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湖泊水体中氨氮浓度变化趋势及其对生态环境的影响分析

作者

蔡柳燕 徐海曼 傅绿波 夏凯莉

浙江甬信检测技术有限公司 浙江省宁波市 315000

引言

近些年来,在工业化、城市化进程不断加速,以及农业活动持续扩张的情况下,湖泊水体当中的氨氮污染问题愈发凸显,逐步成为对湖泊生态可持续发展起到制约作用的关键因素之一。而且,氨氮浓度的变化,不但体现出了湖泊水体的污染程度,也给湖泊生态系统的结构与功能带来了深远的影响。深入地对氨氮浓度的变化趋向、污染实际状况以及其针对湖泊生态环境的影响机制展开探讨,并提出行之有效的治理策略,这对于维护湖泊生态系统的健康,以及推动其可持续发展,是具有重大意义的。

一、湖泊水体氨氮浓度变化趋势及现状

在全球工业化加速、城市化水平不断提升的背景下,湖泊水体的氨氮污染问题日益突出。氨氮作为水体富营养化的关键指标,其浓度变化不仅反映湖泊污染程度,还直接关乎湖泊生态系统的健康状况。近年来,大量国内外研究监测分析发现,不同湖泊氨氮浓度差异显著,这与湖泊地理位置、流域特征、污染源类型以及水体自净能力密切相关。自然状态下,湖泊氨氮主要源于生物残体分解和土壤淋溶,但随着人类活动加剧,氨氮输入途径与输入量发生了巨大改变 。

就湖泊氨氮的主要来源而言,工业废水、生活污水以及农业面源污染当属其中。在工业生产当中,像化工、制药等行业所排放的废水中,氨氮的含量是比较高的,而那些未经处理或者处理不达标的废水,若是直接被排入湖泊的话,便会致使氨氮的浓度急剧上升。生活污水的排放,其情况同样是不容被忽视的,随着城市化进程的加快,大量的生活污水在未经充分处理的情况下,就进入到水体之中,其中的氨氮也就成为了湖泊水体的重要污染源之一。农业面源污染,同样也是致使湖泊氨氮浓度升高的一个重要因素。

由于化肥的过量使用,以及畜禽养殖废弃物的不合理处置,从而使得大量的氨氮通过地表径流以及地下渗漏的方式,进入到湖泊水体之中。湖泊氨氮浓度的变化,是呈现出阶段性特征的。在早期的时候,人类活动的增加,导致了氨氮浓度的上升,不过湖泊的自净能力尚且还能够应对。伴随着污染负荷的累积,当自净能力被突破之后,氨氮的浓度便会快速上升,并且达到峰值。在近年来,由于环保意识的增强,以及治理措施的实施,使得部分湖泊的氨氮浓度有所下降,然而整体的形势依然是严峻的,部分湖泊的生态系统受到了严重的损害,其恢复的难度是很大的。

二、氨氮污染对湖泊生态环境的影响分析

就水体富营养化而言,氨氮乃是其中颇为重要的前体物质,且其若过量存在,便会引发一连串的生态问题,而这便会在水质的恶化方面有所体现。高浓度的氨氮会致使水体溶解氧出现降低的情况,缘由在于氨氮于水体中的氧化进程会将大量溶解氧予以消耗,由此使得水体处于一种缺氧的状态。这般缺氧的环境,对于水生生物的生存着实构成了极为严重的威胁,特别是像那些对溶解氧颇为敏感的生物,诸如鱼类以及部分底栖生物,很可能致使它们大量死亡,进而对湖泊生态系统的平衡造成破坏。氨氮污染对水生植物的生长也会带来负面的影响。

氨氮浓度过高时,水生植物的光合作用和呼吸作用会被抑制,影响其正常生理代谢。且氨氮会改变水体酸碱平衡,使 pH 值升高,恶化水生植物生长环境,限制其分布与生长。水生植物在湖泊生态系统中至关重要,既是初级生产者,为其他生物提供食物和栖息地,又能通过光合作用吸收二氧化碳、释放氧气,维持生态平衡,氨氮污染影响水生植物,进而波及整个湖泊生态系统。对水生动物而言,氨氮毒性显著,其以离子态和非离子态存在,非离子态氨氮毒性高,会扰乱水生动物生理功能,影响其生长、繁殖和生存。

对于鱼类鳃组织而言,氨氮具有强烈的刺激性,比如说,会致使鳃丝出现肿胀、出血的情况,由此进一步影响呼吸功能,最终导致其死亡。不仅如此,氨氮污染还会对水生动物的行为产生改变,像使得它们逃离污染区域这般,进而对其生存和繁殖造成影响,随之也会对湖泊生态系统的物种多样性以及生态结构引发连锁反应。从生态系统功能的角度来讲,氨氮污染会对湖泊的物质循环以及能量流动形成干扰,如同破坏生物与非生物因素间的平衡那样,对微生物活性起到抑制作用,妨碍有机物的分解,进而降低湖泊的自净能力。

三、氨氮污染治理策略与实践效果

在过程控制方面,生态工程技术的应用为氨氮污染治理提供了新的思路。人工湿地作为一种模拟自然湿地的生态处理系统,能够通过植物吸收、微生物降解和基质吸附等多重机制,有效削减水体中的氨氮含量。生态浮床技术也在湖泊氨氮污染治理中展现出良好的应用前景。生态浮床通过在水面上种植水生植物,不仅可以直接吸收水体中的氨氮,还能为微生物提供附着基质,促进微生物对氨氮的分解作用,同时还能改善湖泊的景观效果。在生态修复方面,恢复湖泊的水生植被和底栖生物群落是提升湖泊自净能力的重要途径。

过程控制中,生态工程技术为氨氮污染治理带来新思路。以人工湿地为例,这个模拟自然湿地的生态处理系统,借助植物吸收、微生物降解和基质吸附等机制,有效降低水体氨氮含量。生态浮床技术在湖泊氨氮治理中也前景良好,通过在水面种植水生植物,既能直接吸收氨氮,又为微生物提供附着基质,促进氨氮分解,还能美化湖泊景观。在生态修复方面,恢复湖泊水生植被与底栖生物群落,是提升湖泊自净能力的关键途径,对改善湖泊生态意义重大。

种植本土水生植物可恢复水生植被,它们能吸收水体氨氮,通过光合作用释放氧气,改善水体溶解氧,为其他生物创造良好生存条件。恢复底栖生物群落对氨氮污染治理意义重大,底栖生物通过摄食与分解,加速有机物分解,推动氨氮循环转化,提升湖泊生态功能。实践表明,综合运用源头削减、过程控制与生态修复策略,能显著改善湖泊氨氮污染状况。在经系统治理的湖泊中,氨氮浓度降低,水体透明度提高,水生生物多样性增加,湖泊生态系统结构和功能得以有效恢复。

结语

氨氮浓度变化及其对湖泊生态环境的影响,作为当前水环境研究的重要课题,着实不容忽视。经由对氨氮浓度的变化趋势、污染现状以及其对湖泊生态系统多方面影响的分析,氨氮污染治理的紧迫性与重要性得以明确。凭借综合运用源头削减、过程控制与生态修复等治理策略,显著成效已然取得,进而为湖泊生态系统的恢复给予了有力的支持。

参考文献

[1] 刘俊峰, 陈晓宇. 湖泊水体氨氮污染现状与治理技术研究[J]. 环境科学与技术,2023,46(3):45-52

[2] 李思远, 王晓东. 氨氮浓度变化对湖泊生态系统的长期影响[J]. 生态学报,2024,44(5):123-135

[3] 张文博, 赵静. 基于案例分析的湖泊氨氮污染治理策略研究[J]. 水资源研究,2023,47(2):56-67