【水体富营养化修复技术探究进展探究综述论文5000字】

水体富营养化修复技术研究进展研究综述论文目录TOC\o"1-2"\h\u60551水体富营养化的来源 274172我国水体富营养化治理现状 254573水体富营养化修复技术研究进展 265493.1物理修复技术 2292683.2化学修复技术 4284563.3生物修复技术 4318483.4复合型修复技术 5160363.5其它修复技术 567594结语 515976参考文献 6摘要：文章概述了水体富营养化成因及多种常用修复方法，例如，物理修复、化学修复、生物修复和复合修复的综合应用。对不同种类修复方法进行水体富营养化N分析、P和其他污染因子，对各种修复技术进行优缺点总结。从水体富营养化技术进展看，提出修复技术应该是生物修复与复合修复相结合，辅以物理，化学修复，结合修复技术和空间技术，能更有效地修复和监测水体富营养化污染。另外无氮控磷、藻类微生物燃料电池及其他修复技术费用低，效果理想，值得深入研究与运用。关键词：富营养化；氮磷；修复技术人工湿地水体富营养化已经成为我国和全世界面临的重大环境问题，严重地威胁到人类生存的水环境安全［1-2］。根据我国各主要流域所遭受的富营养化程度，可以把原因划分为内因与外因［3］。外在影响因素包括光照强度、水温是否适宜，生活垃圾以及工农业污染物质等；内部原因表现为水体微生物缺乏和流域内氮缺乏、磷含量提高和积累。而且，氮和磷的富集会导致水中DO快速下降，浮游生物数量大增，最终导致鱼类或其它水生生物死亡。如未及时处理打捞，出现湖面漂浮死鱼，继而造成水体恶臭、透明度下降等因素［4］。富营养化对水产养殖造成了巨大的损失，特别是对鱼类、贝类养殖危害极大［5］。如果人们不小心吃了这些水制品，就会导致慢性中毒。概述了水体富营养化产生的原因及不同修复方法的利弊，最后，讨论了国内外在水体富营养化问题研究方面的最新动态，以期为湖泊及其流域富营养化控制提供理论依据和技术支撑。1水体富营养化的来源水体中磷［6］的其来源主要是受自然因素影响而产生的两个，水体中沉积物释放出还原态磷酸盐，从而提高水体磷含量。受人为因素的影响，水中磷超标主要是由于居民在日常生活中排放含磷废水、化工厂排放的富磷污水、农业种植中使用的含磷化肥和畜禽粪便。60%进入水体中的磷酸盐是从城市污水中提取出来的。水体中的氮［7］的其来源主要为农田径流带入水体中大量氨氮、硝态氮，使原来氮平衡发生了变化，因而促使部分藻类迅速繁殖。这些水生植物死了以后，细菌将其分解，从而提高了其所处水体有机物含量，让它们进一步消耗氧气，造成大量鱼类死亡。生活污水和人畜粪便中会向水体中排放氨氮，也会导致水体中氮磷比例失衡。2我国水体富营养化治理现状20世纪50年代至60年代初，我国一些专家学者对水体富营养化问题给予了重视［8］。典型的富营养化地区有滇池［9］、鄱阳湖［10］、洞庭湖［11］、太湖［12］、巢湖［13］及洪泽湖［14］。特别是2007年太湖［12］“湖淹”引发的供水危机，尽管采用源头治理及废水截流，蓝藻贮存、生态调水、生态疏浚与生态修复相结合的对策，但是，富营养化问题得到了一定的有效减缓，蓝藻暴发有所降低。在水体富营养化方面，已经有很多专家学者进行了各种各样的研究，及不同污染程度或地区采用不同的修复方法等等。专家学者们将不同的修复方法分为物理修复，化学修复等、其他修补等种类［15-16］。3水体富营养化修复技术研究进展3.1物理修复技术3.1.1底泥疏浚湖泊中的重金属和持久性有机污染物（POPS）大多残留在沉积物中，湖泊被污染已久，将造成沉积物污染物不断累积。在污染物大于湖泊最大极限时，则可引起富营养化暴发。所以，为了解决底泥污染，通过清除湖底表面底泥，本实用新型能够降低底泥内污染物对水体排放；或借助机械设备，将水中积累的泥沙搅拌成浑浊的水，让污泥随河水流动，疏通河水，减少污染物的积累，缓解富营养化的发生［17］。Zhong等［18］从泥沙水体表面层(SWI)的新视角研究了氮的影响和收支，并利用泥沙疏浚技术模拟了太湖富营养化研究。结果表明:疏浚有助于降低表层沉积物有机质(OM)和全氮含量，有助于降低沉积物有机质、物质含量和总氮含量，加速n循环过程，改善SWI氧化还原环境，从而减小n收支差异。泥沙疏浚比较适合富营养化严重的湖泊，但是疏浚泥沙回收率偏低，大量堆积导致二次污染，成了这种方法的一大难点。Wang等［19］通过系列试验研究，介绍了沸石和膨胀土添加剂，通过极值角度设计法，得到了烧结沉积陶粒的三组分混合物最优比例，最后，利用所配制陶粒达到泥沙循环利用目的。3.1.2人工曝气充氧法水体发黑发臭的主要原因是富营养化使水体溶解氧（DO）急剧下降。所以可采用技术机械来促使污染物分解，加快微生物滋生等途径提高DO含量。人工曝气主要包括固定式曝气器和曝气池，是目前防治富营养化最经济有效的措施［20］。风机曝气、水下射流曝气和水面曝气是目前应用最广泛的曝气方式，这些曝气方式都需要在原地固定，所以曝气容器所需费用昂贵，人工操作多。地表水、湖泊和水库富营养化问题主要表现在范围过大，传统的恢复方法投资大，但是收效缓慢，效果并不显着。Wang等［20］通过对太阳能移动曝水器（SEMWA）的研究发现，与传统曝气方式相比，SEMWA不仅成本低，而且曝气效率高，而且在当前状态下具有更好的传氧速度和巡航优势。姜丹等［21］将太阳能照明技术应用于鸭绿江花园河污染区。发现太阳能曝气机使水体透明度升高，DO含量升高，COD,TP浓度明显降低。3.1.3引水技术近年来引水工程在富营养化大湖生态水文中的作用也受到人们的普遍重视［22］。为了解决富营养化和水资源短缺的问题，中国还通过多种方式调水工程，如“引江济滇”、“南水北调”、“引江济太”等大型调水工程。Dai等［23］通过对长江入太湖不同季节调水前后水质的采样分析，结果表明:调水工程能够提高浮游植物的多样性和减少有机污染物的含量，恢复水体富营养化。但是这一方式将引起原有生态群落的改变，加大了氮向水体输入的概率，费用太高又费时。所以在大型湖泊治理中得到普遍应用，要有国家大力扶持。3.2化学修复技术3.2.1化学除藻化学除藻是以化学除藻剂为主、杀藻剂对藻类进行防治或清除。从目前看，应用最广泛的化学试剂是硫酸铜（CuSO4）和二氧化氯等、高锰酸钾及复合药剂［15］。Ma等［24］选取了外海滇池在不同pH情况下地表水、水温等条件，聚合硫酸铁（PFS）和聚氯化铝（PAC）的研究、Al2（SO4）3·18H2O和Fe2（SO4）3四种絮凝剂对滇池水体叶绿素a和浊度的去除效果较好，与单纯絮凝剂相比，聚合物絮凝剂具有更好的去除效果；在人工水实验中PAC、Al2（SO4）3·18H2O、Fe2（SO4）3对pH6~8的处理作用最佳，PFS以pH5~8的处理为最佳；含藻水中试验，四种絮凝剂对藻类及混浊去除率>70%，PACAl2（SO4）3·18H2O和Fe2（SO4）3的去除率分别为125,125,125,250mg/L。3.2.2化学固定化学固定是通过添加混凝剂将磷等营养物质固定在沉积物中，其中铁、铝、钙(成本较低)是最常用的，能与磷酸盐生成难溶的沉积物。Yin等［25］通过对镧（La）结合铝（Al）性能研究对凹凸棒石颗粒黏土改性，制备了新型吸附剂，在富营养化较重的流域进行了采样实验，结果，新制吸附剂在较宽pH范围内都有较好的性能、沉降-水界面磷含量均可受到有效抑制，及可有效锁定表层沉积物内流动磷向惰性磷迁移。3.3生物修复技术3.3.1植物修复植物修复就是通过植物的吸收、截获、降解以及生物酶的作用将污染物累积或者转化成对植物无害的物质［26］。水生植物由于生长特性的不同，对污染物的去除效果也不同，如水下植物、新兴植物、漂浮植物等［27］。3.3.2微生物修复微生物修复就是在可控的环境中，使用天然存在或者特殊培养微生物，使有毒污染物变成无毒物质的一种处理技术。近年来微生物生物技术由于具有效率高，成本低等特点、环境友好等突出优点，在水污染治理方面得到了日益广泛的重视［30］。HUSSAINZ等［31］将内生细菌与景观湿地结合起来进行研究，结果表明这种方法可以将废水中绝大部分污染物除去，重金属(Cr97%、Fe89%、Ni88%、Cd72%)去除率显著提高，而CZV(81%)BOD(72%)color(74%)N(84%)和P(79%)去除率显著降低。3.3.3动物修复水体动物康复主要分为经典生物手法和非经典生物手法。前者利用浮游动物过滤水体中的藻类，后者利用滤食性鱼类控制水体中的藻类。在湿地环境中，浮游动物主要用于修复水体污染，尤其是原生动物、轮虫、枝虫和桡足类［26］。3.4复合型修复技术虽然传统的物理、化学等方法取得了快速的效果，但它们过于昂贵、持久，容易造成二次污染，甚至对生态系统造成损害，威胁着人类的健康。所以需要借鉴传统治理经验，不断探索体系、全面解决方法。复合修复就是将各种修复技术结合起来使用，针对各种污染条件，提出了一种系统，综合解决污染问题的途径。它不同于其他的治理方式，综合生态恢复的系统治理方法谋求的是长远效益与长期利益，在应对水体富营养化，调整流域自身水生生态，循环保护［30］。HALDAR等［32］对两种生态浮床（EFB）在类似条件下的处理效果进行了对比，结果显示：改进生态浮床（EEFB）处理，使总氮、总磷，氨氮处理效率提高到63.5%、59.3%和68.0%，常规生态浮床（CEFB）处理使总氮，总磷，氨氮处理效率提高到51.4%、52.8%和57.7%，表明与CEFB相比，EEFB处理系统对超富营养化水环境污染的治理净化效果较好。3.5其它修复技术在水体富营养化爆发之初，国内外研究人员主要依靠氮、磷双管齐下的防治。但是最近几年，一些专家建议富营养化的治理不能对氮进行控制，本研究仅对磷修复技术进行调控。王洪铸［33］通过对只控P，不控N进行研究，结果发现，单纯控制P能控制富营养化，减少N不能控制浮游藻类总量，相反，它能引起大量固氮蓝藻的产生，它的费用仅为N,P同时控制的1/4～1/15。最近几年，微生物燃料电池系统用于脱除营养物质被众多科学家研究。4结语国内外专家学者对水体富营养化恢复进行了长期的研究。尽管已取得一定的成绩，但是，要完全解决水体富营养化还存在着空白。在对修复方法进行大量研究的基础上，在进行富营养化修复时，需要提前进行实地研究，确定水污染的来源，制定合适的修复方案。关于水体富营养化的修复途径，提出如下看法：（1）广泛采用源污染内外控制、沉积物改良、人工复氧、微生物制剂、水生植物修复等工艺，即以生物修复为主，复合修复为辅，辅以化学，物理修复，可以使景观湖泊生态系统走上良性循环的轨道。（2）水体修复之后，更关键的是要进行后续维护和监控。修复技术是“3S”空间等现代信息技术的综合，本实用新型能够提高水体富营养化治理的效率，对水质的变化进行实时监控，在环境污染防治方面起着愈来愈大的作用。（3）仅控P，不控N以及藻类微生物燃料电池修复技术成本较低，其结果处于理想的范围之内，必将是今后一个重要的发展方向。参考文献[1]李娜，黎佳茜，李国文，等.中国典型湖泊富营养化现状与区域性差异分析[J].水生生物学报，2018,42(4):854-864.[2]谈伟强，孔赟，潘国强，等.湖库富营养化生物控藻技术的研究进展[].安全与环境工程，2017(4):58-63.[3]王宇庭，叶金云，郑荣泉.防止和修复湖泊水库富营养化渔业操纵的探讨[J].大连海洋大学学报，2017,32(4):451-456.[4]陈小锋.我国湖泊富营养化区域差异性调查及氮素循环研究[D].南京：南京大学，2012.[5]PAULP,ROMAINLG,JOSETTEG,etal.EutrophicationmodellingchainforimprovedmanagementstrategiestopreventalgalbloomsintheBayofSeine[J].MarineEcol-ogyProgressSeries,2016,543:107+25.[6]唐志敏.水体富营养化及常用除磷方法研究进展[J].江西化工，2018(5):36-38.[7]李琳琳，卢少勇，孟伟，等.长江流域重点湖泊的富营养化及防治[J].科技导报，2017,35(9):13-22.[8]赵永宏，邓祥征，战金艳，等.我国湖泊富营养化防治与控制策略研究进展[J].环境科学与技术，2010,33(3):92-98.[9]张石文.滇池蓝藻暴发原因及治理措施探讨[J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