湖泊污染特征及修復(fù)技術(shù)
摘要 受人類活動(dòng)干擾，湖泊受到植物營(yíng)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(yíng)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。
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(kù)，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(huì)、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，觀光等。同時(shí)，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。湖泊可分為湖泊、人工湖泊（水庫(kù)）。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(guó)的快速，對(duì)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(duì)湖泊生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重的破壞。隨著我國(guó)社會(huì)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(guó)水資源綜合規(guī)劃評(píng)價(jià)成果，全國(guó)84個(gè)代表性湖泊營(yíng)養(yǎng)狀況評(píng)價(jià)結(jié)果表明：全年有44個(gè)湖泊呈富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，占評(píng)價(jià)湖泊總數(shù)的52.4%，其余湖泊均為中營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。湖泊保護(hù)與污染治理已成為我國(guó)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(shì)頭，但根據(jù)國(guó)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(shì)不容樂觀。
2 湖泊主要污染問題及特征
2.1富營(yíng)養(yǎng)化
導(dǎo)致湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的污染源、途徑非常多，包括城市生活污水、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(yíng)養(yǎng)化是湖泊污染最常出現(xiàn)的一種狀況。富營(yíng)養(yǎng)化是湖泊水體由于接納過多的氮、磷等植物營(yíng)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(gè)作用可降低重金屬的生物有效性。對(duì)于擾動(dòng)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(shí)，水體呈酸化狀態(tài)。
水體酸化，主要對(duì)水生生物造成危害，當(dāng)pH值小于5.5時(shí)，魚類生長(zhǎng)會(huì)受阻，甚至造成魚類生殖功能失調(diào)，繁殖停止。同時(shí)，還會(huì)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(yíng)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(yíng)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(guó)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(duì)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(duì)污染物的吸附作用，減少水動(dòng)力或生物擾動(dòng)，覆蓋層造成的無氧環(huán)境利于某些厭氧細(xì)菌對(duì)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(duì)環(huán)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(shí)覆蓋會(huì)增加底泥的量，使湖泊庫(kù)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(duì)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(zhǎng)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(shí)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(chǔ)蓄庫(kù)，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(shí)候，重新釋放進(jìn)入上覆水體。
湖泊是一個(gè)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。
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