新研究顯示污水處理前後 元素比例失衡影響水環境

科技日報訊 (記者陳曦 通訊員張華)湖泊富營養化和有害藻華頻繁暴發，成為當前全球範圍面臨的重大水環境問題。其原因是人為活動加劇造成的氮、磷向水體過量輸入，並在氣候變暖等因素誘導下愈發難以控制。氮和磷作為兩種最重要的生命必須營養元素，在湖泊藻類生長和爆發中所起的作用並不相同。

近期，由天津大學童銀棟團隊聯合多家國內外知名研究機構開展的一項研究結果表明，城鎮污水處理設施的大規模建設是造成湖泊中藻類氮、磷“膳食失衡”的重要因素之一。該項研究成果“污水處理設施快速提升導致人口稠密地區湖泊氮磷計量失衡”近日在國際著名學術刊物《美國國家科學院院刊》發表。

據介紹，掌握湖泊氮磷平衡長期演變規律是明確湖泊營養狀態變化、預測有害藻華暴發的前提，也是制定未來湖泊營養物管控目標的基礎。童銀棟團隊調查了我國46個主要湖泊營養狀態歷史變化特徵發現，從近十年變化趨勢看，我國東部地區部分湖泊已經開始出現了貧營養化特徵，表現為湖泊磷濃度迅速下降、氮濃度基本穩定，而氮磷元素計量比則迅速上升，這種變化可能是導致湖泊中非固氮類藍藻獲得競爭性優勢的重要因素。

童銀棟介紹，為了解釋這一現象，研究團隊將物質流分析和流域傳輸模型耦合，估算了入湖氮磷通量變化特徵，並發現從2005年以來，我國湖泊營養物輸入量已經實現從“普遍增加”到“局部下降”的轉變、城市生活源排放量下降顯著(尤其是在東部湖區)。

研究還發現，部分人為排放源中氮元素相對於磷元素開始出現過剩、氮磷元素計量比嚴重失衡：尤其在城市生活污水排放中，由於氮、磷在污水處理去除效率差異導致出水中氮磷元素比相比十年前增加近2倍。

這一研究成果表明，符合水生態需求城市污水處理設施建設不僅應該考慮除氮、除磷功能，同時應該警惕污水處理前後元素比例失衡對水生態環境的影響。該項研究可以為制定符合水生態需求的城市污水處理排放標準提供重要的參考依據。