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湖泊污染特征及修復(fù)技術(shù)論文

時間:2023-04-30 02:55:34 論文范文 我要投稿
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湖泊污染特征及修復(fù)技術(shù)論文

  摘要:受人類活動干擾,湖泊受到植物營養(yǎng)鹽、重金屬、有毒有機(jī)污染物、酸性廢水的污染,導(dǎo)致了湖泊富營養(yǎng)化、生態(tài)失衡、生態(tài)功能喪失等環(huán)境問題。綜述了湖泊主要的污染問題及采取的污染恢復(fù)措施,如底泥疏浚、污染層覆蓋、改善湖泊理化性質(zhì)、生態(tài)恢復(fù)等。

湖泊污染特征及修復(fù)技術(shù)論文

  關(guān)鍵詞:湖泊污染;特征;修復(fù)

  湖泊是地球上重要的淡水蓄積庫,地表上可利用的淡水資源90%都蓄積在湖泊里。因此湖泊與人類的生產(chǎn)、生活密切相關(guān),具有很重要的社會、生態(tài)功能,如調(diào)水防洪,生產(chǎn)、生活水源地,水產(chǎn)養(yǎng)殖,觀光旅游等。同時,一些湖泊還是生物多樣性最為豐富的濕地生態(tài)系統(tǒng)的一部分,為各種生物提供了寶貴的棲息地。湖泊可分為自然湖泊、人工湖泊(水庫)。由于湖泊特定的水文條件,如流速緩慢、水面開闊等,使湖泊在水環(huán)境性質(zhì)、物質(zhì)循環(huán)、生物作用等方面與河流等水環(huán)境有不同的特征。

  1 湖泊污染現(xiàn)狀

  近20年來,隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,對湖泊資源的開發(fā)、利用規(guī)模和速度都大大加強(qiáng),影響了湖泊的自然進(jìn)化過程,對湖泊生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重的破壞。隨著我國社會經(jīng)濟(jì)和城市化進(jìn)程的快速發(fā)展,湖泊水環(huán)境污染問題日益突出。根據(jù)全國水資源綜合規(guī)劃評價成果,全國84個代表性湖泊營養(yǎng)狀況評價結(jié)果表明:全年有44個湖泊呈富營養(yǎng)化狀態(tài),占評價湖泊總數(shù)的52.4%,其余湖泊均為中營養(yǎng)狀態(tài)。湖泊保護(hù)與污染治理已成為我國環(huán)境保護(hù)的重點(diǎn),加大污染源控制在一定程度上遏制了污染和生態(tài)環(huán)境惡化的勢頭,但根據(jù)國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和未來規(guī)劃,湖泊污染和退化的形勢不容樂觀。

  2 湖泊主要污染問題及特征

  2.1富營養(yǎng)化

  導(dǎo)致湖泊富營養(yǎng)化的污染源、途徑非常多,包括城市生活污水、工業(yè)廢水、污水處理廠排放物、地表徑流、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)排水、大氣干濕沉降等。湖泊富營養(yǎng)化是湖泊污染最常出現(xiàn)的一種狀況。富營養(yǎng)化是湖泊水體由于接納過多的氮、磷等植物營養(yǎng)鹽物質(zhì)、使湖泊生產(chǎn)力水平異常提高的過程,表現(xiàn)為藻類及其他生物異常繁殖,水體透明度和溶解氧含量下降,導(dǎo)致水質(zhì)惡化,影響了湖泊的供水、養(yǎng)殖和娛樂等功能。水生植物的大量繁殖,還加速湖泊的淤積、沼澤化過程。

  2.2湖泊有毒有機(jī)物污染

  工業(yè)污染源是目前最大的有機(jī)物污染來源,包括工業(yè)“三廢”排放、農(nóng)業(yè)中各種農(nóng)藥的大量使用、生活廢水的直接排放。這些有機(jī)物通過地表徑流、大氣—水體交換、大氣干濕沉降和地下水滲入而進(jìn)入湖泊。進(jìn)入湖泊的有機(jī)物由于物理、化學(xué)及生物過程而遷移、轉(zhuǎn)化。生物遷移和轉(zhuǎn)化是湖泊系統(tǒng)中有毒有機(jī)污染物產(chǎn)生環(huán)境危害的重要方式,這些物質(zhì)具有疏水性,可以在生物脂肪中富集。因此,即使湖泊中含量很低,也可以通過水生食物鏈,造成持續(xù)性的毒性作用,甚至通過食物鏈為害人體健康。

  2.3重金屬污染

  重金屬通過工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)排水等污染源,進(jìn)入到湖泊水體中。湖泊中的一些重要過程控制著重金屬的遷移轉(zhuǎn)化和環(huán)境毒性效應(yīng),如顆粒物的沉積作用、沉積物再懸浮、泥—水界面反應(yīng)等。水環(huán)境中的重金屬傾向于從溶解相轉(zhuǎn)移到固相。湖泊的靜水環(huán)境加強(qiáng)了湖泊懸浮顆粒物的沉積。湖泊中的懸浮顆粒物吸附重金屬而沉積到底泥中,這個作用可降低重金屬的生物有效性。對于擾動強(qiáng)烈的湖泊,沉積物的再懸浮使重金屬回到上覆水體,增加了水體中重金屬的生物有效毒性,成為污染內(nèi)源。

  2.4湖泊酸化

  工業(yè)生產(chǎn)和生活中各種能源使用產(chǎn)生的SO2、氮氧化合物被氧化后產(chǎn)生的酸性物質(zhì),通過大氣干濕沉降進(jìn)入水體,當(dāng)湖泊水體的pH值小于5.6時,水體呈酸化狀態(tài)。

  水體酸化,主要對水生生物造成危害,當(dāng)pH值小于5.5時,魚類生長會受阻,甚至造成魚類生殖功能失調(diào),繁殖停止。同時,還會引起沉積物中有毒重金屬元素的活化,導(dǎo)致湖泊水環(huán)境中重金屬濃度升高和生物活性增強(qiáng)。

  3 污染湖泊修復(fù)技術(shù)

  湖泊污染源可分為外源和內(nèi)源。從一開始,湖泊外源污染的控制和治理就引起人們的重視。經(jīng)過多年的研究和實(shí)踐,外源控制技術(shù)已取得了一定實(shí)效。但外源控制并沒有實(shí)質(zhì)性改變湖泊受污染的狀況,很多研究表明,這是由于湖泊沉積物中污染物的釋放造成的,特別是內(nèi)源磷釋放造成的湖泊富營養(yǎng)化問題。因此,內(nèi)源控制技術(shù)逐漸引起人們的重視。

  不同污染物內(nèi)源釋放機(jī)制不同,如沉積物中氮釋放主要與沉積物中有機(jī)氮化合物的分解程度、速率以及隨后細(xì)菌參與的無機(jī)形態(tài)氮的相互轉(zhuǎn)化有關(guān);沉積物中磷、重金屬元素與沉積環(huán)境的氧化——還原條件有關(guān);生產(chǎn)力高的富營養(yǎng)化湖泊表層有機(jī)質(zhì)分解的磷釋放可能是沉積磷活化更新的主要機(jī)制;而沉積物中的持久性有毒有機(jī)污染物則與底棲生物毒性暴露和食物鏈傳遞有關(guān)。不同類型湖泊中,污染物的影響方式和程度也不同,淺水湖泊中風(fēng)浪引起的懸浮作用是沉積物中污染物釋放的主要過程,而深水湖泊中污染物的釋放主要與物質(zhì)形態(tài)、湖泊季節(jié)性分層和理化性質(zhì)有關(guān)。因此,不同類型、主要污染因子不同的湖泊,其內(nèi)源控制技術(shù)及污染恢復(fù)技術(shù)也不同。根據(jù)近年來的研究和實(shí)踐,主要有以下幾種污染恢復(fù)技術(shù)。

  3.1湖泊沉積物疏浚

  湖泊沉積物疏浚被認(rèn)為是降低湖泊污染物負(fù)荷最有效、直接的措施。瑞典Trummen湖通過疏浚工程降低90%總磷負(fù)荷,而美國的Lilly湖疏浚后總磷的消減率達(dá)到55%。但是,并不是所有的疏浚都能達(dá)到理想的效果,1998年南京玄武湖清淤,采取沿湖污水停止輸入、抽干水清淤的方法,清淤后半年內(nèi)湖水的透明度、COD和總磷基本不變。疏浚底泥的環(huán)境效果與疏浚方法有關(guān),疏浚主要考慮降低沉積物中的污染負(fù)荷。因此,要對沉積物中的污染物種類、含量分布、剖面特征、沉積速率、化學(xué)及生態(tài)效應(yīng)有詳細(xì)的調(diào)查和分析,確定疏浚的范圍和深度。

  3.2沉積物覆蓋技術(shù)

  在污染沉積物表面覆蓋一層物質(zhì),把沉積物和水體隔開,達(dá)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(fù)合層。起作用的機(jī)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(huán)境利于某些厭氧細(xì)菌對有機(jī)污染物的降解。覆蓋技術(shù)相比別的控制技術(shù),花費(fèi)低,適用于有機(jī)、無機(jī)處理,對環(huán)境潛在的危害;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(shù)不太適用于湖泊底泥污染的治理。

  3.3湖泊理化性質(zhì)改善

  湖泊的理化性質(zhì)影響著湖泊中各種物理、化學(xué)及生物過程,進(jìn)而影響各種污染物的內(nèi)源釋放。通過投加一些化學(xué)試劑以改善湖泊的理化性質(zhì),如酸堿度和溶解氧含量,以達(dá)到控制內(nèi)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(jī)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(jié)合相對牢固,可在變化范圍較大的水環(huán)境中穩(wěn)定存在,甚至在完全氧化的環(huán)境中也較穩(wěn)定。如果鋁的加入量足夠大,Al(OH)3可在沉積物表層形成“薄層”,從而阻止磷釋放。

  3.4污染湖泊的生態(tài)恢復(fù)

  3.4.1湖濱帶生態(tài)恢復(fù)。湖濱帶是湖泊水域與流域陸地生態(tài)系統(tǒng)間的過渡帶,是湖泊重要的天然屏障,不僅可以有效滯留陸源輸入的污染物,還有凈化湖水水質(zhì)的功能。湖濱帶生態(tài)恢復(fù)的目的是恢復(fù)湖泊的完整性,包括湖濱帶物理環(huán)境的修復(fù)、挺水植被的快速組建和水生群落的優(yōu)化三大方面。

  3.4.2水生生態(tài)恢復(fù)。湖泊水生植被是由生長在湖泊淺水區(qū)和湖周灘地上的沉水植物群落、浮葉植物群落、漂浮植物群落、挺水植物群落及濕生植物群落共同組成。水生植被的演化隨湖泊環(huán)境的變遷而演化,同時也能反作用于湖泊環(huán)境,在一定程度上影響湖泊環(huán)境的演化方向和速度。因此,湖泊水生植被恢復(fù)是根據(jù)湖泊生態(tài)環(huán)境條件和需要,在生態(tài)系統(tǒng)受損的湖泊環(huán)境基礎(chǔ)上重構(gòu)良性的水生生態(tài),包括湖泊環(huán)境的工程改造和水生植物恢復(fù)兩方面內(nèi)容。

  4 小結(jié)

  湖泊作為陸地上重要的淡水儲蓄庫,與人類的生產(chǎn)、生活密切相關(guān)。人類過度的、不正確的開發(fā)和使用破壞了湖泊的生態(tài)平衡,嚴(yán)重的污染使湖泊喪失了原有的生態(tài)功能,這也影響了湖邊周圍人群的生產(chǎn)、生活。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(jìn)入湖泊;二是沉積在湖泊底泥中的污染物在環(huán)境條件改變的時候,重新釋放進(jìn)入上覆水體。

  湖泊是一個由物理環(huán)境、化學(xué)物質(zhì)和水生物共同組成的復(fù)雜體系,其結(jié)構(gòu)和功能受到諸多因素的影響,引起湖泊系統(tǒng)退化的因素也很多。因此,污染湖泊的恢復(fù)不能只有單一手段完成,而要根據(jù)實(shí)際情況,綜合使用多種技術(shù)措施。

  5 參考文獻(xiàn)

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