富营养化的影响及解决办法

Eutrophication-a summary of observed effects and possible solutions
T.Mehhner and J.Benndor fo

　　关键词：富营养化

　　1、 前言

　　水中富养化不一定是由于水中生物繁殖，使水中营养盐浓度增加所造成，而人们大量使用营养盐才是主要原因。伴随肥料（特别是氮和磷）制造和使用数量的增加，这些营养盐混入水中的量也为之增加。人们废弃的营养盐的量有时比流向湖中的集水、降雨或者本身循环的营养盐还要多。本文记录和论证了富养化造成的直接和间接的结果。

　　2、 富营养化的影响

　　从图1看到富养化直接的影响有两个。第1个是富营养物造成浮游植物或大型水生植物的繁殖，两种植物繁殖程度主要为日照和营养物多寡所左右。大量废弃的氮和磷是促进两种植物成长的主要原因。
　　第2个是富营物有产生对人们健康的可能性。硝酸盐能引起正铁血红蛋白血症；亚硝胺（在消化过程中，硝酸盐变化产物）则是强烈致癌物。这是废弃氮素造成直接的结果。
　　浮游植物和大型水生植物繁殖产生很多间接影响（图1），可分类为非生物的、生物的和社会、经济的影响的。

　　非生物的影响是：由于浮游植物高度密集造成浊度上升，植物水华使PH值提高和湖底积聚植物碎片，会令细菌连续分解。通过这些状况减少了溶解氧的量。
　　生物的影响是：大致在主要的浮游植物中，从硅藻、绿藻到兰藻顺序的发生。兰藻在日照少的情况也能适应，有时于异质细胞中在大气中氮素固定，溶解性氮素缺乏的情况亦能适应。在湖底生物的范畴中，溶解氧少，摇蚊类滋生，它代替了石蝇、蜉蝣等对氧敏感的幼虫。在鱼类变化的品种上，贫营养状态鲑鱼、鳟鱼生殖旺盛，而在富养化时则为鲈科鱼所替代，特别在进一步富养化时鲤鱼最多。结论是富营养湖中的食物类比贫营养湖中的食物种类复杂。但特别在更为富营养化的湖中，适应浊度大、PH值高、溶解氧低的生物则稀少，使食物种类再度简单化。另外，富营养化的非生物和生物影响是密切相互依存的，存在着极大的反馈机制，因此预测湖内含有的植物很难。
　　对人们生活的社会、经济影响是，由于浊度上升，造成在净水处理过程中的滤池堵塞：
　　在热带地方还有蜗牛类繁殖，因此会有危害人体健康的寄居吸血虫病的发生，及兰藻接触皮膏等疾病。在渔业上富营养化有使捕鱼减少的令人注目和影响。但有一部分地区特意人工的造成富营养化，以增加鱼身的蛋白质。

　　3、 富营养化控制

　　最近30年来，在富营养湖水质改善有了令人注目的行动。富营养湖问题解决的方法有外部控制及内部控制营养盐类两种。外部控制首先昌必须将防止营养盐类从外部混入湖中作为重点。其次是去除水中营养盐类。有几个去除方法。已知的有深度废水处理。第三是在一切水的利用上还必须有行政规划。行政控制有含有磷素洗涤剂的废止、在选定流域内限制土地使用，但也有用将废水系统分类处理的方法。以上的方法确实减低营养成盐浓度，但即使停止了外部营养盐的混入，沉积物与水之间所起的物质循环而造成的富营养盐回复状态不变，然而由于以是所述机理，使得富营养化水回复时间拉长（有时永远不能回复）。因此与内部控制调合是必要的。外部与内部控制并用，结果比仅用外部控制成本/利润，在比率上都好。
　　内部控制主要防止上述营养盐类的回复，方法是增加深水层的含有氧量，其中有深层曝气，沉积物氧化，这样做就使硫酸铝和大量水草将沉积物密封住。但是使用硫酸铝，在某些条件下，会使鱼类的无脊椎动物中毒。沉积物完全除去的方法，也增加除去毒性物质的透明度，但费用极端的高。其他，对于营养盐浓度低的水，用稀释法和全层曝气方法。用稀释法减少营养盐浓度和缩短滞留时间。全层曝气对于深层曝气来讲，其目的是使水全面循环。预防藻类繁殖能用硫酸铜抑制，但对湖底生物和浮游生物有害，所以建议不要使用此种有毒化合物。生物方法对捕食生物最为适宜，但最后还是以外部控制和这种方法合用为好。
　　美国华盛顿湖水从1950年至1960年含磷浓度高，这必然多使得湖水水质恶化，例如其透明度从3.5M减少到1M。1960年到1969年之间废水放流口向湖外移动，其后水中磷的浓度减低，在水质改善的第一阶段，透明度又回复到3.5M。1975年以后的水质改善的第二阶段。透明度更为增加，透明度达到7.0M。第二阶段水质改善的理由是，在这阶段之间水蚤属大量增加，和兰藻抑制了浮游植物的繁殖。在这以前，水亚属为新糠虾属捕食和兰藻类颤藻属生殖得到抑制。但是，其后颤藻属由于营养盐类减低，另外，由于新糠虾属为亚洲胡瓜鱼捕食，两种藻类都被消灭掉。结果是，食物网复杂变化，加上最适予捕食生物的内部控制，仅仅移动废水放流口，就可得到以上的效果。但也要考虑不能计划、预测的自然现象，因此给水工作者、生物学者、行政官员在控制富养化这个课题上必须加以合作解决。

摘译