釋義
富營養湖 eutrophic lake氮磷等生物營養物質較豐富,浮游生物種類較少,但生物量比較高的湖泊。湖表層有旺盛的光合作用,有較多的生物有機物沉積湖底,經微生物分解或其他礦化作用而耗氧,使湖底層溶解氧明顯減少,嚴重時可降到零,溶解氧垂直分布曲線呈斷層現象。經濟合作與發展組織(OECD)於20世紀70年代提出富營養湖的幾項具體指標為:平均總磷濃度>35mg/m3,平均葉綠素濃度>8mg/m3,平均透明度<3m。
分類與指標
分類
一般來說,國內外常常按湖泊的營養狀態將湖泊分為貧營養湖、中營養湖和富營養湖。貧營養湖是湖中營養物質含量低、生物區系貧乏的湖泊;中營養湖是介於貧營養湖和富營養湖之間的湖泊類型:富營養湖是指湖中營養物質含量高、浮游生物種類少但生物量高的湖泊。
指標
劃分湖泊營養狀態的指標主要是綜合湖泊水體中總氮、總磷、葉綠素a濃度和化學需氧量等水質指標來評判的。目前對於湖泊富營養化狀態的各項指標還沒有一個被廣泛接受的指標。英國國家環境署規定,在靜止水體中,總磷質量濃度0.086 mg/L為富營養化的臨界值。國際上一般認為湖水中總氮質量濃度0.2 mg/L、總磷質量濃度0.02 mg/L是水體富營養化的臨界發生濃度。
湖泊富營養化
富營養化是湖泊、水庫、河口、海灣等緩流水體中氮、磷等營養物質的含量超過一定的界限,在光照和水溫又比較合適的條件下引起藻類以及其他水生物異常繁殖,水體的透明度和溶解氧大大降低,水質惡化的現象。
湖泊富營養化可劃分為4種類型:貧營養型、中營養型、富營養型、重富營養型。湖泊富營養化的特徵是水體中的氮、磷營養性物質超過一定的界限,水質變“肥”,水中藍藻和綠藻大量繁殖,浮游植物個體數劇增,水中的懸浮物量(浮游生物、細菌)增加,形成“水華”,發出惡臭,水體pH上升,深層溶解氧降低,魚類死亡等。
與已開發國家相比,我國湖泊的富營養化具有明顯特徵,表現在:
①湖泊水體中氮、磷濃度普遍較高,有時甚至出現異常營養,湖泊初級生產力反而受到抑制,產量不高;
②水體透明度與葉綠素的相關關係在相當一部分湖泊中不甚明顯;
③湖泊氮、磷負荷大,底泥中的氮、磷對湖泊富營養化有著十分重要的作用。
水體富營養化的危害十分嚴重,它能使水體變臭;降低透明度,陽光難以進入水層,影響水生植物光合作用;溶解氧濃度降低,影響水生生物的生存:降低供水質量並增加制水成本,直接威脅著飲用水的安全。
危害
富營養化過程嚴重地降低了水質,使其很難達到娛樂用水、城市用水及工農業用水的標準,使水體的可用率(養殖,飲用,景觀等)大大下降。其主要危害有以下四個方面:
(1)水體變色、變濁、變臭,影響水景觀
池塘的水體交換能力比較差,污水從進入到流出停留的時間比較長,隨著時間的增長,大量污染物質逐步積聚在池塘水體之內,從而使得水體污染程度增加,水質發生根本性變化,水體懸浮物增加,水色變黑或變綠,懸浮物增加,還有可能散發刺激性氣體。水質的根本性變差對水域景觀是個很大的威脅,影響周邊居民的身心健康。
(2)藻類大量繁殖,溶解氧急劇變化,導致魚類等其他水生生物的大量死亡
富營養化嚴重到一定程度時,水體會爆發“水華”,浮游植物尤其是藍綠等藻類的迅速、過度繁殖,由於水體表層密集藻類,使得水體的透明度降低。好氧細菌分解有機物與浮游植物的屍體需要消耗大量溶解氧,造成水體中溶解氧嚴重不足,但是水面浮游植物的光合作用造成局部溶解氧的過飽和。水體溶解氧不足或者過飽和,對水生動物是有害的,例如對魚類來說會產生缺氧死亡或者氣泡病。而深層由於表層藻類密集陽光難以穿透到,影響深層水體的光合作用和氧氣的釋放,限制沉水植物的生長;同時,藻類死亡沉積水底,其腐爛分解過程也消耗大量溶解氧。富營養化水體深層往往處於缺氧狀態,造成水生動物大量死亡。同時,厭氧菌的代謝產物對水草根系有毒害作用。富營養水體底層在厭氧條件下散發一些有害氣體,常見有硫醇、吲哚、胺類等,也會嚴重威脅水體食物鏈,導致水生動物的死亡甚至滅絕。
(3)影響人體健康富
營養化水體中藍藻水華的暴發,藍藻中微囊藻以及其他產毒的淡水藻會產生藻毒素,直接威脅到水生動物甚至人類的健康。有些水生動物,特別是貝類,攝取有毒的浮游植物,在體內積聚一些藻毒素,人類食用之後會引發中毒,例如雙鞭毛藻分泌的毒素屬於神經毒素,進人人體會導致神經錯亂甚至死亡。富營養化水中含有亞硝酸鹽和硝酸鹽,人畜長期飲用這些物質含量超過一定標準的水,將誘發頭暈、噁心、神志不清甚至中毒致病,長時間飲用會導致肝癌和肺癌發病率升高。
(4)破壞水體生態系統
水體在正常情況下是一個平衡的生態系統,水體富營養化常導致水生生態系統紊亂,水生生物種類減少,多樣性受到破壞。例如藻類大量繁殖,擠壓其他水生動植物的生存空間,導致其死亡;隨著優勢藻的出現,也會抑制其他藻種的繁殖,破壞水生態系統。富營養化過程包含一系列生物、化學和物理變化過程,其實質是由於營養物質輸入輸出的失衡,造成水生態系統中物種分布的平衡被打破,導致優勢物種瘋長,從而進一步破壞系統的能量流動和物質流動,致使整個生態系統逐步走向消亡。