工业废水污染物排放对河流生态环境的影响

河流是人类文明的摇篮，为人类提供饮用水源和交通便利。但是，在工业生产过程中，就会产生工业废水，而每天至少有100吨工业废水，流进河流、湖泊、小溪，破坏河流生态环境。国外针对河流环境质量，提出水质评价指数、质量指数法、综合污染指数法等多种水质评价方法，保护水环境。相较国外对水环境的研究，国内学者积极引入国外的研究成果，提出水域质量综合指标法、环境保护制度等水环境保护方法。为此设计工业废水污染物排放对河流生态环境影响实验，分析工业废水污染物排放对河流生态环境存在的影响，进而提出控制和处理河流生态环境影响的对策，为工业废水污染物排放，造成的河流生态环境污染研究，提供研究思路。详细分析过程如下。

1、资料与方法

1．1 实验药品

此次研究工业废水污染物排放对河流生态环境影响实验，需要制备工业废水，采集河流水样品。通过测定水样品前后产生的变化，测定工业废水，对采集到的河流水样品造成的影响。因此，此次进行工业废水污染物排放，对河流生态环境的影响实验，所准备的化学试剂及其规格，如表1所示。

1．2 测试方法

在此次实验准备的实验试剂基础上，进行工业废水污染物排放对河流生态环境影响实验。针对此次实验采取的河流水样品，测定水样品中，氮磷浓度、水环境质量等参数值，从而确定工业废水污染物排放对河流生态环境影响。

采取某城市的工业废水，分别倒入此次实验采集的河流水样品中，并将其静置30天，每隔5天，采用时间控制器、扫描电子显微镜、单佛pH计、化学元素检测仪等设备，测定一次掺入废水的河流水样，采集此次实验，所需的河流水样品参数并记录。观察河流水样品氮磷浓度等两个参数的变化；而河流水质量，则每隔2天检测一次，采用化学元素检测仪设备，检测钙、镁等元素质量，判断河流水样品水质硬度，并采用无菌生理盐水和氯化钠两种试剂，检测不同河流水质量下的微生物变化，从而得出河流水质量。判断工业废水，排放进河流当中时，对河流生态环境造成的影响。

当实验结束后，需要采用超声清洗仪设备，对此次实验所用的所有实验器具，进行清洗，并将实验药剂、器材整理、归位。

1．3 采集河流样品

此次采集河流水样，将采集未被工业废水污染，正常河流水质的河流水样品。采集河流水样时，选择高密度聚乙烯塑料瓶作为采样容器。在采样之前，采用超声清洗仪对采样容器进行清洗，确定采样器具清洗干净后，采用电热恒温鼓风干燥箱，进行风干处理，确保采样器中，不存在影响采样水质的物质，影响此次实验结果。在采样过程中，需要让采集的河流水样，在自动采样器中，荡洗2～3次。采集水样品时，采用时间控制器，控制河流水样品采集时间，并计算水样保存时间，避免水样出现质量问题，影响实验检测结果。采样结束后，需要仔细检查水样采集结果，保证采集到的水样，符合此次实验的质量要求。当水样存储至采样容器中时，需要对水样采取简单的保存工作。在此次实验中，河流水样中会存在一定的重金属离子、微生物等，采用单佛pH计测定河流酸碱值，通过盐酸和硫酸，控制水样的PH值，保存水样，并加入氨氮离子，抑制水样出现氧化还原反应。当河流水样运至实验室时，需要对水样质量进行检测，确定水样是否合格，当水样为合格品时，采用避光的方式，在0℃～4℃左右的温度下，进行保存。至此，完成河流水样采集。

1．4 计算河流参数

完成河流水样采集后，对河流水样中的成分进行分析，由于河流水受到工业废水污染后，存在氮磷浓度增加现象，引起河流内的藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象，导致河流出现富营养化现象，水体出现富营养化现象时，浮游藻类大量繁殖，形成水华。因占优势的浮游藻类的颜色不同，水面往往呈现蓝色、绿色、红色、棕色、乳白色等，藻类在水体中占据的空间越来越大，使鱼类活动的空间越来越小，不仅如此，藻类过度生长繁殖，将造成水中溶解氧的急剧变化，藻类的呼吸作用和死亡的藻类的分解作用消耗大量的氧，有可能在一定时间内使水体处于严重缺氧状态，严重影响鱼类的生存。而且水体富营养化严重影响水体的利用，水体富营养化现象一旦出现，水就不能被人畜直接利用。大量生物和有机物残体沉积于水的底层，在缺氧情况下，被一些微生物分解，产生甲烷、硫化氢等有害气体。富营养化的水体中还存在能使人畜中毒受害的亚硝酸盐和硝酸盐物质。出现富营养化现象的水体，不仅影响水体的处理和利用，造成水生经济生物(如鱼类)的损失，而且恢复水体的清洁需要相当长的时间。

因此采用荻隆模型，计算河流富营养化过程中，产生的氮、磷元素浓度变化，判断工业废水对河流富营养化的影响。为此，设采集的河流水样品中，氮、磷浓度(mg/L)为C；样品体积氮、磷负荷量((g/m2)•a)为L；河流样品氮、磷的滞留系数(1/a)为Ｒ；河流样品水力冲刷系数(1/a)为κ；样品体积水深(m)为H，则有:

根据式(1)，即可计算出河流水样品中，氮、磷浓度，判断两种工业废水，对河流水样品富营养化的影响。

此次计算水环境质量，即是计算采集到的河流样品质量，因此设河流水样品水质参数的标准指数为S；第i种污染物监测结果(mg/L)为ui；第i种污染物评价标准(mg/L)为fi；则有:

根据式(2)，即可判断河流水样品水质量。

1．5 统计学处理

此次研究工业废水污染物排放对河流生态环境影响实验，采取河流样品共计300份，有效实验样品，检测数据结果212份，针对此次实验的212份实验检测结果，采用Excel2007软件将研究期内检测数据建立数据库，使用SPSS17.0软件统计分析数据结果，计量资料以(x±s)表示，计数资料组间比较采用x2检验，P＜0.05为差异值具有统计学意义。

2、实验结果分析

2．1 工业废水对河流富营养化的影响

在此次设定的实验方案和实验参数下，设定河流水质在不同浓度的氮、磷元素下，河流水富营养状态标准见表2。

根据如表2所示的河流水富营养状态标准，作为此次工业废水对河流富营养化的影响实验的对照组，判断工业废水对河流富营养化，存在的影响。采用化学元素检测仪，检测河流水样品中，氮、磷浓度变化，并将检测结果统计成图，其实验统计结果如图1所示。

从图1中可以看出，将此次实验制备的工业废水，倒入采集的河流水样品中，其氮浓度在初期15天，增加十分明显，但是在后期，氮浓度增加速度明显下降，且氮的总浓度不再出现变化；而磷浓度在前5天却并未出现明显变化，五天之后，磷浓度迅速增加，且在后15天中，磷浓度虽然增加缓慢，却依然在不断变化。由此可见，此次实验制备的工业废水倒入河流水样品后，河流水样品的氮、磷浓度，出现明显增加，会对河流富营养造成影响，提高河流富营养化速度，破坏河流生态环境。

2．2 工业废水对河流水质硬度的影响

在第一组实验结果测定的同时，测定河流水样品中，河流水质量变化情况，判断工业废水排入河流后，对河水水质量产生的影响，采用化学元素检测仪，检测河流水样品中，碳酸钙含量变化，判断河流水样品水质硬度变化，与此同时，采用无菌生理盐水和氯化钠两种试剂，扫描电子显微镜设备，检测河流水样品中，微生物数量，并将检测结果统计成表，其水质量检验结果如表3所示。

碳酸钙含量代表水质的硬度，当前河流标准水质硬度，规定小于等于500mg/L。当此次实验制备的工业废水，倒入采集的河流样品中时，河流水样品种，碳酸钙含量不断增加，导致河水样品水质硬度不断增加，从而严重影响河流水质量。而随着河流水质量的降低，河流水样品中，微生物的含量也在急剧增加，所以，受到工业废水排除的影响，在河流水样品中，又出现了新的微生物。由此可见，当工业废水排进河流中时，会严重影响河流中的生物链，破坏河流生态环境。

3、实验结果讨论

从第一组工业废水对河流富营养化的影响实验中可以看出，工业废水可以加快氮、磷元素的分解，使有机物和营养物质迅速溶解，加速河流富营养化进程，但是，考虑河流面积及深度，工业废水排放浓度有限，且废水排放时，会从离工厂最近河流点开始排放，所产生的废水排放范围有限，难以迅速导致河流全面营养化，因此，对于河流营养化时间较长。但是，当河流营养化后，会加剧河流中水生植物的生长，减少河流中动物数量和种类，促使河流生物链发生变化。

从第二组工业废水对河流水质量的影响实验中可以看出，随着时间的发酵，工业废水会不断降低河流水环境质量，但是，此次实验中，由于实验条件有限，在第30天时，河流水环境质量，虽然达到劣Ⅴ类水，但是并未出现黑臭等问题。而随着河流水样品质量的不断下降，河流中的微生物数量，却在不断增加，是由于微生物的生长，需要大量的有机物，当微生物将有机物消耗殆尽后，会减少其他生物的生存空间、降低生存质量，严重影响河流其他生物的生存，从而导致河流水质量不断降低。

综合上述实验，分别分析结果可以判断，工业废水排入河流，在短时间内，不会对河流造成严重的影响，但是随着时间的流逝，工业废水中，所含有的污染物，会加快河流富营养化速度，破坏河流原本水环境质量，破坏河流的生态环境。

4、控制和处理河流生态环境影响的对策

随着工厂的不断增多，工业废水中污染物源源不断地排放到河流中，污染物不断的加快河流富营养化速度，破坏河流生态系统，影响水源质量。因此，在遵循自然规律的前提下，提出应对污染物对河流生态的处理对策，修复原本的河流生态系统，控制河流富营养化发展速度，改善河流生态系统的污染状况，重建河流生态系统，维持河流生态系统的稳定和良性循环。

4．1 修复河流生态系统

4．1．1 物理修复方法

采用物理修复方法治理河流污染，例如，缓冲区修复、底泥疏浚和机械除藻。河流与陆地的交接区域被称之为缓冲区，具有水域与陆地的双重属性，其功能为分蓄与消减洪水，影响河流物种多样性的重要影响因素便是河流与河漫之间的水文连通性，是陆地生态系统与河流生态系统进行物质、能量与信息交流的重要桥梁。可以通过近自然河流治理技术，对河流缓冲区进行修复，以达到恢复河流生态系统作用的目的。对于污染程度较为严重的河流修复效果较好。机械除藻技术主要用于解决河流富营养化问题。机械除藻技术中主要是利用臭氧/超声波除藻技术。此项技术是利用超声波使藻类细胞破裂，破坏藻类细胞中的气囊，从而使其沉淀下来，达到除藻的目的。其所用设备成本相对较低，操作简便，最为优越的是修复过程不会产生二次污染，且不会影响其他水生生物的生长繁殖。

4．1．2 化学修复方法

化学修复方法主要是在水体中投入不同的化学药剂，以达到快速高效的修复目的，主要运用的药剂为硫酸铜等可直接取出造成水体富营养化的N、P元素的药剂。化学修复方法虽然对污染河流的生态修复更加快捷，操作更加简便，但会产生严重的二次污染，更有使水体中藻类等产生抗药性的风险，很难达到理想的治理效果。

4．1．3 生物修复方法以及曝气增氧技术

生物修复方法是利用自然生态系统的自净能力来治理污染的水体河流。该项技术能源消耗小，所需费用低，有利于生态的可持续发展。曝气增氧技术是利用人工曝气增氧，以增加河流的溶解氧含量，使被好氧有机污染物等消耗的水体溶解氧得到快速的补给，避免河流水体中的溶解氧消耗殆尽，使污染物释放有毒物质，导致河流水生生态系统遭到严重的破坏。

4．1．4 植物和微生物修复技术

植物修复技术利用植物自身的新陈代谢活动，对有机污染物进行吸收、转化、降解。而且植物的根、茎等可以拦截颗粒态污染物。大型水生植物通过自身的光合作用增加水体中的溶解氧，抑制藻类的生长，防止藻类的过多的生长而造成水体富营养化。还有助于减轻洪水所造成的灾害、增加河床的稳定性以及减轻河水对河岸的冲刷强度。微生物制剂可将污染河流中的有机物进行降解成简单的无机物，进而达到对河流污染的去除目的。

4．2 构建多层次群落体系

在富营养化的条件下，湿地植物具有较强的分解能力和生产力，因此可以通过构建多层次群落体系来对河流污水进行处理。在选择群落的时候，可以选择多年生长的水生植物，同时要求所选的植物具有较强的耐污抗污、治污净化潜能的植物。除此之外，还应该选择根系比较发达、根茎繁殖能力更强的植物，可以对河流的护坡起到固定作用。常用的河流整治污水处理的配置的植物包括香蒲、石菖蒲、荷花、睡莲和美人蕉等。并在河流中放养适量的水生生物，如鱼类生物和虾类等，生物在河流里进行摄食能富集水体里含有的重金属污染物，能有效改善水体质量。

5、结语

文章分析工业废水污染物排放对河流生态环境影响，检测加入工业废水的河流水样品，分析工业废水污染物，对河流生态环境的影响。但此次分析工业废水污染物排放对河流生态环境影响，未考虑河流样品保存试剂对实验结果的影响，且河流样品的保存，会影响河流质量，而在此次工业废水污染物排放对河流生态环境影响实验中，未曾考虑这些因素。而在今后的分析中，需要将河流样品保存试剂、河流水质量随时间的流逝，产生的变化等客观因素加入实验设计当中，深入分析工业废水污染物排放对河流生态环境影响。