本发明涉及环境保护， 具体的说是一种利用硝酸和甲酸治理水体富营 养化的方 法。 背景技术

由于流域污染和水产养殖不当， 以滇池、太湖和巢湖为代表， 我国的大大小小的 湖泊、 水库和池塘， 很多已经处于富营养化状态。 许多城市的景观水体也不例外。 水 体富营养化引起的蓝藻周期性爆发导致水质变 坏，威胁水产养殖和饮用水安全， 降低 其周边生态环境质量。

为了控制蓝藻爆发，至少要把水体中藻类生长 所需要的氮或磷控制在一定浓度之 下。水体中氮的含量一般远高于磷的含量，而 且，当氮素成为藻类生长的限制因子时， 一些藻类可以通过生物固氮途径获取氮素。因 此，为了控制富营养化水体的蓝藻爆发， 控制水体中磷的含量要比控制水体中的氮的含 量应更有效。不过， 藻类生长所需要的 磷， 除来自外源输入外， 也可以来自水体中磷的内源释放。 因此， 对一些磷内源释放 严重的富营养水体， 不但要控制外源磷的输入， 还要控制水体中磷的内源释放， 方可 有效控制蓝藻的爆发。

富营养化水体中磷的内源释放主要受控于三个 环节，即沉积物内的磷的转化与迁 移、 水-沉积物界面磷的交换、 上覆水中磷的循环利用。 加快上覆水中磷的沉降并降 低水 -沉积物界面磷的交换是控制富营养化水体中� �的内源释放的关键。

在治理水体富营养化的已有措施中，加快水体 交换可降低富营养化水体中磷的含 量， 但此类操作在很多实际情况下不可行； 疏浚可降低表层沉积物磷的释放， 但实施 成本昂贵； 使用硝酸钙和铁、铝的化合物可增强沉积物对 磷的吸附能力， 但治理效果 的可靠性不高。 发明内容

本发明目的在于提供一个利用硝酸和甲酸治理 水体富营养化的方法。

为实现上述目的， 本发明采用的方法为：

针对水体富营养化及其引起的蓝藻周期性爆发 问题， 向水体交换缓慢、外源磷输 入被有效控制但内源磷污染严重的富营养化水 体中添加硝酸和甲酸和 /或向该水体的 10-50 c m沉积物界面内添加硝酸， 改善水体-沉积物界面的氧化还原状况， 降低水体 中磷的含量和沉积物磷的释放强度，继而降低 蓝藻爆发的强度与频度并最终消除蓝藻 爆发的产生条件。

所述水体中添加硝酸添后， 水体的硝酸根浓度为 0.25-5 mM; 添加甲酸后， 水 体的甲酸根浓度为 0-5 mM; 甲酸与硝酸的摩尔比为 0-5; 硝酸和甲酸的添加量与比 例由水体的 pH和 COD决定。 加酸处理暂时性降低被处理水体的 pH， 弱化蓝藻的 生长优势， 改善水-沉积物界面的氧化还原状况， 降低水体中异味物质的形成与释放， 增强表层沉积物磷的稳定性。

向所述水体添加硝酸和甲酸的时期首选藻类生 长缓慢的低温季节，其次是藻类生 长适宜的前期， 最后是蓝藻爆发前期和蓝藻爆发时期。

所述水体中添加硝酸和甲酸时期为藻类生长缓 慢的低温季节时，添加的硝酸和甲 酸使水体的 pH在光照条件下的平均值在 8.0以下， 硝酸根的浓度为 0.25-5 mM。

所述水体中添加硝酸和甲酸的时期为适宜蓝藻 生长的前期时，添加的硝酸和甲酸 使水体的 pH在光照条件下的平均值在 7.3以下， 硝酸根的浓度为 0.25-5 mM。

所述水体中添加硝酸和甲酸的时期为蓝藻爆发 前期时， 即叶绿体 （ 的浓度为 20-50 mg/m ³ ， 添加硝酸和甲酸使水体的 pH在光照条件下的平均值在 7.0以下， 硝 酸根的浓度为 0.25-5 mM;

所述水体中添加硝酸和甲酸的时期为蓝藻爆发 期间时， 即叶绿体 （ 的浓度超过 50 mg/m ³ ， 添加的硝酸和甲酸使水体的 pH在光照条件下的平均值在 6.7以下， 硝 酸根的浓度为 0.25-5 mM。

所述水体的 10-50 c m 沉积物界面内添加硝酸的优选时期是秋春之间 的蓝藻非 爆发时期， 添加硝酸后， 0-50 c m沉积物硝酸根的平均浓度为 10-100 mM。 添加的 硝酸在沉积物内扩散， 使沉积物内形成不同的 pH微区。 在微生物活动适宜的 pH微 区内微生物活动强烈， 有机质降解加快， 改善水-沉积物界面的氧化还原状况， 增强 表层沉积物磷的稳定性。

本发明所具有的优点：

1. 本发明向水体添加硝酸和甲酸， 实施方便， 成效多重， 在弱化蓝藻生长优势 的同时， 改善水-沉积物界面的氧化还原状况， 降低磷的内源释放和异味物质的形成 与释放。

2. 本发明采用水体加酸处理引起的水体 pH下降不是一个长期现象， 当甲酸和 硝酸根被转化、 藻类不再过度生长时， 水体的 pH将维持在 7附近。

3. 本发明在 10-50 c m的沉积物界面内的添加硝酸处理， 待硝酸根被转化后， 基本上不改变沉积物的 pH环境， 却强化沉积物有机质的降解， 改善水 -沉积物界面 氧化还原状况。

4.本发明向水体加酸处理和沉积物内加酸处理, 可依据水体富营养化程度和治理 的不同阶段组合实施， 即使对那些表层沉积物内有机质含量很高的重 度富营养化水 体， 也可在较短的时间内完成治理。 具体实施方式

实施例 1

于直径 5 c m、 高 200c m的透明有机玻璃柱内， 底部为 0-20 c m的太湖梅梁湾 表层沉积物， 上覆深 160 c m的水。 上覆水的 pH为 8.9， N +-N和 N0 ₃ _N、 水溶 P和 C OD的含量分别为 1.0、1.0、0.2和 23.8 mg/I^十绿体 α的浓度为 18.7 mg/m ³ 。

在第一组处理中，向上覆水中添加 1.2 mM硝酸和 0.3 mM甲酸后， pH小于 6.5; 在第二组处理中， 在沉积物的 10 c m深度处注射 1 N硝酸， 使 0-20 c m沉积 物中硝酸根的平均浓度为 30 mM;

在第三组处理中， 向上覆水中添加 1.2 mM硝酸和 0.3 mM甲酸外， 还在其沉积 物的 10 c m 深度处注射 1 N硝酸， 使 0-20 c m沉积物中硝酸根的平均浓度为 30 mM; 第四组处理不添加硝酸和甲酸， 作为对照。

这四组处理首先在 6-14度条件下培养， 0-140 c m深度的上覆水每天接受光照 13 h， 光照强度从高到低在 1400和 800 lux之间变化。 70天后， 在 24-26度条件下 培养， 光照强度从高到低在 2600和 2000 lux之间变化。 28天后， 对照、 第一、 第 二和第三组处理水体中叶绿体 α的浓度分别为 283、 37、 98和 14 mg/m ³ 。 同对照 处理相比， 第一、 第二和第三组处理水体中叶绿体 α的浓度分别降低 87%、 65%和 95%。

因此， 向上覆水中或沉积物内的加酸处理， 均有效控制了水中藻类的生长； 同时 向上覆水中和沉积物内进行加酸处理， 更加显著地降低水中藻类的生长。

实施例 2

对于受蓝藻周期性爆发影响、水体交换缓慢、 外源磷输入被有效控制但内源磷污 染严重的富营养化水体， 如因富营养化严重而失去应用价值的饮用水水 体、养殖水体 和景观水体， 向水体中添加硝酸和甲酸降低水体的 ρΗ， 使水体的 pH在光照条件下 的平均值在 8.0 以下， 改善水-沉积物界面的氧化还原状况， 减少蓝藻水华的产生和 异味物质的形成与释放； 继而改善水体-沉积物界面的氧化还原状况， 降低蓝藻爆发 的强度和频道并最终消除蓝藻爆发。

向被处理水体添加硝酸和甲酸的时期分别可为 ：

藻类生长缓慢的低温季节，在藻类生长缓慢的 低温季节，添加硝酸和甲酸使水体 的 pH在光照条件下的平均值不高于 8.0， 硝酸根浓度为 0.25-5 mM;

或是藻类生长适宜的前期， 在藻类生长适宜前期， 添加硝酸和甲酸使水体的 pH 在光照条件下的平均值不高于 7.3， 硝酸根浓度为 0.25-5 mM;

或蓝藻爆发前期或蓝藻爆发时期， 在蓝藻爆发前期， 即叶绿体 a的浓度在 20-50 mg/m ³ 之间，添加硝酸和甲酸使水体的 pH在光照条件下的平均值不高于 7.0，硝酸 根浓度为 0.25-5 mM;

在蓝藻爆发时期， 即叶绿体 a的浓度高于 50 mg/m ³ ，添加硝酸和甲酸使水体的 pH在光照条件下的平均值不高于 6.7， 硝酸根浓度为 0.25-5 mM。

添加硝酸和甲酸改变被处理水体的 pH和硝酸根的浓度， 弱化蓝藻的生长优势， 改善水-沉积物界面的氧化还原状况， 增强表层沉积物磷的稳定性。

治理期间有意降低水体交换速率，依据表层沉 积物可降解有机质富集程度和加酸 时期， 每年加酸处理一到三次， 治理周期 1-6年。 在治理周期的前期 （甲酸需要使用 时）， 不要向被处理水体中投放鱼类； 在治理周期的后期（甲酸不必使用时）， 适量投 放鱼类。

实施例 3

对于受蓝藻周期性爆发影响、水体交换缓慢、 外源磷输入被有效控制但内源磷污 染严重的富营养化水体， 如因富营养化严重而失去应用价值的饮用水水 体、养殖水体 和景观水体， 向其 10-50 c m的沉积物界面内添加硝酸， 沉积物内添加的硝酸改善水 -沉积物界面的氧化还原状况， 降低水体中异味物质的形成与释放， 增强沉积物磷的 稳定性。 继而改善水体-沉积物界面的氧化还原状况， 降低蓝藻爆发的强度并消除蓝 藻爆发。

向沉积物内添加硝酸的时期：秋春之间的蓝藻 非爆发时期为佳。添加硝酸后， 0-50 c m 沉积物内硝酸根的平均浓度为 10-100 mM。 添加的硝酸在沉积物内扩散， 使沉 积物内形成不同的 pH微区。 在微生物活动适宜的 pH微区内， 微生物活动强烈， 加 快有机质的降解， 改善水-沉积物界面的氧化还原状况， 增强表层沉积物磷的稳定性。

为縮短治理周期，特别是当被处理水体的表层 沉积物内可降解有机质含量高很高 时， 在向被处理水体中添加硝酸和甲酸的同时， 向其 10-50 c m的沉积物界面内添加 硝酸， 加快改善水-表层沉积物的氧化还原状况， 强化表层沉积物磷的稳定性。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发 明的实施方式并不受上述实施例的 限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与 原理下所作的改变、修饰、替代、组合、 简化， 均应为等效的置换方式， 都包含在本发明的保护范围之内。