富营养化湖泊治理技术
李军
摘 要：湖泊富营养化已经成为治理研究的技术要点，如果不能及时采取措施处理，将会因为水体内营养物质过量而造成水体植物大量生长，对水体生态系统造成破坏。在对其治理技术进行分析时，需要从物理、化学、生物等学科着手，根据表现形式，对比择优，选择最佳的处理方法，争取利用最少资源来达到最佳的治理效果。文章结合湖泊富营养化特点以及危害，对治理技术进行了重点分析。
关键词：湖泊；富营养化；治理技术
中图分类号：X524 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）34-0050-02
就我国湖泊富营养化治理现状来看，治理方法不断优化，已经由单一的调查诊断、污染源治理等方式，逐渐转变为物理、化学、生物综合治理，确定了绿色流域建设核心要求，各项新型技术工艺的应用已经取得了阶段性成效。湖泊富营养化导致水体植物疯长，将会对水体生态系统平衡造成影响，在对治理技术进行分析时，需要对现存的各种不足进行深入探讨，结合实际情况来选择最佳的处理方法，建立湖泊流域可持续发展新模式，彻底提高综合处理效果。
1 湖泊富营养化特点
湖泊富营养化即水体内营养物质过量，造成水体植物大量生长，其中因为藻类与水生植物在营养盐竞争方面具有更大优势，如果水体内氮磷化合物增多，藻类植物过量生长，将会直接威胁到湖泊水体正常功能。湖泊内生长大量浮游植物以及浅水根生植物，会加速湖泊的沼泽化，大幅度降低湖泊容积，再加上植物在分解时将需要分解消耗众多溶解氧，然后向水体内释放出众多溶解性有机物，会加速水质的恶化[1]。另外，藻类植物在代谢、死亡过程中，将会释放出多种藻毒素，存在很强的毒理性，对于整个湖泊的生态系统来讲具有很强的威胁。在对湖泊富营养化问题进行分析时，一般会将含有的氮、磷含量作为指标，其与藻类生长量成正相关。富营养化情况下，将会加速水体的质量恶化、嗅觉与味觉变坏、水质透明度降低，然后反映到渔业中，死鱼量增加，对生态环境以及人身健康存在较大威胁。
2 湖泊富营养化原因
2.1 物理原因
影响水体内藻类植物繁殖量的关键因素是光照与温度，当水温达到25℃～30℃时，将会有更大可能产生富营养化。藻类可看作为中温性微生物，在温度较高夏季无风以及阳光充足情况下将会存在很大的繁殖量。同时，在光照、温度合适的前提下，即便水体内氮、磷以及营养盐含量不过剩情况下，也会因为大量繁殖造成水体富营养化。而如果光照、温度条件不合适，即便水体内含有较多的氮、磷以及营养盐，也不会出现藻类过量繁殖的情况。另外，水动力过程对沉积物内营养盐释放量存在较大影响，再加上围湖造田、不合理水产养殖、地下水资源过分利用、周边水土流失等均会造成湖泊淤积程度增大，加速湖泊的沼泽化发展，水体面积不断缩小，并不利于湖泊富营养化治理[2]。并且，对于水体内营养盐，其含量不会自然减少，随着浓度的增加，水体富营养化程度也就会增加。
2.2 化学原因
造成湖泊富营养化的主要元素为磷、氮以及碳、微量元素、维生素等，当各元素含量达到一定限度后，便会造成水体富营养化。结合生态学原理进行分析，可以确定湖泊水体内碳元素含量较少，可以限制水生植物的生长繁殖速度，确保生态系统内各物种数量之间的平衡性。但是受人类活动影响，现在逐渐有更多外来营养物质进入到湖泊水体内，在短时间内湖泊内营养盐增多，打破藻类生长限制，过量繁殖后出现富营养化问题。对水体内氮、磷等污染物来源进行分析，如农业施肥、农田渗漏水、塘河水产养殖过量施肥、家禽养殖污水、生活污水、工业废水以及大气沉降尘埃等，污染源的复杂化，决定了湖泊富营养化治理难度高的特点。湖泊内外入大量污染物，造成水体pH值增大，為藻类生长繁殖创造有利条件，同时藻类繁殖会进一步增大水体pH值，恶性循环加速水体富营养化。
2.3 生物原因
水体内浮游生物、水生动植物、微生物以及外界环境共同组成了水生生态系统，并且会保持在一个稳定的状态。对于此生态系统，流量流动决定了系统协调性与平衡性，如果营养物质循环出现问题，超出一定限度后，将会打破系统平衡，增加水体浑浊度，降低了水生植物光合作用可利用的光能总量，但是藻类在此状态下占据较大优势，成为整个系统内优势种群，短时间内快速繁殖，打破了水体食物链循环[3]。藻类繁殖过量迫使湖泊群落结构发生变化，水生系统发生变化，决定了富营养化对湖泊系统造成影响。同时，鱼群也是控制水生系统平衡的关键因素，鱼类可以通过摄食行为来控制系统内生物数量，对整个食物链有着重要影响。而鱼类排泄、释放也会加速水体营养盐的循环，使得内源负荷增大，再加上其在底泥表层摄食，会导致湖泊沉积物再次悬浮，水体浑浊度增加，对水生植物正常光合作用影响较大。
3 湖泊富营养化治理措施
3.1塘系统设置
3.1.1 曝气塘
应用曝气塘方式来治理湖泊富营养化问题，整个系统具有很强的稳定性，不仅能够灵活调节进入系统的水体水量，还可以设置太阳能曝气系统来对待处理水体进行曝气富氧处理，增加水体内溶解氧含量，为好氧微生物提供一个优良环境，促进微生物的生长繁殖。利用贮水式曝气塘来对湖泊水进行初步处理，促使水体内污染物的转化与分解，促使氨氮转化为硝态氮，解决富营养化问题。
3.1.2 生态塘
生态塘的建设与应用可以直接将太阳能作为初始能源，将水生植物种植到生态塘内，其中主河道主要为沉水植物，例如现在常见的以荷花作为人工生态系统主体，可以表流湿地进行可靠净化。受太阳能推动影响，利用生态塘内多条生物链来实现物质的迁移、转化，实现能量的传递与转化，促使塘系统中含有的有机物和营养盐进行讲解与转化，缓解水体富营养化问题。其中，对于湖泊富营养化治理工作，可以选择大型水生植物来形成生态塘，通过自身生长代谢来吸收水体内含有的氮磷等营养物，并富集各类重金属以及吸收降解大部分有机污染物，具有净化水体的重要作用[4]。同时，大型水生植物还能够为微生物提供可靠的生长繁殖场所，加速微生物的新陈代谢，对存在的有机物进行可靠降解。并且，大型水生植物的存在还可以在很大程度上抑制藻类的过分生长，避免水体富营养化发展。通过营造生态塘，可以促使水生植物、微生物的吸附分解以及吸收转化，来提高水体的净化能力，确保水体保持一个良好的生态状态。endprint
3.2 湿地系统
3.2.1 表面流湿地
即水面湿地系统，湖泊水体可以在湿地表面流动，水位深度多控制在0.1～0.9m范围内，与自然实地状态相接近，主要是利用水生植物根、茎的生物膜来实现有机污染物的去除。在实际治理过程中，可以就湖泊周围场地来设计塘系统，并完成河道设计，构成表面流人工湿地，通过土壤吸附以及植物吸收来对湖泊水体进行净化。同时，还可以在湿地周围建造围堤，湿地内部设置小沟渠，在弯道冲击下促使水体内溶解氧含量增加，提高水体富氧水平，同时还可以使水可以与土壤和植物进行充分接触，增加对实体吸收净化效果。其中，对于湿地内种植的水生植物，应保证具有发达的根系，如芦苇、荷花、香蒲等，充分发挥植物吸收能力以及根区效应，来完成水体的净化。
3.2.2 潜流人工湿地
根据待处理的污染物类型，来创建不同介质组成的湿地系统，搭配相应植物来完成对水体的净化。水体通过植物、基质以及微生物之间的物理、化学和生物途径组合实现水体治理，有效去除TSS、BOD、COD、TP、TN、藻类、石油类等物质[5]。该湿地系统所具有的流态和结构形式，可以通过高效的硝化与反硝化作用，对水体中含有的TP、TN以及石油类等物质进行可靠去除。
3.3 太阳能曝气系统
太阳能曝气系统可以实现底层与表层水体间的交换，提高湖泊的水动力，并且表层水体还可以通过层流状形式向外扩散形成表面流，增加水体覆盖面积，使得水体表面张力增大，水界面氧浓度增加，然后通过交换传递给底层水体，逐渐实现水体整体的溶解氧浓度增加。然后植物光合作用、呼吸作用、同化与异化作用，以及微生物硝化与反硝化作用等，促使水體进入到一个动态平衡中，不断去除水体内含有的污染物，降低水底持续降解底泥数量，可以有效修复水体生态系统。
4 结束语
对湖泊富营养化问题进行分析，为提高治理效率，需要确定富营养化发生原因，然后结合现场实际情况，对比选择最为合适的治理方式，争取对水生态系统进行改善，并种植大型水生植物，加速水体内污染物的吸附与消除。
参考文献：
[1]王圣瑞，倪兆奎，席海燕.我国湖泊富营养化治理历程及策略[J].环境保护，2016，44（18）：15-19.
[2]潘华辰，廖丽.湖泊富营养化治理技术探析[J].现代制造技术与装备，2015（01）：65-67.
[3]贾璐颖.湖泊富营养化治理技术集成方法研究[D].天津大学，2014.
[4]王莹，王道玮，李辉，等.内陆湖泊富营养化内源污染治理工程对比研究[J].地球与环境，2013，41（01）：20-28.
[5]万蕾.我国湖泊富营养化问题与治理现状[J].生态经济（学术版），2011（01）：378-381+389.endprint
