2017年高考地理必考知識(shí)點(diǎn)：水體富營養(yǎng)化

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▲高考地理必考知識(shí)點(diǎn)：水體富營養(yǎng)化

水體富營養(yǎng)化指的是水體中N、P等營養(yǎng)鹽含量過多而引起的水質(zhì)污染現(xiàn)象。其實(shí)質(zhì)是由于營養(yǎng)鹽的輸入輸出失去平衡性，從而導(dǎo)致水生態(tài)系統(tǒng)物種分布失衡，單一物種瘋長，破壞了系統(tǒng)的物質(zhì)與能量的流動(dòng)，使整個(gè)水生態(tài)系統(tǒng)逐漸走向滅亡。是指在人類活動(dòng)的影響下，生物所需的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)大量進(jìn)入湖泊、河湖、海灣等緩流水體，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水質(zhì)惡化，魚類及其他生物大量死亡的現(xiàn)象。在自然條件下，湖泊也會(huì)從貧營養(yǎng)狀態(tài)過渡到富營養(yǎng)狀態(tài)，不過這種自然過程非常緩慢。而人為排放含營養(yǎng)物質(zhì)的工業(yè)廢水和生活污水所引起的水體富營養(yǎng)化則可以在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)。水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化現(xiàn)象時(shí)，浮游藻類大量繁殖，形成水華（淡水水體中藻類大量繁殖的一種自然生態(tài)現(xiàn)象）。因占優(yōu)勢的浮游藻類的顏色不同，水面往往呈現(xiàn)藍(lán)色、紅色、棕色、乳白色等。這種現(xiàn)象在海洋中則叫做赤潮或紅潮。

▲高考地理必考知識(shí)點(diǎn)：水體富營養(yǎng)化的危害

富營養(yǎng)化會(huì)影響水體的水質(zhì)，會(huì)造成水的透明度降低，使得陽光難以穿透水層，從而影響水中植物的光合作用，可能造成溶解氧的過飽和狀態(tài)。溶解氧的過飽和以及水中溶解氧少，都對(duì)水生動(dòng)物有害，造成魚類大量死亡。同時(shí)，因?yàn)樗w富營養(yǎng)化，水體表面生長著以藍(lán)藻、綠藻為優(yōu)勢種的大量水藻，形成一層“綠色浮渣”，致使底層堆積的有機(jī)物質(zhì)在厭氧條件分解產(chǎn)生的有害氣體和一些浮游生物產(chǎn)生的生物毒素也會(huì)傷害魚類。因富營養(yǎng)化水中含有硝酸鹽和亞硝酸鹽，人畜長期飲用這些物質(zhì)含量超過一定標(biāo)準(zhǔn)的水，也會(huì)中毒致病。

在形成“綠色浮渣”后，水下的藻類會(huì)因得不到陽光照射而呼吸水內(nèi)氧氣，不能進(jìn)行光合作用。水內(nèi)氧氣會(huì)逐漸減少，水內(nèi)生物也會(huì)因氧氣不足而死亡。死去的藻類和生物又會(huì)在水內(nèi)進(jìn)行氧化作用，這時(shí)水體也會(huì)變得很臭，水資源也會(huì)被污染的不可再用。

▲高考地理必考知識(shí)點(diǎn)：水體富營養(yǎng)化的來源

氮源

農(nóng)田徑流挾帶的大量氨氮和硝酸鹽氮進(jìn)入水體后，改變了其中原有的氮平衡，促進(jìn)某些適應(yīng)新條件的藻類種屬迅速增殖，覆蓋了大面積水面。例如我國南方水網(wǎng)地區(qū)一些湖叉河道中從農(nóng)田流入的大量的氮促進(jìn)了水花生、水葫蘆、水浮蓮、鴨草等浮水植物的大量繁殖，致使有些河段影響航運(yùn)。在這些水生植物死亡后，細(xì)菌將其分解，從而使其所在水體中增加了有機(jī)物，導(dǎo)致其進(jìn)一步耗氧，使大批魚類死亡。最近，美國的有關(guān)研究部門發(fā)現(xiàn)，含有尿素、氨氮為主要氮形態(tài)的生活污水和人畜糞便，排入水體后會(huì)使正常的氮循環(huán)變成“短路循環(huán)”，即尿素和氨氮的大量排入，破壞了正常的氮、磷比例，并且導(dǎo)致在這一水域生存的浮游植物群落完全改變，原來正常的浮游植物群落是由硅藻、鞭毛蟲和腰鞭蟲組成的，而這些種群幾乎完全被藍(lán)藻、紅藻和小的鞭毛蟲類所取代。

磷源

水體中的過量磷主要來源于肥料、農(nóng)業(yè)廢棄物和城市污水。據(jù)有關(guān)資料說明，在過去的15年內(nèi)地表水的磷酸鹽含量增加了25倍，在美國進(jìn)入水體的磷酸鹽有60%是來自城市污水。在城市污水中磷酸鹽的主要來源是洗滌劑，它除了引起水體富營養(yǎng)化以外，還使許多水體產(chǎn)生大量泡沫。水體中過量的磷一方面來自外來的工業(yè)廢水和生活污水。另方面還有其內(nèi)源作用，即水體中的底泥在還原狀態(tài)下會(huì)釋放磷酸鹽，從而增加磷的含量，特別是在一些因硝酸鹽引起的富營養(yǎng)化的湖泊中，由于城市污水的排入使之更加復(fù)雜化，會(huì)使該系統(tǒng)迅速惡化，即使停止加入磷酸鹽，問題也不會(huì)解決。這是因?yàn)槎嗄陙碓诘撞砍练e了大量的富含磷酸鹽的沉淀物，它由于不溶性的鐵鹽保護(hù)層作用通常是不會(huì)參與混合的。但是，當(dāng)?shù)讓铀趿康投幱谶€原狀態(tài)時(shí)(通常在夏季分層時(shí)出現(xiàn))，保護(hù)層消失，從而使磷酸鹽釋入水中所致。

▲高考地理必考知識(shí)點(diǎn)：水體富營養(yǎng)化的治理意義

（1）對(duì)富營養(yǎng)化河湖水體進(jìn)行治理修復(fù)，是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市景觀、生態(tài)環(huán)境建設(shè)的迫切需要，具有經(jīng)濟(jì)和環(huán)境雙重效益。

（2）明顯提高富營養(yǎng)化河湖水體的處理效果、大大縮短治理周期、有效降低處理成本。

（3）恢復(fù)水體使用功能，有效緩解我國水資源嚴(yán)重匱乏的問題。

（4）改善居民居住環(huán)境，提高人民生活質(zhì)量。

▲高考地理必考知識(shí)點(diǎn)：水體富營養(yǎng)化的防治對(duì)策

富營養(yǎng)化的防治是水污染處理中最為復(fù)雜和困難的問題。這是因?yàn)椋孩傥廴驹吹膹?fù)雜性，導(dǎo)致水質(zhì)富營養(yǎng)化的氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)，既有天然源，又有人為源；既有外源性，又有內(nèi)源性。這就給控制污染源帶來了困難；②營養(yǎng)物質(zhì)去除的高難度，至今還沒有任何單一的生物學(xué)、化學(xué)和物理措施能夠徹底去除廢水的氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)。通常的二級(jí)生化處理方法只能去除30-50%的氮、磷。

1、控制外源性營養(yǎng)物質(zhì)輸入

絕大多數(shù)水體富營養(yǎng)化主要是外界輸入的營養(yǎng)物質(zhì)在水體中富集造成的。如果減少或者截?cái)嗤獠枯斎氲臓I養(yǎng)物質(zhì)，就使水體失去了營養(yǎng)物質(zhì)富集的可能性。為此，首先應(yīng)該著重減少或者截?cái)嗤獠繝I養(yǎng)物質(zhì)的輸入，控制外源性營養(yǎng)物質(zhì)，應(yīng)從控制人為污染源著手，應(yīng)準(zhǔn)確調(diào)查清楚排入水體營養(yǎng)物質(zhì)的主要排放源，監(jiān)測排入水體的廢水和污水中的氮、磷濃度，計(jì)算出年排放的氮、磷總量，為實(shí)施控制外源性營養(yǎng)物質(zhì)的措施提供可靠的科學(xué)依據(jù)。

2、減少內(nèi)源性營養(yǎng)物質(zhì)負(fù)荷

輸入到湖泊等水體的營養(yǎng)物質(zhì)在時(shí)空分布上是非常復(fù)雜的。氮、磷元素在水體中可能被水生生物吸收利用，或者以溶解性鹽類形式溶于水中，或者經(jīng)過復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)和生物作用而沉降，并在底泥中不斷積累，或者從底泥中釋放進(jìn)入水中。減少內(nèi)源性營養(yǎng)物負(fù)荷，有效地控制湖泊內(nèi)部磷富集，應(yīng)視不同情況，采用不同的方法。

▲高考地理必考知識(shí)點(diǎn)：水體富營養(yǎng)化的防治方法

1、工程性措施

包括挖掘底泥沉積物、進(jìn)行水體深層曝氣、注水沖稀以及在底泥表面敷設(shè)塑料等。挖掘底泥，可減少以至消除潛在性內(nèi)部污染源；深層曝氣，可定期或不定期采取人為湖底深層曝氣而補(bǔ)充氧，使水與底泥界面之間不出現(xiàn)厭氧層，經(jīng)常保持有氧狀態(tài)，有利于抑制底泥磷釋放。此外，在有條件的地方，用含磷和氮濃度低的水注入湖泊，可起到稀釋營養(yǎng)物質(zhì)濃度的作用。

2、化學(xué)方法

這是一類包括凝聚沉降和用化學(xué)藥劑殺藻的方法，例如有許多種陽離子可以使磷有效地從水溶液中沉淀出來，其中最有價(jià)值的是價(jià)格比較便宜的鐵、鋁和鈣，它們都能與磷酸鹽生成不溶性沉淀物而沉降下來。例如美國華盛頓州西部的長湖是一個(gè)富營養(yǎng)水體，1980年10月用向湖中投加鋁鹽的辦法來沉淀湖中的磷酸鹽。在投加鋁鹽后的第四年夏天，湖水中的磷濃度則由原來的65μg/L降到30μg/L，湖泊水質(zhì)有較明顯的改善。在化學(xué)法中，還有一種方法是用殺藻劑殺死藻類。這種方法適合于水華盈湖的水體。殺藻劑將藻殺死后，水藻腐爛分解仍舊會(huì)釋放出磷，因此，應(yīng)該將被殺死的藻類及時(shí)撈出，或者再投加適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)藥品，將藻類腐爛分解釋放出的磷酸鹽沉降。

3、生物性措施

利用水生生物吸收利用氮、磷元素進(jìn)行代謝活動(dòng)以去除水體中氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)的方法。目前，有些國家開始試驗(yàn)用大型水生植物污水處理系統(tǒng)凈化富營養(yǎng)化的水體。大型水生植物包括鳳眼蓮、蘆葦、狹葉香蒲、加拿大海羅地、多穗尾藻、麗藻、破銅錢等許多種類，可根據(jù)不同的氣候條件和污染物的性質(zhì)進(jìn)行適宜的選栽。水生植物凈化水體的特點(diǎn)是以大型水生植物為主體，植物和根區(qū)微生物共生，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，凈化污水。經(jīng)過植物直接吸收、微生物轉(zhuǎn)化、物理吸附和沉降作用除去氮、磷和懸浮顆粒，同時(shí)對(duì)重金屬分子也有降解效果。水生植物一般生長快，收割后經(jīng)處理可作為燃料、飼料，或經(jīng)發(fā)酵產(chǎn)生沼氣。這是目前國內(nèi)外治理湖泊水體富營養(yǎng)化的重要措施。

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