工業(yè)廢水污染物排放對河流生態(tài)環(huán)境的影響

河流是人類文明的搖籃，為人類提供飲用水源和交通便利。但是，在工業(yè)生產(chǎn)過程中，就會產(chǎn)生工業(yè)廢水，而每天至少有100噸工業(yè)廢水，流進(jìn)河流、湖泊、小溪，破壞河流生態(tài)環(huán)境。國外針對河流環(huán)境質(zhì)量，提出水質(zhì)評價指數(shù)、質(zhì)量指數(shù)法、綜合污染指數(shù)法等多種水質(zhì)評價方法，保護(hù)水環(huán)境。相較國外對水環(huán)境的研究，國內(nèi)學(xué)者積極引入國外的研究成果，提出水域質(zhì)量綜合指標(biāo)法、環(huán)境保護(hù)制度等水環(huán)境保護(hù)方法。為此設(shè)計工業(yè)廢水污染物排放對河流生態(tài)環(huán)境影響實驗，分析工業(yè)廢水污染物排放對河流生態(tài)環(huán)境存在的影響，進(jìn)而提出控制和處理河流生態(tài)環(huán)境影響的對策，為工業(yè)廢水污染物排放，造成的河流生態(tài)環(huán)境污染研究，提供研究思路。詳細(xì)分析過程如下。

1、資料與方法

1．1 實驗藥品

此次研究工業(yè)廢水污染物排放對河流生態(tài)環(huán)境影響實驗，需要制備工業(yè)廢水，采集河流水樣品。通過測定水樣品前后產(chǎn)生的變化，測定工業(yè)廢水，對采集到的河流水樣品造成的影響。因此，此次進(jìn)行工業(yè)廢水污染物排放，對河流生態(tài)環(huán)境的影響實驗，所準(zhǔn)備的化學(xué)試劑及其規(guī)格，如表1所示。

1．2 測試方法

在此次實驗準(zhǔn)備的實驗試劑基礎(chǔ)上，進(jìn)行工業(yè)廢水污染物排放對河流生態(tài)環(huán)境影響實驗。針對此次實驗采取的河流水樣品，測定水樣品中，氮磷濃度、水環(huán)境質(zhì)量等參數(shù)值，從而確定工業(yè)廢水污染物排放對河流生態(tài)環(huán)境影響。

采取某城市的工業(yè)廢水，分別倒入此次實驗采集的河流水樣品中，并將其靜置30天，每隔5天，采用時間控制器、掃描電子顯微鏡、單佛pH計、化學(xué)元素檢測儀等設(shè)備，測定一次摻入廢水的河流水樣，采集此次實驗，所需的河流水樣品參數(shù)并記錄。觀察河流水樣品氮磷濃度等兩個參數(shù)的變化；而河流水質(zhì)量，則每隔2天檢測一次，采用化學(xué)元素檢測儀設(shè)備，檢測鈣、鎂等元素質(zhì)量，判斷河流水樣品水質(zhì)硬度，并采用無菌生理鹽水和氯化鈉兩種試劑，檢測不同河流水質(zhì)量下的微生物變化，從而得出河流水質(zhì)量。判斷工業(yè)廢水，排放進(jìn)河流當(dāng)中時，對河流生態(tài)環(huán)境造成的影響。

當(dāng)實驗結(jié)束后，需要采用超聲清洗儀設(shè)備，對此次實驗所用的所有實驗器具，進(jìn)行清洗，并將實驗藥劑、器材整理、歸位。

1．3 采集河流樣品

此次采集河流水樣，將采集未被工業(yè)廢水污染，正常河流水質(zhì)的河流水樣品。采集河流水樣時，選擇高密度聚乙烯塑料瓶作為采樣容器。在采樣之前，采用超聲清洗儀對采樣容器進(jìn)行清洗，確定采樣器具清洗干凈后，采用電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，進(jìn)行風(fēng)干處理，確保采樣器中，不存在影響采樣水質(zhì)的物質(zhì)，影響此次實驗結(jié)果。在采樣過程中，需要讓采集的河流水樣，在自動采樣器中，蕩洗2～3次。采集水樣品時，采用時間控制器，控制河流水樣品采集時間，并計算水樣保存時間，避免水樣出現(xiàn)質(zhì)量問題，影響實驗檢測結(jié)果。采樣結(jié)束后，需要仔細(xì)檢查水樣采集結(jié)果，保證采集到的水樣，符合此次實驗的質(zhì)量要求。當(dāng)水樣存儲至采樣容器中時，需要對水樣采取簡單的保存工作。在此次實驗中，河流水樣中會存在一定的重金屬離子、微生物等，采用單佛pH計測定河流酸堿值，通過鹽酸和硫酸，控制水樣的PH值，保存水樣，并加入氨氮離子，抑制水樣出現(xiàn)氧化還原反應(yīng)。當(dāng)河流水樣運至實驗室時，需要對水樣質(zhì)量進(jìn)行檢測，確定水樣是否合格，當(dāng)水樣為合格品時，采用避光的方式，在0℃～4℃左右的溫度下，進(jìn)行保存。至此，完成河流水樣采集。

1．4 計算河流參數(shù)

完成河流水樣采集后，對河流水樣中的成分進(jìn)行分析，由于河流水受到工業(yè)廢水污染后，存在氮磷濃度增加現(xiàn)象，引起河流內(nèi)的藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水質(zhì)惡化，魚類及其他生物大量死亡的現(xiàn)象，導(dǎo)致河流出現(xiàn)富營養(yǎng)化現(xiàn)象，水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化現(xiàn)象時，浮游藻類大量繁殖，形成水華。因占優(yōu)勢的浮游藻類的顏色不同，水面往往呈現(xiàn)藍(lán)色、綠色、紅色、棕色、乳白色等，藻類在水體中占據(jù)的空間越來越大，使魚類活動的空間越來越小，不僅如此，藻類過度生長繁殖，將造成水中溶解氧的急劇變化，藻類的呼吸作用和死亡的藻類的分解作用消耗大量的氧，有可能在一定時間內(nèi)使水體處于嚴(yán)重缺氧狀態(tài)，嚴(yán)重影響魚類的生存。而且水體富營養(yǎng)化嚴(yán)重影響水體的利用，水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象一旦出現(xiàn)，水就不能被人畜直接利用。大量生物和有機(jī)物殘體沉積于水的底層，在缺氧情況下，被一些微生物分解，產(chǎn)生甲烷、硫化氫等有害氣體。富營養(yǎng)化的水體中還存在能使人畜中毒受害的亞硝酸鹽和硝酸鹽物質(zhì)。出現(xiàn)富營養(yǎng)化現(xiàn)象的水體，不僅影響水體的處理和利用，造成水生經(jīng)濟(jì)生物(如魚類)的損失，而且恢復(fù)水體的清潔需要相當(dāng)長的時間。

因此采用荻隆模型，計算河流富營養(yǎng)化過程中，產(chǎn)生的氮、磷元素濃度變化，判斷工業(yè)廢水對河流富營養(yǎng)化的影響。為此，設(shè)采集的河流水樣品中，氮、磷濃度(mg/L)為C；樣品體積氮、磷負(fù)荷量((g/m2)?a)為L；河流樣品氮、磷的滯留系數(shù)(1/a)為Ｒ；河流樣品水力沖刷系數(shù)(1/a)為κ；樣品體積水深(m)為H，則有:

根據(jù)式(1)，即可計算出河流水樣品中，氮、磷濃度，判斷兩種工業(yè)廢水，對河流水樣品富營養(yǎng)化的影響。

此次計算水環(huán)境質(zhì)量，即是計算采集到的河流樣品質(zhì)量，因此設(shè)河流水樣品水質(zhì)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)為S；第i種污染物監(jiān)測結(jié)果(mg/L)為ui；第i種污染物評價標(biāo)準(zhǔn)(mg/L)為fi；則有:

根據(jù)式(2)，即可判斷河流水樣品水質(zhì)量。

1．5 統(tǒng)計學(xué)處理

此次研究工業(yè)廢水污染物排放對河流生態(tài)環(huán)境影響實驗，采取河流樣品共計300份，有效實驗樣品，檢測數(shù)據(jù)結(jié)果212份，針對此次實驗的212份實驗檢測結(jié)果，采用Excel2007軟件將研究期內(nèi)檢測數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫，使用SPSS17.0軟件統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)結(jié)果，計量資料以(?x±s)表示，計數(shù)資料組間比較采用x2檢驗，P＜0.05為差異值具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2、實驗結(jié)果分析

2．1 工業(yè)廢水對河流富營養(yǎng)化的影響

在此次設(shè)定的實驗方案和實驗參數(shù)下，設(shè)定河流水質(zhì)在不同濃度的氮、磷元素下，河流水富營養(yǎng)狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)見表2。

根據(jù)如表2所示的河流水富營養(yǎng)狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)，作為此次工業(yè)廢水對河流富營養(yǎng)化的影響實驗的對照組，判斷工業(yè)廢水對河流富營養(yǎng)化，存在的影響。采用化學(xué)元素檢測儀，檢測河流水樣品中，氮、磷濃度變化，并將檢測結(jié)果統(tǒng)計成圖，其實驗統(tǒng)計結(jié)果如圖1所示。

從圖1中可以看出，將此次實驗制備的工業(yè)廢水，倒入采集的河流水樣品中，其氮濃度在初期15天，增加十分明顯，但是在后期，氮濃度增加速度明顯下降，且氮的總濃度不再出現(xiàn)變化；而磷濃度在前5天卻并未出現(xiàn)明顯變化，五天之后，磷濃度迅速增加，且在后15天中，磷濃度雖然增加緩慢，卻依然在不斷變化。由此可見，此次實驗制備的工業(yè)廢水倒入河流水樣品后，河流水樣品的氮、磷濃度，出現(xiàn)明顯增加，會對河流富營養(yǎng)造成影響，提高河流富營養(yǎng)化速度，破壞河流生態(tài)環(huán)境。

2．2 工業(yè)廢水對河流水質(zhì)硬度的影響

在第一組實驗結(jié)果測定的同時，測定河流水樣品中，河流水質(zhì)量變化情況，判斷工業(yè)廢水排入河流后，對河水水質(zhì)量產(chǎn)生的影響，采用化學(xué)元素檢測儀，檢測河流水樣品中，碳酸鈣含量變化，判斷河流水樣品水質(zhì)硬度變化，與此同時，采用無菌生理鹽水和氯化鈉兩種試劑，掃描電子顯微鏡設(shè)備，檢測河流水樣品中，微生物數(shù)量，并將檢測結(jié)果統(tǒng)計成表，其水質(zhì)量檢驗結(jié)果如表3所示。

碳酸鈣含量代表水質(zhì)的硬度，當(dāng)前河流標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)硬度，規(guī)定小于等于500mg/L。當(dāng)此次實驗制備的工業(yè)廢水，倒入采集的河流樣品中時，河流水樣品種，碳酸鈣含量不斷增加，導(dǎo)致河水樣品水質(zhì)硬度不斷增加，從而嚴(yán)重影響河流水質(zhì)量。而隨著河流水質(zhì)量的降低，河流水樣品中，微生物的含量也在急劇增加，所以，受到工業(yè)廢水排除的影響，在河流水樣品中，又出現(xiàn)了新的微生物。由此可見，當(dāng)工業(yè)廢水排進(jìn)河流中時，會嚴(yán)重影響河流中的生物鏈，破壞河流生態(tài)環(huán)境。

3、實驗結(jié)果討論

從第一組工業(yè)廢水對河流富營養(yǎng)化的影響實驗中可以看出，工業(yè)廢水可以加快氮、磷元素的分解，使有機(jī)物和營養(yǎng)物質(zhì)迅速溶解，加速河流富營養(yǎng)化進(jìn)程，但是，考慮河流面積及深度，工業(yè)廢水排放濃度有限，且廢水排放時，會從離工廠最近河流點開始排放，所產(chǎn)生的廢水排放范圍有限，難以迅速導(dǎo)致河流全面營養(yǎng)化，因此，對于河流營養(yǎng)化時間較長。但是，當(dāng)河流營養(yǎng)化后，會加劇河流中水生植物的生長，減少河流中動物數(shù)量和種類，促使河流生物鏈發(fā)生變化。

從第二組工業(yè)廢水對河流水質(zhì)量的影響實驗中可以看出，隨著時間的發(fā)酵，工業(yè)廢水會不斷降低河流水環(huán)境質(zhì)量，但是，此次實驗中，由于實驗條件有限，在第30天時，河流水環(huán)境質(zhì)量，雖然達(dá)到劣Ⅴ類水，但是并未出現(xiàn)黑臭等問題。而隨著河流水樣品質(zhì)量的不斷下降，河流中的微生物數(shù)量，卻在不斷增加，是由于微生物的生長，需要大量的有機(jī)物，當(dāng)微生物將有機(jī)物消耗殆盡后，會減少其他生物的生存空間、降低生存質(zhì)量，嚴(yán)重影響河流其他生物的生存，從而導(dǎo)致河流水質(zhì)量不斷降低。

綜合上述實驗，分別分析結(jié)果可以判斷，工業(yè)廢水排入河流，在短時間內(nèi)，不會對河流造成嚴(yán)重的影響，但是隨著時間的流逝，工業(yè)廢水中，所含有的污染物，會加快河流富營養(yǎng)化速度，破壞河流原本水環(huán)境質(zhì)量，破壞河流的生態(tài)環(huán)境。

4、控制和處理河流生態(tài)環(huán)境影響的對策

隨著工廠的不斷增多，工業(yè)廢水中污染物源源不斷地排放到河流中，污染物不斷的加快河流富營養(yǎng)化速度，破壞河流生態(tài)系統(tǒng)，影響水源質(zhì)量。因此，在遵循自然規(guī)律的前提下，提出應(yīng)對污染物對河流生態(tài)的處理對策，修復(fù)原本的河流生態(tài)系統(tǒng)，控制河流富營養(yǎng)化發(fā)展速度，改善河流生態(tài)系統(tǒng)的污染狀況，重建河流生態(tài)系統(tǒng)，維持河流生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和良性循環(huán)。

4．1 修復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)

4．1．1 物理修復(fù)方法

采用物理修復(fù)方法治理河流污染，例如，緩沖區(qū)修復(fù)、底泥疏浚和機(jī)械除藻。河流與陸地的交接區(qū)域被稱之為緩沖區(qū)，具有水域與陸地的雙重屬性，其功能為分蓄與消減洪水，影響河流物種多樣性的重要影響因素便是河流與河漫之間的水文連通性，是陸地生態(tài)系統(tǒng)與河流生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行物質(zhì)、能量與信息交流的重要橋梁?？梢酝ㄟ^近自然河流治理技術(shù)，對河流緩沖區(qū)進(jìn)行修復(fù)，以達(dá)到恢復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)作用的目的。對于污染程度較為嚴(yán)重的河流修復(fù)效果較好。機(jī)械除藻技術(shù)主要用于解決河流富營養(yǎng)化問題。機(jī)械除藻技術(shù)中主要是利用臭氧/超聲波除藻技術(shù)。此項技術(shù)是利用超聲波使藻類細(xì)胞破裂，破壞藻類細(xì)胞中的氣囊，從而使其沉淀下來，達(dá)到除藻的目的。其所用設(shè)備成本相對較低，操作簡便，最為優(yōu)越的是修復(fù)過程不會產(chǎn)生二次污染，且不會影響其他水生生物的生長繁殖。

4．1．2 化學(xué)修復(fù)方法

化學(xué)修復(fù)方法主要是在水體中投入不同的化學(xué)藥劑，以達(dá)到快速高效的修復(fù)目的，主要運用的藥劑為硫酸銅等可直接取出造成水體富營養(yǎng)化的N、P元素的藥劑?；瘜W(xué)修復(fù)方法雖然對污染河流的生態(tài)修復(fù)更加快捷，操作更加簡便，但會產(chǎn)生嚴(yán)重的二次污染，更有使水體中藻類等產(chǎn)生抗藥性的風(fēng)險，很難達(dá)到理想的治理效果。

4．1．3 生物修復(fù)方法以及曝氣增氧技術(shù)

生物修復(fù)方法是利用自然生態(tài)系統(tǒng)的自凈能力來治理污染的水體河流。該項技術(shù)能源消耗小，所需費用低，有利于生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展。曝氣增氧技術(shù)是利用人工曝氣增氧，以增加河流的溶解氧含量，使被好氧有機(jī)污染物等消耗的水體溶解氧得到快速的補給，避免河流水體中的溶解氧消耗殆盡，使污染物釋放有毒物質(zhì)，導(dǎo)致河流水生生態(tài)系統(tǒng)遭到嚴(yán)重的破壞。

4．1．4 植物和微生物修復(fù)技術(shù)

植物修復(fù)技術(shù)利用植物自身的新陳代謝活動，對有機(jī)污染物進(jìn)行吸收、轉(zhuǎn)化、降解。而且植物的根、莖等可以攔截顆粒態(tài)污染物。大型水生植物通過自身的光合作用增加水體中的溶解氧，抑制藻類的生長，防止藻類的過多的生長而造成水體富營養(yǎng)化。還有助于減輕洪水所造成的災(zāi)害、增加河床的穩(wěn)定性以及減輕河水對河岸的沖刷強度。微生物制劑可將污染河流中的有機(jī)物進(jìn)行降解成簡單的無機(jī)物，進(jìn)而達(dá)到對河流污染的去除目的。

4．2 構(gòu)建多層次群落體系

在富營養(yǎng)化的條件下，濕地植物具有較強的分解能力和生產(chǎn)力，因此可以通過構(gòu)建多層次群落體系來對河流污水進(jìn)行處理。在選擇群落的時候，可以選擇多年生長的水生植物，同時要求所選的植物具有較強的耐污抗污、治污凈化潛能的植物。除此之外，還應(yīng)該選擇根系比較發(fā)達(dá)、根莖繁殖能力更強的植物，可以對河流的護(hù)坡起到固定作用。常用的河流整治污水處理的配置的植物包括香蒲、石菖蒲、荷花、睡蓮和美人蕉等。并在河流中放養(yǎng)適量的水生生物，如魚類生物和蝦類等，生物在河流里進(jìn)行攝食能富集水體里含有的重金屬污染物，能有效改善水體質(zhì)量。

5、結(jié)語

文章分析工業(yè)廢水污染物排放對河流生態(tài)環(huán)境影響，檢測加入工業(yè)廢水的河流水樣品，分析工業(yè)廢水污染物，對河流生態(tài)環(huán)境的影響。但此次分析工業(yè)廢水污染物排放對河流生態(tài)環(huán)境影響，未考慮河流樣品保存試劑對實驗結(jié)果的影響，且河流樣品的保存，會影響河流質(zhì)量，而在此次工業(yè)廢水污染物排放對河流生態(tài)環(huán)境影響實驗中，未曾考慮這些因素。而在今后的分析中，需要將河流樣品保存試劑、河流水質(zhì)量隨時間的流逝，產(chǎn)生的變化等客觀因素加入實驗設(shè)計當(dāng)中，深入分析工業(yè)廢水污染物排放對河流生態(tài)環(huán)境影響。（來源：菏澤市生態(tài)環(huán)境局東明縣分局）