湖泊污染現狀及防治對策研究畢業論文-資料下載頁

　　

【正文】 統。 鼓風機微孔 布氣管曝氣系統。 葉輪吸氣推流式曝氣器等。曝氣技術在國外應用已非常成熟，曝氣方式一般采用固定式充氧站和移動式充氧平臺兩種形式。固定式充氧站即是在污染段的岸上設置鼓風機房或液氧站，通過管道將空氣或氧氣引入湖泊水體中，達到湖泊增氧的目的。移動式曝氣船即是通過載有供氧裝置的船只在污染河道中的靈活運行，達到向污染水體中供氧的目的。在湖泊水質變化的不同時期應用曝氣技術，可以分別達到消除黑臭，減少水體污染負荷，促進湖泊生態系統的恢復等目的。一些貫穿城市內湖，水體沒能與外部大的水體連通，水體處于靜止狀態，天氣炎熱時，水中溶解氧(DO)濃度降低，容易導致水質變壞。引進附近更大水系的水質較好的水、使之與污染較嚴重的內河水體進行混合稀釋，使水流速度、方向能科學、合理地流動起來，能改善水動力條件，增加水體自凈能力和湖泊環境容量。寧波市在內河整治中即引進了水質較好的姚江（外江）水來更換水質較差的內河——北斗河河水；太湖流域污染治理中也采用了對望虞河污染控制區進行引水調度，形成望虞河引水，太湖出水，水網排放的勢態通過水體調度，使其治理河段污染物得到稀釋，水質質量明顯提高。［14］ 生態修復技術生物修復技術是通過生物(主要是微生物)的作用, 人為地造出一種有利微生物生存的水環境, 使水體最大程度恢復其固有自凈能力, 將污染物就地降解成COH2O 或轉化成無害物質。（1）水生動物修復技術在湖中放置適當的水生動物可以有效地去除水體中富余的營養物質。如蚌類可以濾食懸浮的藻類及有機碎屑, 提高湖水的透明度。 螺螄攝食固著藻類, 同時分泌促絮凝物質, 使湖水變清。 放養鰱、鳙則可以直接除藻。謝平等研究發現鰱、鳙養殖密度的上升是導致東湖水華消失的根本原因, 并提出了通過放養食浮游生物的鰱、鳙來直接控制藍藻水華。唐洪玉等通過長刺汊和鰱魚對藻類牧食力的對比研究發現: 單位重量的長刺汊比鰱魚對藻的攝食效果好, 而且長刺汊的生長繁殖速度也遠遠大于鰱魚。但在實際應用中, 應注重自然規律, 選擇合適的水生動物, 使其能形成合理的生物鏈循環。（2）生物膜技術[18]以比表面積較大的天然材料或人工介質為載體, 利用其表面形成的粘液狀生物膜, 對污染水體進行凈化。載體上富集的大量微生物能有效攔截、吸附、降解污染物質。紀榮平等通過人工介質富集微生物,TN、TP 的去除率分別達到 22. 1%、60. 7% 。（3）生物浮床技術人工構建生物浮床為水生植物、水生動物提供生存環境, 按照自然界本身規律, 消減水體中污染物質, 從而達到凈化水質的效果。太湖梅梁灣水源地水質改善項目的初步研究表明: 通過構建水芹、河蜆、人工介質三位一體的生物浮床, 可有效凈化水質, 而且水體透明度大大改善, 為沉水植物的恢復及物種多樣性提供了重要條件。結語湖泊水體的生態修復具有重要的社會和經濟意義。采用最為合理的生態修復措施, 力求費省效宏, 為水生植物、水生動物創造更為優化的水體環境, 重建生態平衡, 形成良好的食物鏈, 最終恢復水體自凈。 植物修復技術植物系統凈化富營養化水體和主要是通過植物的吸收作用, 根區微生物的降解作用,植物的吸附、過濾和沉淀作用, 植物的抑制藻類生長的作用及作為生態系統的生產者來調節其他生物種類和數量的作用來完成的。大部分水生高等植物都有發達的根系，能吸收大量水體污染物，同時，也寄居著眾多的異氧微生物。水生植物為根系微生物創造了良好的棲息場所并提供了豐富的營養物質，而根系微生物在功能上的協同效應加速了水體中污染物的凈化。故此在湖泊河道治理中，選擇在本地區具有較好適應性的現有或原有水生植物，選擇對Ｎ、Ｐ等營養性污染物具有較強去除生物能力的物種，以及選擇具有用途廣或經濟價值高的生物物種。 實現水生植被恢復工程，是恢復水體功能、維持生態平衡的重要技術手段。植物修復技術具有以下優勢: （1）凈化所需的能源由光合作用提供。 （2）許多植物具有美學價值,能改善景觀生態環境。 （3）植物可被收割和利用,創造新的價值。 （4）可作為介質所受污染程度的指示物。 (5)能固定土壤或底泥中的水分,圈定污染區,防止污染源進一步擴散。 (6)為降解微生物提供了良好的棲息場所, 有利于微生物的生存。水生植物龐大的根系為細菌提供了多樣性的生境, 且植物可輸送氧氣至根區, 有利于微生物的好氧呼吸。與傳統的一些處理方式相比,它的優勢在于:低投資、低能耗、處理過程與自然生態系統有更大的相融性等。[19]梅梁灣作為太湖北部的一個較大湖灣, 是無錫市著名的風景旅游區和水源地, 又是主要航運通道, 汛期還擔負著泄洪排澇。隨著其周圍地區的經濟發展, 無錫、宜興、常州、武進等地的工農業及生活污水不斷排入灣內, 梅梁灣水質受到嚴重污染, 水體富營養化以藍藻的大量繁殖而引起水華暴發為主要表象, 嚴重影響周圍地區的供水, 破壞水體景觀, 從而制約周圍地區的經濟發展。為此, 國家將太湖水污染控制與水體修復技術及工程示范項目列為“十五”重大科技專項水污染控制技術與治理工程的首要專項, 并把太湖梅梁灣水源地水質改善技術列為此專項的第一子課題。近三年來, 課題組對太湖梅梁灣的生態進行了一系列的修復與重建工作。 梅梁灣水環境原狀梅梁灣位于太湖北部, 是太湖中污染最嚴重、污染發展速度最快、危害最大的湖灣, 也是對太湖水環境狀況產生不利影響最大的區域之一。湖體基本處于半封閉狀態, 水體交換慢, 水質為Ⅴ類或劣于Ⅴ類。夏季東南兜風聚集藍藻, 冬天北風湖體水難以出去, 導致湖內污染不斷積累。從2003 年 8 月到 2004 年 7 月對太湖梅梁灣的水質進行監測, 監測結果表明梅梁灣的多項環境指標已超標, 如總氮、生化需氧量等, 水質為Ⅴ類水, 污染嚴重, 富營養化程度很深。 水體透明度、溶解氧冬春兩季較高, 夏秋兩季較低。 藻類總密度冬春兩季較小,夏秋兩季較大。 而其它指標并不隨季節的變化而有規律地變化。 梅梁灣生態系統的修復(1)生態漁業的建立太湖養殖業始于 20 世紀 80 年代初期, 20 世紀 90 年代獲得迅猛發展, 目前養殖面積幾乎在太湖的沿岸地帶均有分布。據調查, 全太湖環湖大堤之內的養殖面積有 萬 hm2左右。為了達到高效、穩產, 在太湖中大量放養了草食性和濾食性魚類,并因投餌導致了營養鹽增加以及蝦蟹和魚類排泄物等表面沉積物的污染促進了浮游藻類的繁殖, 進一步造成水華的發生與水草的嚴重衰退。目前在梅梁灣湖區食物網結構嚴重失衡, 主要表現為魚類小型化、食浮游動物魚類占據絕對優勢、大型浮游動物比重小、過度捕撈破壞了以河蜆為主的底棲動物群落結構。要建立生態養殖業, 首先, 必須減緩魚類資源小型化趨勢, 利用經典生物調控技術, 通過恢復和人工放養兇猛肉食性魚類, 達到控制食浮游動物的小型魚類密度, 以增加大型浮游動物的數量從而增加對浮游藻類的牧食壓力。 其次, 通過控制捕撈強度,恢復以濾食性的河蜆為優勢種群的底棲動物群落, 增強河蜆等底棲動物對浮游藻類的濾食作用。依據這個思路, 課題組在梅梁灣建立了 , 共投放鰱鳙魚種 萬 kg, 合計尾數約 26萬尾, 放養比例鰱 ∶鳙為 ∶1。通過研究鰱鳙的食性, 發現在水體內能發現的品種在鰱、鳙的腸道內一般也能被發現。腸道內的優勢種類和水體保持基本一致, 而且總是放大這種優勢。7 月以前以絲藻為主, 白鰱腸道內絲藻細胞數占 92%以上, 而花鰱內占65%左右。7 月以后, 藍藻水華開始爆發, 二者的腸道內微囊藻的細胞數都在 95%以上。初步證明鰱鳙對微囊藻能夠起到明顯的控制效果。另外, 在梅梁灣強化凈化區內建造了 10 個圍隔, 分別構建了褶紋冠蚌的不同生物量和復合貝類控藻、水體凈化系統單種貝系統。結果顯示, 在上述圍隔太湖工程區單位水柱中, 貝類生物量達到一定密度時, 一周內葉綠素消除量達 , 葉綠素消除率達 %。2006年第 6 期 江蘇水利懸浮物消除量達 、懸浮物消除率達 %。(2)水生植被的恢復水生植物在湖泊中對環境有很大的影響。水生植物在生長過程中可以吸收同化湖水和底泥中的氮、磷等礦質營養物質, 對降低湖水營養水平、防止富營養化起了重要作用。 同時水生植物通過光合作用合成大量有機物質, 創造了可供收獲利用的植物產品。 另外, 水生植物能抑制風浪、固持底泥、抑制藻類從而提高水體透明度, 為經濟水生動物提供了優良的棲息環境, 同時水生植物表面有類似于生物膜的凈化功能。因而通過水生植被的恢復, 可以加速水體中懸浮物絮凝沉降、提高透明度、抑制藻類生長, 同時為微生物的生長繁殖提供載體與養分、降低水體營養鹽含量、增加水體溶氧、削減風浪, 為其它生物的恢復創造條件。梅梁灣水生植被由生長在淺水區和湖周灘地上的沉水植物 ( 苦草、黑藻、微齒眼子菜、馬來眼子菜) 、浮葉植物( 黃花荇菜、菱) 、漂浮植物( 鳳眼蓮) 、挺水植物( 蘆葦、蓮) 及濕生植物等大型植物群落組成。據 2002 年調查, 由于梅梁灣有些湖區的湖底淤泥較少、表面粗糙度小、透明度低、水下光照強度較弱, 梅梁灣水生植物分布很少, 只在靠近灣口的各個小灣的岸邊分布有少量挺水植物蘆葦, 寬度在 5～15m 左右, 很難見到沉水植物( 狐尾藻, 微齒眼子菜, 苦草等) , 種群生物量也很少。要改變這種狀況, 首先要對水生植被恢復的基底進行修復, 課題組采用了基底改良處理技術、礦質底基底營造技術以及模塊化基底移植技術。然后對低強度光照區進行光補償, 在沉水植物生長初期提供足夠的光照條件, 促使沉水植物優先生長。 最后水生植物的選種育種、漂浮植物的種植、浮葉植物的恢復以及沉水植物的種植、復合群落的配置, 恢復和建設水生植被。在梅梁灣小灣里水廠取水口附近 7km2的水源保護區內根據季節的變化種植荇菜、菱、馬來眼子菜、苦草、微齒眼子菜、狐尾藻、菹草等多種水生植物。初步研究表明水生植物不僅吸收湖水中的營養鹽、抑制藻類生長, 而且可以促進水柱中懸浮物的沉降, 提高水體透明度, 改善水質。(3) 湖濱帶的生態修復湖濱帶生態修復是湖泊治理與修復的重要內容。河岸植被帶的緩沖能力表現為使溶解的以及顆粒狀的營養物沉淀、結晶、非生物吸收。 或由緩沖帶內的植物和微生物群落消耗或轉化。這樣, 減少入湖河道的營養物質, 從而改善水質。梅梁灣湖濱帶主要是由巖石、山體組成, 濱湖帶內基巖裸露區較多,湖底缺乏植物能扎根的松軟底泥。 灘地狹窄分散, 風浪造成湖岸侵蝕和軟泥沙難停留, 并引起的水下光能不足, 水生植被很難生存。為植被恢復和構建湖濱帶生態系統創造良好的環境, 課題組利用梅梁灣沿岸小湖灣構筑丁字壩、水下破浪潛體和水底攔沙堰等護岸防蝕工程, 改變湖濱帶水體的水動力條件,在湖濱帶水域形成一個有利于泥沙沉積的環境, 人工促進泥沙淤積, 改變湖濱帶湖岸的底質條件和微地貌條件。 并根據湖濱帶的環境特點, 在優化群落配置的基礎上, 利用人工種植與輔助植物群落自然擴展, 恢復和建設湖濱帶植被。經過以上措施, 在梅梁灣水源區范圍內形成沉淀去除泥沙和顆粒懸浮物的“黑洞”, 減少水源區湖水中的固體污染物含量, 提高水體透明度, 促進水草和底棲動物的發展。 另一方面, 通過發展岸帶挺水植被, 形成捕獲、分解漂浮性藍藻的“陷阱”, 漂浮性藍藻在風力的作用下一旦進入挺水植物帶就會被固定, 并逐步被周叢生物等分解。目前, 梅梁灣湖濱帶區域的生物多樣性呈增加趨勢。在攔沙堰群的保護下, 蘆葦帶向湖面方向明顯拓展。 草屬、苔草屬、蓼屬和蓮子草屬等水生植物在攔沙堰區域自然繁衍。 底棲生物如螺螄在攔沙堰頭部達到 2000 個/m2,在主體和支體部為 1000 個/m2。 白鷺、灰鷺等鳥類大量棲息于攔沙堰的上方。 其他修復技術在污染沉積物表面覆蓋一層物質, 把沉積物和水體隔開, 達到控制污染物釋放的目的。覆蓋物可以是低污染的沉積物、沙礫, 或各種材料組成的復合層。起作用的機制主要是顆粒物對污染物的吸附作用, 減少水動力或生物擾動,覆蓋層造成的無氧環境利于某些厭氧細菌對有機污染物的降解。覆蓋技術相比別的控制技術, 花費低, 適用于有機、無機處理, 對環境潛在的危害小。 但其工作量大, 需要大量的清潔泥沙, 來源困難。同時覆蓋會增加底泥的量, 使湖泊庫容變小, 因而該技術不太適用于湖泊底泥污染的治理。湖泊的理化性質影響著湖泊中各種物理、化學及生物過程, 進而影響各種污染物的內源釋放。通過投加一些化學試劑以改善湖泊的理化性質, 如酸堿度和溶解氧含量, 以達到控制內源釋放的目的。向湖泊投加鐵鹽、鋁鹽, 可以通過吸附或絮凝作用與水體中的無機磷酸鹽共沉淀。 但沉淀的鐵磷化合物在還原條件下有可能重新活化再次釋放。而鋁鹽與磷酸鹽結合相對牢固, 可在變化范圍較大的水環境中穩定存在, 甚至在完全氧化的環境中也較穩定。湖泊是一個由物理環境、化學物質和水生物共同組成的復雜體系, 其結構和功能受到諸多因素的影響。 湖泊污染可由兩方面原因引起, 一是污染物通過不同途徑進入湖泊。 二是沉積在湖泊底泥中的污染物在環境條件改變的時候, 重新釋放進入上覆水體。截污是從根本上解決河湖污染的關鍵，只有污染源從源頭上得到控制，才能真正使湖泊水質狀況得到改善。故此有關部門應加大管理力度，在科學管理的基礎上提高湖泊治理的技術水平。在治理技術上，生物處理技術因其凈化費用低，環境影響小，污染物降解效果好，在污水處理中倍受青睞。高效、無二次污染的生物處理技術及產品的開發研究，尤其是對具有特殊分解能力的菌種的培養篩選也將成為河流湖泊防治技術的發展趨勢。另外, 污染湖泊的恢復不能只靠單一手段完成, 而要根據實際情況, 綜合使用多種技術措施及其相互配套，使我們賴以生存和發展的河流湖泊水資源得到有效保護。參考文獻[1]武敏．論水污染的危害與治理．雞西大學學報．第8卷第4期．[2] 朱陽春，陳學民，等．湖泊污染特征及其生物修復．廣東化工，2011第3期．[3]陳玉成．污染環境生物修復工程[M] ．北京：化學工業出版社，2003 ：196． [4]國家環境保護局．2004年中國環境狀況公報[R]．北京：中國環境科學出版社，2006．[5]國家環境保護局．2006年中國環境狀況公報[R]．北京：中國環境科學出版社，2007．[6]國家環境保護局．2006年中國環境狀況公報[R]．北京：中國環境科學出版社，2008．[7]國家