湖泊污染现状及其防治对策探讨

湖泊污染现状及防治对策研究摘要湖泊是重要的地表水资源，与人类的生活息息相关。随着经济的发展，湖泊污染日益严重。水体富营养化、有机污染物剧增、湖面萎缩、沼泽化等。本文结合湖泊污染的危害及主要污染特征，并总结了近几年来我国湖泊污染情况，提出了湖泊污染的物理、化学及生态修复三方面的控制技术。特别是底泥疏浚，植物修复技术技术，通过这些技术的实际应用实例，对这些控制技术的优缺点及应用条件做了分析。关键词：湖泊污染，富营养化，控制技术，底泥疏浚，植物修复技术安徽理工大学毕业设计IILAKE POLLUTION AND COUNTERMEASURES FOR ITS PREVNTIONABSTRACTLakes are important surface water resources and closely related to human life However，with the development of economy，the lake pollution has become more and more serious, as eutrophication，the leap of organic pollutants, lake marsh and atrophy. This paper combins with lake pollution hazards and main pollution characteristics, and summarized the lake pollution situation of China these years and puts forward the physical, chemical and ecological third kinds of control technology for lake pollution, especially the sediment dredging, and phytoremediation technology. Through the practical application of these techniques , the advantages and disadvantages of these control technologies and application conditions were analyzed.KEYWARDS：lake pollution，eutrophication , control technology ,dredging , remediation technology安徽理工大学毕业设计III目录摘要(中文) .I摘要(英文) .II1 绪论.31.1 引言.31.2 水污染及其危害.21.2.1 污染物的种类.21.2.2 水体污染物的来源.51.2.3 水污染的途径.61.2.4 水污染的危害.61.3 湖泊的生态作用及污染.81.4 湖泊污染的主要特征 .81.4.1 湖泊水体富营养化 .81.4.2 湖泊水体有毒有机物的污染 .91.4.3 湖泊水体重金属污染 .102 湖泊污染现状.102.1 近几年我国湖泊污染情况 .102.2 湖泊污染困境 .193.湖泊污染的防治技术 .213.1 化学处理技术 .223.2 物理处理技术 .243.2.1 底泥疏浚.243.2.2 深水曝气技术.253.2.3 引清冲淡.263.3 生态修复技术.263.3.1 生物修复技术.263.4 植物修复技术.273.5 梅梁湖修复实例 19 .283.5.1 梅梁湾水环境原状 .283.5.2 梅梁湾生态系统的修复 .283.5 其他修复技术.303.5.1 沉积物覆盖技术.303.5.2 湖泊理化性质改善.30安徽理工大学毕业设计- 2 -4.结语 .32参考文献 .33安徽理工大学毕业设计- 3 -1 绪论1.1 引言湖泊是重要的地表水资源，与人类的生活息息相关。然而受人类活动和一些自然因素等的影响和破坏使得湖泊远远超出了它的自净能力而造成水质恶化。这不仅是水资源不能得到有效利用，而且严重破坏了湖泊生态环境，并最终影响到人类的生存和发展。1.2 水污染及其危害1.2.1 污染物的种类水污染是水体因某种物质的介入而导致其物理、化学、生物或放射性等方面特性的改变, 从而影响水的有效利用, 危害人体健康或破坏生态环境, 造成水质恶化的现象。造成水体污染的污染物有很多种，可以分为以下几类 2：病原体生活污水 、畜禽饲养场污水以及制革、洗毛、屠宰业和医院等排出的废水，常含有各种病原体，如病毒、病菌、寄生虫。水体受到病原体的污染会传播疾病，如血吸虫病、霍乱、伤寒、痢疾、病毒性肝炎等。历史上流行的瘟疫，有的就是水媒型传染病。如 1848 年和 1854 年英国两次霍乱流行，死亡万余人；1892 年德国汉堡霍乱流行，死亡 750 余人，均是水污染引起的。受病原体污染后的水体，微生物激增，其中许多是致病菌、病虫卵和病毒，它们往往与其他细菌和大肠杆菌共存，所以通常规定用细菌总数和大肠杆菌指数及菌值数为病原体污染的直接指标。病原体污染的特点是：数量大；分布广；存活时间较长；繁殖速度快；易产生抗药性，很难绝灭；传统的二级生化污水处理 及加氯消毒后，某些病原微生物、病毒仍能大量存活。常见的混凝、沉淀、过滤、消毒处理能够去除水中 99%以上病毒，如出水浊度大于 0.5 度时，仍会伴随病毒的穿透。病原体污染物可通过多种途径进入水体，一旦条件适合，就会引起人体疾病。耗氧污染物在生活污水、食品加工和造纸等工业废水中，含有碳水化合物、蛋白质、油脂、木质素等有机物质。这些物质以悬浮或溶解状态存在于污水中，可通过微生物的生物化学作用而分解。在其分解过程中需要消耗氧气，因而被称为耗氧污染物。这种污染物可造成水中溶解氧减少，影响鱼类和其他水生生物的生长。水中溶解氧耗尽后，有机物进行厌氧分解，产生硫化氢、氨和硫醇等难闻气味，使水质进一步恶化。水体中有机物成分非常复杂，耗氧有机物浓度常用单位体积水中耗氧物质生化分解过程中所安徽理工大学毕业设计消耗的氧量表示，即以生化需氧量(BOD)表示。一般用 20时，五日生化需氧量(BOD 5)表示。植物营养物植物营养物主要指氮、磷等能刺激藻类及水草生长、干扰水质净化，使 BOD5升高的物质。水体中营养物质过量所造成的“富营养化“对于湖泊及流动缓慢的水体所造成的危害已成为水源保护的严重问题。在自然条件下，湖泊也会从贫营养状态过渡到富营养状态，沉积物不断增多，先变为沼泽，后变为陆地。这种自然过程非常缓慢，常需几千年甚至上万年。而人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化现象，可以在短期内出现。 植物营养物质的来源广、数量大，有生活污水(有机质、洗涤剂)、农业(化肥、农家肥)、工业废水、垃圾等。每人每天带进污水中的氮约 50g。生活污水中的磷主要来源于洗涤废水，而施入农田的化肥有 50%80%流入江河、湖海和地下水体中。天然水体中磷和氮(特别是磷)的含量在一定程度上是浮游生物生长的控制因素。当大量氮、磷植物营养物质排入水体后，促使某些生物(如藻类)急剧繁殖生长，生长周期变短。藻类及其他浮游生物死亡后被需氧生物分解，不断消耗水中的溶解氧，或被厌氧微生物所分解，不断产生硫化氢等气体，使水质恶化，造成鱼类和其他水生生物的大量死亡。藻类及其他浮游生物残体在腐烂过程中，又把生物所需的氮、磷等营养物质释放到水中，供新一代藻类等生物利用。因此，水体富营养化后，即使切断外界营养物质的来源，也很难自净和恢复到正常水平。水体富养化严重时，湖泊可被某些繁生植物及其残骸淤塞，成为沼泽甚至干地。局部海区可变成“死海“，或出现“赤潮“现象。常用氮、磷含量，含氧量及叶绿素-作为水体富营养化程度的指标。防治富营养化，必须控制进入水体的氮、磷含量。有毒污染物有毒污染物指的是进入生物体后累积到一定数量能使体液和组织发生生化和生理功能的变化，引起暂时或持久的病理状态，甚至危及生命的物质。如重金属和难分解的有机污染物等。污染物的毒性与摄入机体内的数量有密切关系。同一污染物的毒性也与它的存在形态有密切关系。价态或形态不同，其毒性可以有很大的差异。如 Cr()的毒性比 Cr()大；As()的毒性比 As()大；甲基汞的毒性比无机汞大得多。另外污染物的毒性还与若干综合效应有密切关系。从传统毒理学来看，有毒污染物对生物的综合效应有三种：相加作用，即两种以上毒物共存时，其总效果大致是各成分效果之和。协同作用，即两种以上毒物共存时，一种成分能促进另一种成分毒性急剧增加。如铜、锌共存时，其毒性为它们单独存在时的 8 倍。拮抗作用，两种以上的毒物共存时，其毒性可以抵消一部分或大部分。如锌可以抑制镉的毒性；又如在一定条安徽理工大学毕业设计件下硒对汞能产生拮抗作用。总之，除考虑有毒污染物的含量外，还须考虑它的存在形态和综合效应，这样才能全面深入地了解污染物对水质及人体健康的影响。有毒污染物主要有以下几类：重金属。如汞、镉、铬、铅、钒、钴、钡等，其中汞、镉、铅危害较大；砷、硒和铍的毒性也较大。重金属在自然界中一般不易消失，它们能通过食物链而被富集；这类物质除直接作用于人体引起疾病外，某些金属还可能促进慢性病的发展。无机阴离子，主要是 NO2-、F -、CN -离子。NO 2-是致癌物质。剧毒物质氰化物主要来自工业废水排放。有机农药、多氯联苯。目前世界上有机农药大约 6000 种，常用的大约有 200 多种。农药喷在农田中，经淋溶等作用进入水体，产生污染作用。有机农药可分为有机磷农药和有机氯农药。有机磷农药的毒性虽大，但一般容易降解，积累性不强，因而对生态系统的影响不明显；而绝大多数的有机氯农药，毒性大，几乎不降解，积累性甚高，对生态系统有显著影响。多氯联苯(PCB)是联苯分子中一部分氢或全部氢被氯取代后所形成的各种异构体混合物的总称。多氯联苯剧毒，脂溶性大，易被生物吸收，化学性质十分稳定，难以和酸、碱、氧化剂等作用，有高度耐热性，在 10001400高温下才能完全分解，因而在水体和生物中很难降解。致癌物质。致癌物质大体分三类：稠环芳香烃(PAHs)，如 3，4-苯并芘等；杂环化合物，如黄曲霉素等；芳香胺类，如甲、乙苯胺，联苯胺等。一般有机物质。如酚类化合物就有 2000 多种，最简单的是苯酚，均为高毒性物质；腈类化合物也有毒性，其中丙烯腈的环境影响最为注目。石油类污染物石油污染是水体污染的重要类型之一，特别在河口、近海水域更为突出。排入海洋的石油估计每年高达数百万吨至上千万吨，约占世界石油总产量的千分之五。石油污染物主要来自工业排放，清洗石油运输船只的船舱、机件及发生意外事故、海上采油等均可造成石油污染。而油船事故属于爆炸性的集中污染源，危害是毁灭性的。石油是烷烃、烯烃和芳香烃的混合物，进入水体后的危害是多方面的。如在水上形成油膜，能阻碍水体复氧作用，油类粘附在鱼鳃上，可使鱼窒息；粘附在藻类、浮游生物上，可使它们死亡。油类会抑制水鸟产卵和孵化，严重时使鸟类大量死亡。石油污染还能使水产品质量降低。放射性污染物放射性污染是放射性物质进入水体后造成的。放射性污染物主要来源于核动力工厂排出的冷却水，向海洋投弃的放射性废物，核爆炸降落到水体的散落物，核动力船舶事故泄漏的核燃料；开采、提炼和使用放射性物质时，如果处理不当，也会造成放射性污染。水体中的放射性污染物可以附着在生物体表面，也可以进入生物体蓄积起来，还可通过食物链对人产生内照射。水中主要的天然放射性元素有 40K、238U、286Ra、210Po、14C、氚等。目前，在安徽理工大学毕业设计世界任何海区几乎都能测出 90Sr、137Cs。酸、碱、盐无机污染物各种酸、碱、盐等无机物进入水体(酸、碱中和生成盐，它们与水体中某些矿物相互作用产生某些盐类)，使淡水资源的矿化度提高，影响各种用水水质。盐污染主要来自生活污水和工矿废水以及某些工业废渣。另外，由于酸雨规模日益扩大，造成土壤酸化、地下水矿化度增高。水体中无机盐增加能提高水的渗透压，对淡水生物、植物生长产生不良影响。在盐碱化地区，地面水、地下水中的盐将对土壤质量产生更大影响。热污染热污染是一种能量污染，它是工矿企业向水体排放高温废水造成的。一些热电厂及各种工业过程中的冷却水，若不采取措施，直接排放到水体中，均可使水温升高，水中化学反应、生化反应的速度随之加快，使某些有毒物质(如氰化物、重金属离子等)的毒性提高，溶解氧减少，影响鱼类的生存和繁殖，加速某些细菌的繁殖，助长水草丛生，厌气发酵，恶臭。 1.2.2 水体污染物的来源水体按其类型不同可以分成陆地水体和海洋水体以及地表水体和地下水体等。水的对流，使水中营养物和气体得以流动。水中溶解的营养物质的为生物体提供了食物来源,这些微生物在水体自净过程中起到了极大的作用。在太阳辐射和地球引力的驱动下，水通过气态、液态、固态转换循环，使大气圈、生物圈和水圈之间能进行能量和物质交换，从而形成了丰富多变的自然生态环境。然而，随着经济的发展，工业化的兴起，人类活动加剧使得向水体中排放的污染物质远远超过了水体自身的自净能力，造成水质严重恶化，为人类的生存和发展带来严重的阻碍。 根据人类活动的不同形式，可以将水体污染分成工业废水、生活污水和农业废水三种类型：工业废水 各种工业生产中所产生的废水排入水体就造成了工业污染源。不同的工业所产生的工业废水中所含污染物的充分有很大差异，这是由于各种工业加工的原料不同、工艺过程不同造成的。冶金工艺所产生的废水主要有冷却水、洗涤水和冲洗水等。冷却水中的直接冷却水由于与产品接触，其中含有油、铁的氧化物、悬浮物等；洗涤水为除尘和净化煤气、烟气用水，其中含有酚、氰、硫化氰酸盐、硫化物、钾盐、焦油、悬浮物、氧化铁、石灰、氟化物、硫酸等；冲洗水中含有酸、减、油脂、悬浮物和锌、锡、镍、铬等。在上述废水中，以含氰、含酚废水危害最大。有色冶金工业所排出的废水，多含汞、砷、锡、铬等元素，是水体中重金属污染物质的来源。此外，有色冶安徽理工大学毕业设计金遗留的大量矿渣，经雨水冲洗，流入地表和地下水中成为水体中断污染物质。轻工业所加工的原料多为农副产品，因此工业废水主要含有机质，有时还常含有大量的悬浮物质、硫化物和重金属，如汞、镉、砷等。化学工业的产品很多，因此化学工业废水的充分也很复杂，在废水中常含有多种有害、有毒，甚至剧毒物质，如氰、酚、砷、汞等。有的物质难以降解，但却能通过食物链在生物体内富集，造成危害，如 DDT、多氯联笨等。此外，工业废水中有的具有较强的酸度，有的则显较强的减性，PH 值不稳定，这些废水对人体的生态环境，水体中的建筑设施和农作物都有危害，一些废水中含氮、磷均很高，易造成水体富营养化。有的污染物即使含量甚微，但通过食物链的物质循环富集，会造成水生动物和人中毒。业污染源向水体制排放大废水具有量大、面广、充分复杂的特点，是重点解决的污染源。生活污水生活污水是居民聚集地区所产生的生活污水，多为洗涤水和冲刷器物所产生的污水，因此，主要由一些无毒有机物，如糖类、淀粉、纤维素、油脂、蛋白质、尿素等组成。其中含氮、磷、硫较高。此外，还伴有各种洗涤剂，这是另一类污染源，它们对人体有一定危害。在生活污水中还含有相当数量的微生物，其中一些病源体，如病菌、病毒、寄生虫等，都对人的健康有较大危害。根据部分工业发达国家资料统计，城市生活用水量大约每人每天 150-420 升，特大城市为 440-820 升。我国生活污水水质现行指标为：沉淀后五日生化需氧量：20-30 克/人天悬浮物： 20-45 克/人天 农业废水农业灌溉水是农业水体污染的主要来源。由于农田施用化学农药和化肥，灌溉后或经雨水将农药和化肥带入水体造成农药污染或富营养化。在污水灌溉区，河流、水库、地下水都会出现污染，同时也就出现土壤污染、食品污染。1.2.3 水污染的途径污染物质大体上可通过三种途径影响水质:土壤与岩石圈 。土壤与岩石中的物质,可通过水的循环进入水体。般说来,这是区域性水质发生变化的原因。如果是自然因素造成的,水中各种物质的含量,可视作本底值。但是人类长期在土壤中从事农业活动,大量施用化肥和农药,这些物质相当一部分随地表径流携入河流、湖泊、水库与海洋,造成水体污染。大气圈。大气中一些气体,气溶胶和尘埃等可随降雨或自然沉降而入水体。据估计,全世界每年进入大气的各种灰尘约 1 亿多吨,其中来自人类活动的就达 3000 多万吨。每年由工业和生活废气中排放的二氧化硫约 1.5 亿吨,二氧化硫在大气中能进一步氧化安徽理工大学毕业设计并与水份结合形成酸雨。目前酸雨几乎已遍及世界范围,危害甚大。人类向水体排放废弃物。在生物圈中,除了动植物新陈代谢的各种产物以外,主要是人类活动向水体不断输送大量的污染物质。当大量的城市工业废水和生活污水倾入水体时,就会造成严重的水污染。工业和人口高度集中的城市,三废排放量大,扩散面广,污染物质成分也很复杂。1.2.4 水污染的危害 危害人体健康水污染后，通过饮水或食物链，污染物进入人体，使人急性或慢性中毒。砷、铬、铵类、笨并芘等，还可诱发癌症。