城市景观水体富营养化成因及治理的研究展望

曾冠军，马满英

(湖南工业大学 土木工程学院，湖南 株洲 412007)



城市景观水体富营养化成因及治理的研究展望

曾冠军，马满英

(湖南工业大学 土木工程学院，湖南 株洲 412007)

摘要：为了弄清氮、磷等营养物质的来源，以及对城市景观水体富营养化的影响。分别从空气沉降物，再生水回用城市景观水体、有机污染等外因，底泥沉降物氮、磷的释放，水动力条件和水体更新周期等内因分析了水体富营养化的成因，探讨了水体富营养化给水生生物和人类带来的危害。并且从水生植物-微生物相结合，增加水动力条件和减小水体更新周期等方面综述了防治和治理水体富营养化的方法，以期为城市景观水体富营养化的治理提供切实可行的理论依据。

关键词：景观水体；富营养化；危害；成因与治理

1引言

富营养化是指生物所需的氮、磷等营养物质，大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其它浮游生物迅速繁殖，水体溶氧量下降，鱼类及其它生物大量死亡的现象。

随着城市化进程加快，人们对居住环境的要求也日益提高。景观水体是城市规划建设中必不可少的景观建设。但由于缺乏管护，这些水体会被污染成富营养化水体而出现水华。富营养化污染是当今中国城市湖泊的重大污染问题之一。近几年来，城市景观水体富营养化日趋严重。几乎所有城市中大小的景观水体都有不同程度的富营养化现象，水藻的大量繁殖已严重影响到城市景观水体的生态环境。有效治理景观水体污染，成为一个亟待解决的问题。

水体富营养化的判断是根据水中污染物的指标来确定，一般指标包括：磷含量大于0.01～0.02 mg/L，氮含量大于0.2～0.3 mg/L，BOD大于10 mg/L，pH值7～9 的淡水中细菌总数大于106个/mL，叶绿素a含量大于10 μg/L。

2城市景观水体富营养化的外因

2.1空气沉降物的污染

2NO+O2→2NO2

3NO2+H2O→2HNO3+NO

工业化进程越来越快，一些大型工业区在城市周边林立。虽然远离城区，但是所排放的气体随着空气的流动而流动，最终还是会随着雨水的降落而汇集到城市景观水体当中。一些工厂排放的不仅有含氮的污染气体，还排放含有磷的烟。这些污染物都会随着雨水的降落而汇入到城市景观水体当中。这是城市景观水体富营养化的一个重要成因。

2.2再生水回用城市景观水体

城市产生的一些污废水经过处理后，回用于城市景观水体中。虽然我国《城市污水再生利用景观环境用水水质标准》(GB/T18921—2002)对氮、磷的指标给出了明确的限制，但是排放水氮、磷含量超过了水体富营养化的指标。一些小区配置了中水回用系统，这类水虽然达到了排放标准，但是氮、磷的含量还是超标。还有一些小区和公共建筑所收集的雨水没有处理，直接排放到城市景观水体中。这样将含氮、磷等污染物的污废水直接排放到景观水体中，导致了水体氮、磷的浓度快速上升，从而使该类城市景观水体快速变成富营养化水体。

2.3有机物污染

有机污染也是城市景观水体污染的重要因素之一。有机物的分解，会释放其中的氮、磷化合物，从而增加了景观水体中氮、磷的含量。如蛋白质、含硝基类有机物、磷酸腺苷、磷酸烯酮式丙酮酸等有机物的分解。有机物还会促使景观水体中的一些藻类和浮游生物疯长，从而加速了景观水体的富营养化。

3城市景观水体富营养化的内因

3.1底泥沉积物氮、磷的释放

底泥沉积物中含有大量的氮和磷，但是随着景观水体的溶解氧、温度、pH值的变化，而使沉积在底泥中的氮、磷释放到水体中。如果水体中有很高的溶解氧，可以有效的抑制底泥沉积物向水体中释放氮，也能使水体保持稳定。如果景观水体的pH值升高，水体中的溶解氧含量降低，在微生物的作用下，底泥沉积物中的磷更容易释放到水体中。如果出现一些不溶性磷酸盐溶解的条件，也会使底泥沉积物中的磷释放到水体中。如磷酸三钙Ca3(PO4)2、磷酸铝(AlPO4)、磷酸铁(FePO4)等磷酸盐。不溶于水但是溶于酸，则使底泥沉积物会随着水体中pH值的降低而将磷释放到水体中。底泥沉积物会增加水体中氮、磷等营养物的含量，使水体达到富营养化的程度。

3.2水动力条件和水体更新周期的影响

水体的水动力条件对景观水体富营养化有很大的影响。大多数的城市景观水体没有流动性或者流速极其缓慢。这就为藻类的生长繁殖提供了良好的水力条件。并且这样的城市景观水体生态系统十分脆弱，水体自净能力较差，这也是城市景观水体富营养化重要的原因。

水体更新周期与水体富营养化也有很大的关系。景观水体更新周期越长，水体越容易发生富营养化。景观水体长时间得不到补给，由于水体的自然蒸发和一些水生动、植物的吸收。使景观水体中的水量减少，氮、磷的浓度升高，水体变成富营养化水体。

3.3水处理循环系统未达到效果

虽然一些城市为景观水体配套建设了水处理循环系统，但是由于运行和维护的费用很高。使这些水处理循环系统成为了一种摆设，而没有真正的运行。或有些水处理系统因年久失修而损坏，导致了水处理系统停止运行。这样景观水体就得不到及时有效的处理，随时间的推移而变成富营养化水体。

4城市景观水体富营养化的危害

(1)城市景观水体富营养化，使水体中的藻类和一些浮游生物大量繁殖。从而降低了水体的透明度，阳光难以穿透水层，使水体中的沉水植物无法光合作用释放氧气。导致水体中溶解氧含量严重不足，造成了一些水生植物和水生动物，主要是鱼和虾的大量死亡。

(3)城市景观水体的富营养化会直接导致严重的经济损失，也使景观水体的自净能力遭受严重的破坏。当城市处理后的水，回用于城市景观水体中时。富营养化水体已经达不到自净效果，不能再次利用这些水资源，造成了水资源的严重浪费，达不到水资源节约的目的。

5城市景观水体富营养化的治理

城市景观水体富营养化的治理要从源头开始，防止各种处理不完全或未经处理的污水直接排放到景观水体中。要把经济高效、节能环保的理念与治理城市景观水体富营养化相结合。要去除水中氮、磷等营养物质的难度很大，直接投加药剂虽然能够达到去除的效果，但是又会引入新的污染物。直到现在都还没有发现用单一的物理方法、化学方法或者微生物的方法能够有效的去除景观水体中氮、磷等营养物质。常规的处理方法不仅能耗大，而且去除的效率也很低。所以城市景观水体富营养化不能从单一的方面去治理，应从以下几个方面综合考虑才能够达到治理的效果。

5.1水生植物—微生物相结合

在城市景观水体的四周，从水体的底部到水面，依次种植能够吸收氮和磷的沉水植物、浮叶植物、挺水植物。如芦苇、荷叶、刚毛藻、路易斯安娜鸢尾等植物。将不同种类的植物错落有致的联合种植，还可以在景观水体中构建人工浮床(岛)。不仅能够增加氮、磷的去除率，而且能够合理的利用土地和空间资源。使环境得到更好的绿化，增加视觉效果的。并且在种植的植物根部接种能够脱氮除磷的微生物，使水生植物和微生物协同作用去除水中的氮、磷等营养物质。从而可以最大的效率去除水中氮、磷等营养物质。

5.2增加水动力条件和减小水体更新周期

良好的水动力条件不仅能够减小水体富营养化发生的概率，还能够增强水体的自净能力。对城市景观水体定期进行水的补给，减小水体的更新周期，对减小水体的富营养化有良好的效果。补给的水不应全部来自污水处理厂的水，一部分应该是含氮、磷等营养物质很低的水。保证城市景观水体常年达到正常水位，这样不仅能够降低氮和磷的浓度，而且也能够在一定程度上增加水的流动性，从而增强景观水体生态系统的稳定性，增强景观水体的自净能力。若仅仅依靠降雨来补给城市景观水体，是达不到预期稳定的效果。并且城市所收集的雨水，还不能够达到直接排放到水体的标准。要经过恰当的处理，才能排放到水体中。增强城市景观水体生态系统的稳定性，从而减小城市景观水体富营养化发生的概率。

5.3底泥沉积物定期的清理

底泥沉积物中含有大量的氮、磷等营养物质。定期对城市景观水体底部的淤泥进行清理，可以避免水体底泥长久的在水体中积累。造成水体逐渐变浅，影响水体生态系统协调的情况。开展清淤工作也可以把那些隐藏在淤泥里的有毒有害物质及各种藻类一并处理掉。这样可以减少水体氮、磷等营养物质的含量，从而避免富营养化的发生。

5.4城市污水再生利用景观环境用水水质标准的制定

《城市污水再生利用景观环境用水水质标准》(GB/T18921—2002)中氮、磷的排放指标大于水体富营养化的指标。各个地方应该结合当地的实际情况，制定出适合当地城市污水再生利用景观环境用水的水质标准。这样不仅能够防止水体富营养化的发生，还能够使水资源重复利用，达到节约水资源的目的。而且还应该建立相应的法律法规，不能使各类污废水随意排放到城市景观水体中，也不能使未经处理的雨水直接排放到城市景观水体中。政府相关部门也应该加大监管力度，相关的管理部门也应该合理的管理城市景观水体，及时有效的控制和处理一些能够引发富营养化发生的污染源。这样不仅能从源头上控制了城市景观水体富营养化的发生，还能够防患于未然。

6结语

城市景观水体富营养化的治理，不能只着眼于富营养化后。也要从建设规划开始去思考，防止富营养化的发生。因地制宜，种植符合当地气候和生态环境，并且能高效吸收氮、磷等营养物的水生植物。接种能够脱氮除磷的微生物，使水生植物-微生物协同作用，去除水体中氮和磷。减小水体更新周期，增加水动力条件，定期对景观水体的底泥沉积物进行清理，提高城市景观水体生态系统的稳定性。还要有合理的规划方案和运行管理方案，秉持经济高效、节能环保的理念使城市景观健康良好的长期发展。政府相关部门也要发挥自己的监管作用，绝不能使任何不达标的水排放到城市景观水体中。生态系统的各个因素是相互制约相互影响，所以城市景观水体的富营养化的治理要从多方面、多角度综合去考虑，不能从单一方面去思考。

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收稿日期：2016-04-20

作者简介：曾冠军(1990—)，男，湖南工业大学土木工程学院硕士研究生。

中图分类号：X524

文献标识码：A

文章编号：1674-9944(2016)12-0098-03

The Study and Prospect on the Formation and Treatment of Eutrophication in Urban Landscape Water

Zeng Guanjun, Ma Manying

(SchoolofCivilEngineering,HunanUniversityofTechnology,ZhuzhouHunan412007，China)

Abstract:In order to understand the source of the nutrients including nitrogen and phosphorus and how they make effect on the eutrophication of urban landscape water bodies, this paper analyzed the cause of eutrophication from the aspects of the internal and external causes respectively.The internal causes include air deposition , reclaimed water used as water source of urban landscape water bodies and organic pollution; the external causes are nitrogen and phosphorus released from sediments, hydrodynamic conditions and renewal period of water body. The harm of eutrophication to aquatic organisms and human beings were summarized. And the methods on preventing and controlling eutrophication of water bodies were reviewed in the terms of the plant-microorganism combination, increasing hydrodynamic conditions and reducing the renewal period of water bodies, which provided a practical and feasible theoretical basis for the management of the eutrophication of urban landscape water.

Key words:landscape water bodies; eutrophication; harm; cause and treatment