；适宜的温度条件^[3]，从目前我国再生水景观水体的富营养化状况来看主要表现在高氮、磷含量水体在其他外界条件的刺激下藻类的快速生长，发生“水华”，而氮和磷的作用往往是相互关联的，不同的氮、磷比例不仅会对细胞的生长速度造成影响，甚至对细胞内物质的吸收储存也有影响，也即：只有氮磷达到适合的比例，才会导致水华的爆发^[4]。而根据瓦伦韦德在总结世界环境署的研究成果80％的水库湖泊的富营养化是受磷元素制约的，大约10％的富营养化与氮和磷元素有关，余下的10％与氮和其它因素有关，因此氮磷元素是研究富营养化的关建所在。而在一般情况下，水体中大多数的藻类具有从大气中同化氮气的能力，因此，磷的含量通常作为富营养化的标志^[5]。目前许多杰出的学者多杰出的学者都逐渐意识到水体中磷酸盐含量的增加在湖泊富营养化中重要的作用^[6]

2 水体富营养化的预警、修复

2.1预警

根据陈中兵，郑广宏等人的研究^[7]从水质指标变化看，pH和DO对细胞的生长状况有一定的预先指示作用；浊度与细胞生长状况呈正相关关系，在氮质量浓度影响下电导率与细胞牛长状况呈正相关关系，在磷质量浓度影响下电导率与细胞生长状况呈负相关关系。

2.2修复

目前水体富营养化的治理包括物理修复、化学修复和生物修复及其他修复技术。

2.2.1 化学修复

这类方法包括凝聚沉降和化学药剂杀藻等^[8]。投加化学试剂可使营养物质生成沉淀而沉降，如加入石灰脱氮、加入铁盐促进磷的沉淀等。其虽然效果较好，但会受时效、水域、水体流动性等的局限，且易造成二次污染，尤其是大规模人工合成物的使用可能会给环境带来负面影响。目前该类修复方法存在着广谱与专一、长效与残留的矛盾，如何解决这些矛盾，研制出高效、广谱、持久、低毒的杀藻剂是富营养化治理工作的主要课题之一。

2.2.2 物理修复

物理方法^{[9] [10] [11]}包括定期补水冲稀营养盐浓度；底泥疏浚通过对底部污泥的清掏，减少水体沉积物的营养盐含量，从而减轻可能发生的内源污染；定期或不定期为湖底深层曝气而补充氧，使水与底泥界面之间不出现厌氧层，经常保持有氧状态，有利于抑制底泥磷释放；通过过滤除去湖泊水体中浮游藻类等，恢复湖泊洁净好氧生态系统，保持湖泊清澈、碧绿的景观效果但其费用较高，并存在一些难以克服的弊病。

2.2.3生物修复

生物修复技术包括利用栽培的植物，现在国际上公认的淡水水生修复植物有宽叶香蒲、芦苇、苦草、凤眼莲、软水草和狐尾草等^[12]，经验证它们对水中的营养物质和污染物均具有很好的吸收作用；培养的微生物，目前国内在这方面进行了很多研究，中国科学院南京地理与湖泊研究所利用固定化增殖氮循环细菌群SBR法净化富营养化湖水^[13]，经固定化细菌群ZBR工艺净化后，水质得到明显的改善；放养水生动物净化和恢复受污染的富营养化水体如武汉东湖的围隔试验证明了链鱼和鳙鱼能有效控制蓝藻水华^[14]，并指出当放养的鲢鱼和鳙鱼的有效生物量达到46～50 g／m²时，可有效地抑制水华的发生，它的优势在于：低投资，低能耗、处理过程与自然生态系统有更大的相融性等^[15]

2.2.4新修复技术

随着科技水平的进步，在水体富营养化的防治方面涌现出一些新的技术方法如：利用水泵抽取湖中的水，经集高温、高压、强磁场、强电场、自由基、紫外线、空化流等于一体的电液压脉冲^[16]产生的冲击力和高温，可实现杀菌、杀灭浮游生物，从而达到净化水的目的；在外源污染源得到广泛研究后，从水体沉积物中的内源释放人手。来寻求控制水体富营养化的有效手段如在进行人工湿地设计根据进水中各污染物含量结合当地基质选择具有去污和再生能力的基质^[17]；利用超声波在水中产生一系列接近于极端的条件破坏细藻类胞壁、气胞、活性霉达到抑藻、杀藻^[18]等，总之新的水体修复理论和技术在不断发展，相信会有更好的发展。

结语

总之，防治再生水景观水体富营养化将是一个长期持续的任务。应将有效控制污染源与生态修复相结合。特别是做好春夏秋季节的监测，以预防控制为主，力求使水质维持在不适宜藻类迅速繁殖的条件，对于发生富营养化的湖泊应通过多种修复方式的综合应用恢复水体的自净能力，使水质逐步恢复原貌。