富营养化：过程，原因，后果，解决方案 - 环境 - 2025

该富营养化是一种营养过剩促成的水体，造成藻类，蓝藻和水生植物的人口爆炸。反过来，这种现象会导致水中溶解氧的减少，从而影响水下生物。

由于淹没的藻类和植物的光合作用降低，溶解氧减少。发生这种情况的原因既有由于表层植物增殖引起的阳光阻挡，也有这些种群较高的耗氧率。

富营养化导致藻类积累。

当水体的大小或流量减少或自然降雨带给水体营养负荷时，由于自然原因会发生富营养化。但是，在大多数情况下，富营养化是由人为（人类）原因引起的。

富营养化问题在世界范围内日益严重，世界上一半以上的湖泊在一定程度上遭受着富营养化的困扰。同样，由于这种现象的发生，死区在海洋中扩散，确认了其中700多个死区。

的过程

富营养化始于对水中贡献异常数量的营养素，尤其是氮（N）和磷（P）。这些贡献既可以来自自然资源，也可以来自人类（人类）资源，但是无论如何，它们都是生态失衡的产物和原因。

最喜欢的生物

植物生长必需营养素的大量摄入有利于入侵水生植物和藻类的发展。它既可以是浮游植物，也可以是大型藻类，并且还会发生蓝细菌的增殖。

富营养化导致藻类增殖。资料来源：Felix Andrews（Floybix）

这些生物具有很高的繁殖率并且正在快速生长，因此具有足够的营养，它们具有竞争优势。它们在水体的表面上生长，并覆盖整个表面。

灯

覆盖表面的浮游藻类和水生植物可防止阳光穿透到水的下层。因此，淹没的藻类和植物无法进行光合作用并开始死亡。

溶解氧

植物群的这种表面增殖对水下光合作用的阻碍也暗示着水中溶解氧的减少。另外，由于表面植物团块的阻塞，其他溶解氧的来源，例如与大气的交换受到限制。

需氧量

在地表以下，分解生物，尤其是细菌和古细菌的活性增加。这意味着对溶解氧的需求增加了，减少了。

分解活性的增加是由于表面种群爆炸而增加了有机物供应的结果。水下生物死亡的增加也有影响。

有机物的内部贡献和受污染废水的外部贡献需要更多的氧气以实现其生化稳定（生化需氧量）。当缺氧时，半分解的有机物积聚，整个生态系统陷入危机，生命消失。

原因

富营养化是由于营养供应高于生态系统通常的平衡造成的。尽管前者很少见，但这可以通过自然和人为原因发生。

- 自然原因

在海上

深层的冷水流通过从海床到地表（上升流）吸收养分，导致浮游植物种群爆发。同样，藻华或藻华是由有利于浮游植物生长的不同因素引起的自然现象。

在这样的有利条件下，会产生鞭毛藻和硅藻的异常增加。一些微藻是无害和有益的，而其他微藻是有毒的藻类，例如亚历山大藻的鞭毛藻。

这种毒性是由于微藻类排放的毒素如虎毒素，西瓜毒素和淋菌毒素所致。

在淡水中

沿河道的河流产生曲折或明显的曲线，有时保持隔离状态。这样便产生了马蹄泻湖，它们由雨水，径流或河水的周期性溢流供给。

在这些水库中，营养物质的浓度高于河流，因为没有流出物。因此，自然富营养化现象随着藻类和水生植物的繁殖而发生。

-人为原因

今天，富营养化的最重要原因是人类活动对水体的污染。尤其是未经适当处理的废水和来自农业的弥散性污染，这是全球最重要的问题。

化肥和农药

化肥由特殊配方的化合物组成，可为植物生长提供必要的营养。主要肥料配方包括氮（N），磷（P）和钾（K）。

富营养化。资料来源：F. lamiot（自己的作品）

在农业系统中，这些产品的应用效率低下，因此将近60％的水被径流水洗涤。这些养分最终流到诸如河流或最后的湖泊和海洋之类的水体中，由径流水输送。

城市污水

来自家庭，办公室和工厂的污水提供了大量促进富营养化的有机物和无机物。生活污水中含有大量有机物，如果不加以处理，它们会进入水体。

用于个人卫生，家庭和其他设施的肥皂和洗涤剂也包括磷酸盐和硝酸盐。

酸雨

工业将含有氮氧化物的气体排放到大气中。这些气体与水蒸气反应时，会产生酸沉淀并到达水体。

这些化合物是硝酸盐的额外来源，而硝酸盐是促进植物生长的主要营养物质之一。

全球暖化

全球温度的上升有利于富营养化，因为温暖的水域促进了藻类和水生植物的繁殖。另一方面，溶解氧的量与水温的升高成比例地降低。

- 影响因素

其他导致富营养化的因素包括缺乏水的流动性，深度较浅，流量低和水温高。水生生态系统中的水越少或更新速度越慢，则其达到养分饱和的速度就越快。

后果

富营养化是一个严重的问题，主要影响淡水生态系统，但它也发生在海洋生态系统中。在世界范围内，大约一半的湖泊都存在一定程度的富营养化，由于这一原因，许多河流以及沿海地区都有死角。

-生态系统中生命的消失

富营养化的主要后果是生态系统中生物多样性的减少，最后是水生生物的消失。在早期阶段，营养物质的过量促进了入侵生物的繁殖，这些入侵生物在这些条件下显示出快速的生长和繁殖。

波托马克河（美国）的富营养化。资料来源：Alexandr Trubetskoy

在一定程度上，这些物种取代了生态系统中其余物种，从而降低了它们的生物多样性。随着富营养化的进行，水下环境变得不利于生命，生物死亡。

这样，由于缺少氧气和光照，淹没的鱼，藻类和植物以及其他水生生物消失了。如果富营养化继续下去，最终的目的地是水生生物几乎完全消失。

有毒气体

厌氧细菌的活动产生有毒气体，例如硫化氢，导致水生生物大量死亡。

对整个地区的影响

影响范围扩展到陆地生态系统，因为依赖水体的生物也将灭亡或迁移。这既是由于食物来源的损失，又是由于水的饮用质量的下降。

-粮食产量减少

在富营养化地区，渔业产量随着捕鱼的减少而减少，因为首先受到影响的生物是鱼类。在河流和海洋的情况下，它们被迫离开该地区，而在湖泊中它们最终消失了。

-饮用水源的损失

饮用水必须符合质量条件，包括溶解氧水平，pH值以及不存在有机和无机杂质。当发生富营养化时，生态系统中的水会减少其溶解氧的含量，并积累大量的分解有机物。

这反过来对健康有害，并导致难闻的气味和颜色变化，与用作饮用水不兼容。水的pH值改变了，由于存在有机酸而变得更酸性。

健康状况

富营养化水体消耗非饮用水会影响公共卫生。另外，某些微藻类的增殖会为水和消耗水的生物贡献毒素。

同样，厌氧细菌的增加也会产生有毒气体，例如硫化氢和甲烷。

-旅游活动减少

水生生态系统是吸引游客的重要支柱，它为工作和当地发展提供了动力。这些好处受到富营养化的威胁，因为它会影响该地区的生物多样性和景观价值。

-经济损失

由于上述所有原因，富营养化在减少捕鱼，旅游收入和用水方面造成了巨大的经济损失。

解决方案

必须从预防这种现象和对其进行补救的角度来寻求富营养化问题的解决方案。

-预防

防止富营养化的起点是公民对其富营养化的存在，原因和后果的认识。这样，公民可以游说采取必要措施。

避免水污染

解决由于人为原因引起的富营养化问题的基本方法是减少水污染。为此，有必要在将其排入水体之前对生活和工业污水进行适当的处​​理。

还必须控制其他间接水污染源，例如产生酸雨的气体排放。

新的农业和畜牧业模式

农牧业活动造成的水污染是分散的，也就是说，污染源无法准确识别。这样，解决这些活动造成的污染物贡献问题的办法就是改变技术生产方案。

要求农业使用较少的投入，特别是化肥和除草剂，这些化合物会向水中贡献亚硝酸盐和磷酸盐。因此，就生态系统的贡献而言，诸如水培等养分封闭循环的农业系统污染程度较小。

还需要注意动物生产系统中有机废物的管理，污水的收集和处理。

-补救

一旦水体富营养化过程开始，有几种替代方法可以解决该问题。

蔬菜块的提取

考虑到漂浮的水生植物（如番泻科（Lennaceae），博拉（Eichhornia crassipes）或其他）的繁殖，实施收集计划是可行的。这包括使用拖动的玛雅人从水体中大量去除植物。

净水

在严重污染的情况下，水可以通过从水体循环到处理厂进行净化处理。

生物防治

有些生物消耗藻类和水生植物，并富营养化。已经使用了异养放牧的原生生物，也就是说，它们消耗微藻来减少富营养化中繁殖的种群。

同样，真菌Cercospora piaropi已被用来防治凤眼莲（Eichhornia crassipes），这是一种漂浮的被子植物，在富营养化条件下繁殖。

化学控制

导致微藻的絮凝和沉淀是一种替代方法，尤其是在有毒藻华的情况下。这可以通过添加产品（例如次氯酸钠（NaOCl），粘土（高岭石））或组合（例如聚氯化铝和膨润土）来实现。这些产品吸引并粘附微藻，形成絮状物或团块，然后沉淀到底部。

富营养化地区的例子

里海富营养化。资料来源：NASA / GSFC MODIS快速响应团队Jeff Schmaltz

-海洋死区或区域

联合国环境规划署指出，世界海洋中有700多个死区。这些死区是由于富营养化导致溶解氧浓度低而导致的，它们的估计面积大于240,000km²。

墨西哥湾死区

世界上最广泛的海洋死区之一是墨西哥湾的所谓死区。超过20,700平方公里的海洋面临着严重的富营养化问题，随着浮游巨藻和微藻的繁殖。

该地区富营养化的主要原因是密西西比河的污染水域，其海湾位于墨西哥湾。密西西比州贯穿北美大部分农业地区，是一个农业污染物负荷很高的集水盆地。

-黑海

自1970年代以来，据报道在欧洲和亚洲之间的内陆海域藻类大量繁殖。这导致浅水物种的数量下降。

根据欧洲环境局的信息，由于藻类的活动，每年夏天都会发生缺氧和缺氧现象。所有这些归因于该海盆中农业和工业活动提供的养分富营养化。

对富营养化的敏感性

作为内海，唯一间接的海洋连接是博斯普鲁斯海峡，水域的更新非常缓慢。加上进水池的高污染水平，使其特别容易富营养化。

实际上，从1960年到1992年，硝酸盐和磷酸盐的平均浓度增加了18倍。污染物的最大贡献来自多瑙河，第聂伯河和第聂斯特河河流域。

-瓦伦西亚湖

该湖也称为Los Tacariguas湖，位于委内瑞拉北部中心，面积344km²。它形成了一个3140平方公里的内吸盆地，即封闭的。它的许多支流穿过该国中部的城市，如瓦伦西亚和马拉凯，人口众多，工业区众多。

巴伦西亚湖盆地（委内瑞拉）。资料来源：Fev

大部分城市和工业废水未经适当处理就排入河流，并转化为排水渠。这导致数十年来累积了大量污染物，包括有机和无机养分。

自1974年以来，湖中的氮浓度增加了一倍，磷增加了两倍。氮含量高于146％，磷含量高于250％。所有这些都导致了广泛的富营养化现象，目前该现象已得到很好的发展。

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