王夏童1,2，房平1，赵学敏2，马千里2，梁荣昌2，苟婷2* (1．西安工程大学城市规划与市政工程学院，陕西西安710000；2．生态环境部华南环境科学研究所，广东广州510535) [摘要]氮素是水体中重要的污染物之一，本文针对目前严重的水体氮素污染问题，综述了水体氮素污染对水环境，水生生物和人体健康的
危害，为更深刻的认识到氮素污染的严重性提供了参考依据，并提出一些污染治理技术。
[关键词]氮；水体；危害
[中图分类号]X5 [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2021)05-0092-02
Review on the Hazards and Treatment of Nitrogen Pollution in Rivers
Wang Xiatong1,2, Fang Ping1, Zhao Xuemin2, Ma Qianli2, Liang Rongchang2, Gou Ting2*
(1. College of Urban Planning and Municipal Engineering, Xi’an Polytechnic University, Xi’an 710000；
2. South China Institute of Environmental Sciences, Ministry of Ecological Environment, Guangzhou 510535, China)
Abstract: One of the most important pollutants in surface water was nitrogen. In this paper, the seriousness of nitrogen pollution in surface water of China were reviewed. The hazards of nitrogen pollution to aquatic environment, organisms and human health were summarized, which provides a reference basis for a deeper understanding of the seriousness of nitrogen pollution, and the treatment technologies for nitrogen pollution were expounded.
Keywords: nitrogen；river；harm
氮是生物地球化学循环的物质基础之一[1]。由于氮肥的人工合成和广泛使用、氮化合物在自然界的大量积累和释放，使得流域中氮的输入量不断增加。近几十年来，全球越来越多的水体遭到不同程度的氮污染。水体中氮的污染来源较多，排入水体的不仅有生活污水、工业废水、农田排水等废污水，同时还有随废污水或暴雨径流直接排向水体的排水管道沉淀物、养殖场粪污等固态污染物[2]。水环境中氮元素的过量输入，可引发水体大范围的季节性缺氧、富营养化和有害藻类大面积爆发等一系列水环境问题[3-4]。
1 氮素对水体环境的危害
水体中含有过高的氮素会引发一系列的水环境和水生态问题[5]。2000年陈荷生等[6]在太湖设置24个监测点中79 %受到不同程度污染，且受污染的点水质劣于Ⅳ类，点位的监测呈现出太湖8 %为中富营养水平，92 %为富营养化。水体一旦形成富营养化，即使完全失去外源营养物质，也很难在短时间内得到自净和恢复。而且以蓝、绿藻为优势种的藻类大量繁殖后，会爆发藻类水华现象，在水面形成蓝绿藻类膜，水面会呈现出蓝绿，散发腥臭异味，严重影响水体周围环境。2007年的太湖蓝藻爆发对取水口造成了污染，使得无锡整个城市自来水受到污染[7]。氮肥的大量使用造成了我国大部分地区地下水受到硝氮的污染[8]，半数以上地区地下水和饮用水中硝态氮超过饮用水规定的最低硝态氮标准，这与我国20世纪80年代后大量施用化肥密切相关。研究表明，农田中过量氮素通过氨挥发、硝化/反硝化、淋溶损失和径流损失等方式从土壤-作物系统中损失，造成河流、湖泊等周边水体环境的富营养化污染程度加剧[9]。水体出现富营养化时，大量的水生动物会缺氧死亡。如果不能及时的打捞，动物尸体出现腐烂使得水体变得恶臭难闻[10]。
2 氮素对鱼类等水生动物的危害
在湖泊、水库等交换量小的水体中，由于氮、磷元素富集造成藻类过度旺盛繁殖，水体中过量的氨氮会与水中的溶解氧进行硝化作用，进而氧化成硝酸盐，而溶解氧是水生动植物赖以生存的基本要素，特别是对鱼类的生长关系很大，如鲤鱼要求水中溶解氧含量6~8 mg/L，链鱼5 mg/L，低于4 mg/L时，鱼类会窒息而死，对渔业养殖造成巨大的冲击，水体缺乏溶解氧是制约小水体鱼产量的关键[11]。过多
的消耗溶解氧更甚者会出现无氧层，造成动植物的死亡[12]。研究发现[13]水体中少量的氨氮就能影响鱼的呼吸，当氨氮浓度达到0.5 mg/L时，就会危害到水生动物尤其是鱼类的安全。刘洋[14]的研究表明，氨氮对于泥鳅的生长具有威胁性，氨氮浓度越高，泥鳅的死亡率越高，同时会对泥鳅的鳃和肝脏造成不可逆的损伤。氨氮暴露也会使得鲤幼鱼抗损伤能力和免疫机能下降，其鳃、心肌、肾脏等器官都收到损伤，且造血机能受损[15]。同时，水藻在死亡之后的分解会消耗水中氧气，加快水中动植物死亡[10]。
3 氮素对人类身体健康的影响
氮污染造成的水体富营养化打乱了生态系统的平衡，生物物种的数量日益减少，对于地球环境造成了一定的影响，也对人类的健康造成一定的影响。富营养化的水体中会出现水藻的爆发式生长，水藻自身会分泌大量毒素，造成生物链上的动物中毒，最终对于人类健康造成威胁[10,16]。一些赤潮生物(微原甲藻、裸甲藻等)能产生对人体毒性很大的麻痹性贝毒(PSP)，当人误饮误食后，会引起病变甚至死亡[17]。在世界许多地区，公共供水中的硝酸盐浓度已超过可接受的水平，世界卫生组织(WHO)和美国环境保护局(USEPA)规定饮用水中硝酸盐含量不得超过10 mg·L-1，因为硝酸盐具有健康风险，特别是对于那些患有高铁血红蛋白血症的儿童而言[18]饮用水中的氮化合物可能会转化为亚硝酸盐，增加人类患上各种疾病(包括癌症)的风险[19]。亚硝酸盐可能变成高致癌物质亚硝胺，能诱发人体产生肠道、甲状腺、胃、皮肤等许多器官的疾病，妨害人畜的生命健康[20]。延利军在我国食道癌高发区和肝癌高
发区的地区对水体进行了探究，结果均显示硝酸盐含量略高，因而得出结论，水中硝酸盐对癌症的发生起着一定的促使作用[21]。当天然水体受到含氮有机物污染时，饮用水处理消毒工艺会与这部分物质反应生成新兴消毒副产物，饮用水中HANs的浓度最高，研究发现，暴露于HANs的人肝癌细胞(HepG 2)中发现ROS浓度的上升，同时还发现DNA损伤[22]。
4 河流中氮污染治理
河流内氮素控制的方式从三个方面考虑，第一加大内源的输出量，常用的物理法有截污、清淤挖泥、引水冲污等工程性措施[23]，从总量上减少内源氮素，但对底泥的扰动较大，反而造成内源氮释放，因此，合理的底泥疏浚和对引水量准确的理论计算对污染物的去除有着重要的作用。第二抑制内源氮的释放，化学法主要通过向水体投加铝盐、铁盐、钙盐等药剂进行絮凝沉淀[24]，常用的措施有加入石灰除氮。此外深水曝气是通过向河流中进行人工复氧，加快提升水质，加强河道的自我净化，是一种投资少见效快的手段，在国内外水质改善与应急领域成功应用[25-26]。第三即生物技术对营养物质进行净化。生物技术[27]有投菌技术[28]、植物强化[29]、人工浮岛[30]、生物膜技术[31]、多自然型河道构建[32]等。水生植物修复技术净化效果好，且低能耗、低成本、高效率、生态友好，适用于水体的治理与修复，已广泛应用于国内外的研究[33]，有利于生态系统的可持续发展，能从根本上改善河流的污染状况。施亮亮等[34]研究发现浮岛植物通过根系吸收水中氮、磷等营养物质，为自身生长提供养分，压制低等藻类的生长，控制富营养化；促使微生物的生长代谢，降解水中大部分可生物降解
[收稿日期] 2020-12-30
[基金项目] 中央级公益性科研院所基本科研业务专项(PM-zx703-202004-142)
[作者简介] 王夏童(1997-)，女，陕西渭南，硕士研究生，主要研究方向为水污染控制。*为通讯作者。water pollution
2021年第5期广东化工
第48卷总第439期www.gdchem · 93 ·
有机物[35]，从而改善水质。
5 总结
长期以来，各流域下游发展都依赖上游提供的优质水源，且目前水污染防治主要采取工程措施整治黑臭水体。然而，随着我国经济活动从已发展地区向欠发展地区扩展，水污染已呈流域蔓延态势，而水源水体严重的问题是水体富营养化加剧，导致水环境质量下降，对供水安全造成威胁，并且对水生态系统构成长期损害。因此，关注水体氮素污染并针对性及时治理已成为我国当前社会迫在眉睫的问题。
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(本文文献格式：王夏童，房平，赵学敏，等．水体中氮素污染危害及其治理的研究综述[J]．广东化工，2021，48(5)：92-93)
(上接第87页)
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