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现在笔者注意到一些问题是,人们试图通过控制水体富营养化角度,基于对藻类繁殖爆发所需要的N、P化学元素生化需求及其比例关系出发,来演绎反推污水厂的排放标准;基于排放标准前提下,同时有人建议N优先控制;也有专家建议P优先控制;当然还有人对双重控制据理力争。实际上,如果暂时撇开这些选择项,关于水体富营养化控制措施的选择,笔者提醒需要考虑以下几方面的问题:
一是根据现有的权威的数据资料看,构成我们国家水体富营养化的N、P的首要来源,不在城镇集中式污水厂,而在于农业化肥的使用、地表径流、畜牧养殖、CSO、初期未收集处理的雨水等,市政污水排放的占比很有限,根据国内外的统计资料,集中式城镇污水厂排放的N、P总量占受纳水体所接纳N/P总量的1/10-1/3。因此,在上述主要面源污染源没有得到很好控制的情况下,污水厂就算实现N、P的零排放,也无法彻底解决湖泊的“水华”问题。因为解决湖泊富营养化首要病根真的不在污水厂。(见文献Total Nitrogen Concentrations in Surface Water of TypicalAgro- and Forest Ecosystems in China, 2004-2009,Zhiwei Xu, Xinyu Zhang.2014. PLOS ONE)。
二是根据美国湖泊富营养化权威机构最新的研究资料表明,即使在极低的P存续的情况下,要是有高浓度的TDN,一些P限制型的藻类也会爆发,美国2011-2012年,印第安河泻湖在这种P限制型的情况下就空前爆发了“有害藻水华”主要的种类有Resultor sp.、Aureoumbralagunensis等(见文献:Brian E. Lapointe *,Laura W. Herren, Evidence of sewage-driven eutrophication and harmful algalblooms in Florida’s Indian River Lagoon,B.E. Lapointe et al. / Harmful Algae 43 (2015) 82-102)。
三是目前中国湖泊的水体中P的本底浓度已经较高,很多水体P的浓度已经超过了藻类爆发的阈值,根据中科院南京地理与湖泊研究所与美国北卡罗来纳大学联合研究小组2014年发表在国际权威学术期刊Environmental Science& Technology的文章《Determining CriticalNutrient Thresholds Needed to Control Harmful Cyanobacterial Blooms inEutrophic Lake Taihu, China》,此文通过系统性研究确定了太湖控制蓝藻爆发的TN、TP的阈值分别为0.8mg/L与0.05mg/L,此数值水平与国际上公认的TN(0.50-1.2 mg/L、TP(0.03-0.10mg/L)水平相近(见V.H. Smith a, G.D.Tilman. Eutrophication: impacts of excess nutrient inputs on freshwater, marine,and terrestrial ecosystems. Environmental Pollution 100 (1999) 179±196)。该文章强调了同步N、P双指标控制的必要性。其实,N、P指标到底是优先选择性控制还是同步控制,行业争论很多,来自市政污水处理行业也有不同的意见;但是湖泊富营养化领域的最新权威性研究结果,几乎无一例外地强调了双指标控制的必要性。
美国EPA2015年2月发布了《Preventing Eutrophication: Scientific Support for Dual NutrientCriteria》一文,强调了对于防控富营养化:营养盐采用N、P双指标控制的必要性及科学依据。这与近两年的国际上的研究结果基本一致。强调了“Controlling only P may not effectively prevent the occurrence ofharmful algal blooms in freshwaters.”(只进行P的控制可能无法有效预防淡水水体有害藻类的发生),因为实践证明,在富N/贫P环境下,一样会发生大规模的藻类爆发。
笔者也与国内湖泊富营养化研究领域的权威专家进行了交流。关于优先控磷还是氮磷同时控制问题,是因湖泊而异的。对于北美和加拿大的湖泊,因为他们污染的本底不高,內源负荷较低,因此采取控磷措施后,可以很快降低湖內的磷水平,从而达到控制藻类生物量的目的。而对于我国发生蓝藻水华的湖泊,尤其是几个长江中下游的浅水湖泊,污染比都较重,湖内具有比较高的內源磷负荷,因此单独采取磷控制措施,很难在短期内降低湖内磷水平,也就很难控制蓝藻水华的发生。
像中科院南京地理湖泊研究所在太湖的长期研究发现,在夏季蓝藻大量生长的季节,无机磷浓度经常是升高的,反应出內源磷的释放作用。然而对于氮,从有记录数据开始到现在,在夏季浓度一直是相对比较低的,主要的原因是夏季藻类吸收及之后的反硝化作用,将氮去除了,因此如果我们能采取控氮措施,氮浓度将很快因为反硝化作用而降到很低,进而限制藻类的大量生长。当然,我们也担心控氮是否会引起固氮藻的大量生长,但最近做的一些研究发现,低氮会诱发固氮藻的发生也不是普遍的规律,也是因湖而异的。
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