湖泊、水库、河道是典型的地表水（surface water），是指陆地表面上动态水和静态水的总称，亦称“陆地水”，包括各种液态的和固态的水体，主要有河流、湖泊、沼泽、冰川。它是人类生活用水的重要来源之一，也是各国水资源的主要组成部分。湖泊水库等地表水总氮超标是一个很普遍的现象，引起总氮超标的因素很多，很多时候能反应出总氮超标，但水体依然是健康的。

地表水的总氮超标主要原因是输入性的氮小于水体消耗、分解、转移的氮。比如太湖的补水劣于太湖出水的含氮值，滇池饮水水质好于排出的水质，水质达到地表三类、四类，结果是两个湖都会周期性的爆发蓝藻。

总氮来源主要有：

①上游来水中的氮含量高于本段水质类型要求，该地表水中的总氮含量就会超标。

②农田、草坡、养殖场等地表径流汇集的氮进入水体。

③水产养殖的代谢物溶入水体中。

④现状的自然环境因素，季节性植物枯死茎叶释放溶解的含氮组织。

⑤季节性水体底泥释放氮

⑥氨氮硝化后生成硝酸盐和亚硝酸盐、没有及时反硝化脱除。

⑦湖泊水库，因其流速小，紊动掺混能力小，温度在垂直方向出现明显的分层。秋季气温逐渐下降，底层水温高于表层，表层水冷却、密度增大、向下沉降产生对流现象，带动底部高含水体进入表层。冬季气温较低的区域，初春也会出现一次上下层水体交换的现象。大黑汀水库冬季表层水体总氮是夏季的4倍以上。

⑧大气氮沉降是水库外源氮输入的重要途径之一，其中氨氮在大气途径的外源氮输入中占主导地位，氨氮可以快速被藻类利用（总磷大于0.02PPM的水体），转化为有机氮及硝态氮，从而提高总氮含量。我国水域生态系统氮沉降沉降通量10.0—20.0 kg·hm−2·a。

一、水库氮平衡的核心构成

氮素输入分为外源输入和内源释放两大类，是氮平衡的核心补给源。

外源输入

点源污染：流域内城镇生活污水、工业废水排放，氮形态以氨氮、硝态氮为主。

面源污染：农田径流（化肥氮流失）、畜禽养殖废水、城市地表径流，是水库氮素的主要来源，占比可达 60%~80%。

大气沉降：干湿沉降带来的氮素（如降雨中的硝酸盐、铵盐），在偏远水库中占比可达 10%~20%。

内源释放

水库底泥中的氮素在厌氧条件下（如夏季水体分层、底层缺氧），通过微生物矿化作用释放到上覆水体，形态以氨氮为主，是水体氮素的 “二次污染源”。

2. 氮素输出 / 消减项

物理输出

水库泄流：随下泄水流排出的氮素，占比与泄洪量、蓄水周期相关。

泥沙沉积：氮素吸附在悬浮颗粒物上，沉降至底泥，形成氮素蓄积。

生物化学消减

硝化 - 反硝化作用：好氧条件下，硝化细菌将氨氮转化为硝态氮；缺氧条件下，反硝化细菌将硝态氮还原为氮气释放到大气，是水库氮素消减的核心途径，可去除水体 30%~50% 的氮素。

水生生物吸收：浮游植物、沉水植物、水生动物通过摄食、吸收利用氮素，形成生物量，通过捕捞或植物收割实现氮素移出。

挥发作用：碱性条件下，氨氮以氨气形式挥发，占比受 pH 值、水温影响较大。

二、水库氮素消减的关键技术

1. 外源减排技术（控源优先）

外源输入是水库氮素的根本来源，需从流域尺度进行管控。

面源污染治理

农田生态拦截：在农田与水库之间设置生态缓冲带（宽度 5~20m），种植草本、灌木，拦截径流中的氮素，去除率可达 40%~60%。

畜禽养殖粪污处理：采用沼气池、氧化塘等工艺，削减养殖废水中的氮素，再进行农田回用，减少直排风险。

城镇面源控制：铺设透水铺装、建设雨水花园，截留地表径流中的氮素。

点源污染治理

城镇污水厂尾水需达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级 A 标准，必要时增设人工湿地深度处理单元，进一步降低尾水氮浓度（氨氮去除率≥80%）。

2. 内源消减技术（应急与长效结合）

底泥疏浚：对氮素含量高的表层底泥（0.3~0.5m）进行疏浚，可直接减少内源释放潜力，但需注意避免扰动底泥造成二次污染，适用于氮素蓄积严重的水库。

水体曝气复氧：采用深水曝气技术打破水体分层，提高底层水体溶解氧（DO≥5mg/L），抑制厌氧氨释放，同时促进硝化作用，为反硝化提供硝态氮底物。

生物操纵技术：投放滤食性鱼类（如鲢鱼、鳙鱼），控制浮游植物过量繁殖，减少氮素的生物转化滞留。

种植沉水植物（如苦草、菹草），通过根系吸收水体氮素，定期收割带出水库，适用于浅水型水库。

3. 强化反硝化技术（靶向消减硝态氮）

人工湿地 / 生态浮床：在水库库湾、消落带建设垂直潜流人工湿地，或布设生态浮床，利用基质、植物、微生物的协同作用，营造缺氧环境，强化反硝化脱氮，脱氮负荷可达 0.5~1.5 gN/(m2⋅d)。

投加缓释碳源：针对水库硝态氮偏高的情况，投加乙酸钠、秸秆等碳源，为反硝化细菌提供能量，提高脱氮效率，适用于应急消减场景。

三、工程实践要点

分区治理：根据水库水文分区（如入库口、库心、坝前）的氮素形态与浓度差异，针对性布设技术措施，例如入库口设生态缓冲带，库心设深水曝气系统。

长效运维：定期监测水体氮素浓度、底泥氮释放通量，及时调整技术参数（如碳源投加量、植物收割周期）。

“夏病冬治”：冬季水库水位较低、水体混合均匀，可开展底泥疏浚、生态浮床布设等工程，减少夏季氮素释放风险。

上海欧保环境科技拥有水库曝气净化设备9种，涉及解层曝气、扬水曝气器、竖向紊流曝气、深水微泡曝气等，其中太阳能风能清洁能源循环曝气有3种，治理湖库案例有太湖、滇池、江西仙女湖、异龙湖、洱海、宁夏沙湖、辽宁卧龙湖、贵州小关水库、重庆同心水库、金堂水库、福建桥内水库等50多个大型湖泊和水库，拥有丰富的水体富营养化治理经验，对蓝藻的应急处置也有独到的原位应急处理方案。