973计划项目湖泊富营养化过程与蓝藻水华暴发
太湖的富营养化发生的原因与治理对策
太湖的富营养化发生的原因与治理对策摘要：太湖流域是我国经济最发达的地区之一。
又是我国著名的旅游胜地。
随着社会和经济的发展。
太湖流域的GDP总值在全国占有重要的地位，但是，由于众多人为因素的影响，已导致太湖生态环境急剧恶化，特别是水体污染与富营养化情况日趋严重。
本文简述了太湖富营养化的成因、发展与现状，并简单介绍了一些治理太湖富营养化的治理对策。
前言太湖是我国第三大淡水湖泊，位于经济发达的长江三角洲，流域包括苏州、无锡、湖州等38个市县，是当地经济发展和人民生活的重要淡水资源,太湖水是沿湖居民的生命之水，其中苏州和无锡的生活、生产用水中80．0％取自于太湖。
太湖是典型的大型浅水湖泊，湖泊面积约 2338km²，平均水深只有 1.9m ，湖水滞留期约 300 天，各湖区水动力差异显著。
20世纪60年代，太湖略呈贫营养状态，1981年时仍属于中营养湖泊，但从20世纪80年代后期，由于周边工农业的迅速发展，太湖北部的梅梁湾开始频繁暴发蓝藻、水华。
而后，太湖污染日趋严重，造成了湖泊富营养化，水质恶化，蓝藻水华频繁暴发。
曾经让人流连忘返的太湖现在已变得腥臭远扬。
一、太湖富营养化的成因（一）太湖富营养化的主要因素1．农业污染农药和肥料的流失成为农业污染很重要的一个因素。
据有关研究成果表明，单位耕地面积的化肥施用量(折纯)由20世纪80年代不足200 kg·hm-²提高到目前600 kg．hm-²左右．单位耕地面积的农药用量达25 kg．hm-²至30kg·hm-²。
但是农药和化肥的利用率却没有随着用量的增加而增加，反而降低了。
人们用的化肥和农药逐渐增多，水体的氮磷含量明显升高。
雨水冲刷不当和灌水不当，带有超含量氮、磷的水体就流入河道。
既造成营养和有效成分流失、又污染水环境。
农药和化肥施用的广泛、分散、不合理等特点，使之成为水体富营养化的重要污染。
湖泊富营养化分析
湖泊富营养化分析湖泊富营养化导致的藻类暴发一直是我国最为突出的水环境问题之一. 藻类过度生长是多种因素共同作用的结果，既包括水温、光照、风速等自然因素，也包括氮(N)、磷(P)、铁(Fe)等营养物过量排放的人类活动因素. 在诸多因素中，全球气候变暖背景下的水温变化与高强度人类活动所引起的N、 P排放增加被认为是导致湖泊富营养化最关键因素，因此，同时考虑水温、 N、 P因子变化的湖泊富营养化相关研究在逐渐增多，但温度与营养物对湖泊藻类生物量的交互作用等还需要深入研究[7]，比如水温、 N、 P促进藻类生物量增长的相对重要度的长期变化规律和季节性特征.富营养化湖泊的藻类生长是自然界中一个非期望或非平均的现象，藻类生物量数据异质性很强，水华期间的藻类数据会呈“高峰厚尾”的分布，或存在显著的异方差等情况. 近年来在环境科学和生态学领域受到重视的分位数回归(quantile regression)方法特别适合处理这种波动性大、异质性很强的环境数据. 该方法可针对回归变量任何一个分位点进行回归分析，且在存在极端值或重尾情况时仍能保持较好的稳健性，适宜处理应变量对自变量的极端响应，而不只是平均水平的响应，因此能更加全面地反映藻类生物量对水温、 N、 P 等环境指标的响应特征. 本研究基于云南洱海长时间尺度(1990-2013年)的水质观测数据，运用分位数回归方法，按不同年份区间和不同季节分别分析洱海藻类生物量[以叶绿素a(Chl-a)表征]对N、 P、水温的定量响应关系，探讨营养物因子与水温因子相对重要性的长时间尺度演变规律和季节性变化规律，对制定洱海富营养化控制策略提供科学依据.1 材料与方法1.1 研究区域洱海是云南省第二大高原淡水湖泊，为滇西最大的断陷湖，跨洱源、大理两县市，处于东经100°06′-100°17′，北纬25°36′-25°55′之间. 水面面积249.80 km2，汇水面积2 565.0 km2，最大水深21.0 m，平均水深10.5 m，库容28.8亿m3(图 1). 洱海是沿湖人民生活、灌溉、工业用水的主要水源地，是整个流域社会经济可持续发展的基础[14]. 洱海湖面多年平均海拔1 965.8 m，光照充足，辐射强，气温温和，为浮游藻类的大量繁殖提供了有利条件. 区年均气温15℃左右，年均降雨量1 055 mm，年均蒸发量1 970 mm. 流域水系发达，入湖河流大小共 117条.图 1 洱海流域及水质监测点分布示意1.2 数据来源从云南省环境监测中心站、中国大理洱海湖泊研究中心等环境监测和研究部门收集了洱海1990-2013年的水环境常规监测数据，全湖水质监测点为13个(图 1)，经纬度依次为：25°51′36″N 100°10′12″E,25°51′18″N 100°11′24″ E,25°51′00″N 100°12′36″E,25°41′42″N 100°12′54″E,25°42′00″N 100°13′48″E,25°42′18″N 100°15′00″E,25°37′48″N 100°13′48″E,25°36′0″N 100°15′0″E,25°37′60″N 100°15′50″E,25°55′30″N 100° 6′54″E,25°54′54″N 100°8′42″E,25°54′36″N 100°10′48″E,25°47′29″N 100°11′43″E. 水质指标主要包括总氮(TN)、总磷(TP)、水温、藻类叶绿素a(Chl-a)，采样频次为一年6次或12次. 各水质指标的主要测试方法如下：TN为过硫酸钾氧化紫外分光光度法，TP为钼锑抗分光光度法，水温为温度计现场实时测定，Chl-a为四波段分光光度法[15]. 数据主要统计特征见表 1，TP的变异系数最大(239.7%)，其次是Chl-a和TN，这可能与各指标的年份间差异和季节性差异有关. 各指标数据的Kolmogorov-Smirnov正态分布检验，除了水温数据呈正态分布以外，所有指标的数据都呈非正态分布.表 1 洱海水温、总氮、总磷及藻类叶绿素a的统计值(n=1 419)1.3 分位数回归方法分位数回归模型(quantile regression)是依据因变量的条件分位数对自变量进行回归，得到所有分位水平的回归模型.假设随机变量的分布函数为F(y)=Prob(Y≤y)，Y 的τ分位数为满足F(y) ≥τ的最小y 值:F(y)的τ分位点Q(τ)由最小化关于ξ的目标函数得到:其中ρτ(u)称为检验函数:假设因变量Y和自变量X 在τ分位的线性函数关系为Y=X′β+ε，给定X=x时，Y的条件分布函数为FY (y | x)，则τ分位数为：线性条件分位数通常表示为:分位数回归能在不同的分位数τ得到不同的分位函数，残差计算方法不同于最小二乘法，具体如下：1.4 数据处理与分析考虑长时间尺度变化，将1990-2013年的监测数据按照相同年限(6 a)分成4组：1990-1995年、 1996-2001年、 2002-2007年、 2008-2013年，分别对这4组进行三元分位数回归分析. 为分析季节变化，将所有监测数据按春、夏、秋、冬四季分成4组，按不同季节分别进行三元分位数回归分析，比较各因子的斜率值变化，并计算95%置信区间(CI)，CI覆盖0(包含0)，表示相关性“不显著”，而CI未覆盖0(不包含0)，说明相关性“显著”. 为便于比较3个因子的斜率值变化，在进行多元分位数回归之前，所有原始数据取对数(lg) 处理.使用统计软件STATA V.12.0进行分位数回归分析和参数估计.2 结果与讨论2.1 水质指标的年际变化与季节变化2.1.1 年际变化从TN变化趋势图看，2001年之前，TN浓度呈缓慢上升趋势，但总体处于较好的Ⅱ类水质. 在2001-2003年期间有一次跳跃式增长，从Ⅱ类区跨入Ⅲ类区，近10年(2003-2013年)TN浓度维持在Ⅲ类水平，达到2001年之前浓度水平的近2倍[图 2(a)]. TP浓度年均值的变化趋势表现为有升有降，基本在Ⅱ类水平线上下浮动，浓度高峰出现在2002-2004年区间和2013年. 近10余年(2002-2013年)的TP浓度水平比前10年(1990-2001年)的浓度水平总体高出15%左右[图 2(b)]. 洱海的年平均水温在16-19℃之间周期性波动，未见明显的上升或下降趋势[图 2(c)].图 2 洱海TN、 TP、水温和藻类Chl-a的逐年变化(1990-2013年)从藻类Chl-a变化趋势看，2000年之前洱海全湖Chl-a维持在低浓度水平，变化范围为1.0-3.5 mg·m-3. 2000-2002的3年期间，Chl-a浓度呈直线上升，藻类生物量从低水平跨越至较高水平. 2003年之后的Chl-a平均浓度达到2000年之前的10余倍[图 2(d)]. Pearson相关性分析显示藻类Chl-a与TN以及水温均呈显著正相关性(P<0.01)，而与TP的相关性不显著(P>0.05).2.1.2 季节变化4项水质指标具有明显的季节性特征，均表现为夏、秋两季较高，且两季数据接近，而春、冬季数值较低. 8-10月TN浓度最高，5月是一年中TN上升的起点，11月是TN开始下降的拐点[图 3(a)]. 一年中TP浓度在4-7月是洱海上升速率最快的时段[图 3(b)]. 水温在夏季和秋季最高，分别为23.3℃和20.2℃，很适宜藻类生长[图 3(c)]. 藻类Chl-a 浓度在6-7月出现跳跃式上升，平均值由10 mg·m-3跃升至20 mg·m-3，在7-11月维持在最高水平[图 3(d)].图 3 洱海TN、 TP、水温和藻类Chl-a的季节变化2.2 藻类对氮、磷及水温的长时间尺度响应特征通过三元分位数回归方法分析洱海N、 P和水温对藻类Chl-a的耦合效应随时间变化特征. 4个年份区间的lg(TN)、 lg(TP)和lg(水温)的斜率值随分位点的变化谱图见图 4，斜率值及其95%置信区间的统计特征见表 2.表 2 不同年份区间的多元分位数回归的斜率参数统计图 4 4个年份区间的三元分位数回归中lg(TN)、 lg(TP)和lg(Temp)的斜率变化4个时间段lg(TN)、 lg(TP)和lg(水温)的平均斜率值变化范围分别为0.03-0.20、-0.30-0.80、 0.44-2.70，3个因子对藻类的促进效应依次为水温>磷>氮. 各因子的斜率值随时间变化很大，水温的斜率值逐渐下降，从1990-1995年期间的2.05-4.78快速下降至2008-2013期间的0.15-0.75，说明水温对藻类生长的正效应在持续相对下降. 水温斜率的95%置信区间(CI)在2007年之前的时间段全未覆盖0，而在2008-2013年期间只有部分区间(0.45<τ<0.71)未覆盖0，说明水温与藻类Chl-a之间相关性总体表现为极显著，但在2008年之后显著度出现下降. 相反，TP的斜率值逐渐上升，从1990-1995年期间的负值(-0.42--0.05)快速攀升至2008-2013年期间的0.52-1.07，说明P对藻类生长的正效应逐渐在相对增强. 除了1996-2001年时间段，TP斜率的95%CI在绝大部分位点均是未覆盖0，说明TP与藻类Chl-a之间相关性总体呈极显著. 在过去20余年中TN的斜率值比较低，但在绝大部分分位条件下表现为正效应，在1996-2001年和2002-2007年两个时段的数值略高，而在2008-2013年的正效应达到最低. TN斜率的95%CI只在1996-2007年期间的部分分位点未覆盖0，说明TN与藻类Chl-a之间相关显著度较低.总体上看，水温和营养物共同支撑着洱海藻类生物量，这与国内外其他富营养化湖泊的研究结果类似. 营养物和水温对藻类生物量变化的耦合效应比较复杂，据1980-2014年的洱海陆域大理站气象资料，当地日平均气温、日最高气温以及日最低气温均存在缓慢上升的趋势，近30余年日最低气温上升幅度为0.05℃·a-1，有气候变暖趋势. 而分位数回归结果显示水温是洱海藻类增长的重要限制因素，但其相对重要度随着时间推移(富营养化程度加重)明显下降，而P的相对重要度明显持续上升，P比N对藻类的限制作用更强. 与水温相比，营养盐浓度可能是影响洱海藻类生物量的更重要因素. 这与Jeppesen等提出的亚热带到温带区域的35个湖泊中浮游藻类生物量与结构主要是由营养物决定,而气候变暖的作用较小的结论基本一致.分位数回归分析结果显示洱海藻类属于N、 P共同限制，这与N/P比值有关. 一般当N/P质量比在10∶1-25∶1的范围时，藻类生长出现氮磷共同限制的概率大. 洱海N/P质量比值一般在10-30之间波动，平均值为23，中位数21(表 1)，符合藻类出现N、 P共同限制的条件. 藻类Chl-a对营养物和水温的响应关系可能与藻类群落结构演替有很大关系. 洱海的富营养化演进过程是藻类群落结构逐渐从硅藻门占优势向蓝藻门占优势的演变过程. 不同藻类对N、 P和水温的响应程度差别会很大，硅藻的最主要限制因子可能是水温等气象条件，其次是营养盐，而蓝藻一般受N/P质量比值的影响显著，还有水温、光照、气压等条件[29]. 洱海N/P质量比值现状适合微囊藻、鱼腥藻等蓝藻门在藻类竞争中占优势.2.3 藻类对氮、磷及水温响应的季节性特征不同季节中lg(TN)、 lg(TP)和lg(水温)的斜率值随分位点的变化谱图见图 5. 春季，TN和水温的斜率值均始终保持为正值，两者的95% CI在绝大部分分位条件下均未覆盖0(极显著). TP斜率在大多数条件下(τ<0.85)为负值. 在较高分位时(τ>0.7，Chl-a>5.4 mg·m-3)，水温和TN的斜率值同时下降，而TP斜率值明显相应上升，当τ>0.85处(Chl-a>8.0 mg·m-3)TP的斜率值转为正. 这说明N和水温是支撑春季藻类生物量的重要因素，但出现高生物量的决定性因子是P.图 5 分季节的三元分位数回归中lg(TN)、 lg(TP)和lg(Temp)的斜率值变化夏季，水温的斜率值在所有分位点全部为负值，数值范围为-2.27-0.03，而TN和TP 斜率平均值分别为0.51和0.26，在较高分位时两者的95% CI均未覆盖0(极显著). 当τ<0.40(Chl-a<3mg·m-3)，TN斜率持续上升，而TP斜率相应下降. 而当τ>0.40，TN斜率持续缓慢下降，而TP斜率持续快速上升，说明夏季藻类是N、 P共同限制，但随着藻类生物量增长，TP对藻类的正效应逐渐强于TN.秋季，TN和水温的斜率全部为正值，平均值分别为0.66和4.59，两者的95% CI在所有分位点都未覆盖0(极显著). TP斜率总体是大于0，平均值0.16，而95%CI在绝大部分分位条件下是覆盖0(不显著). 秋季藻类增长的限制因子重要度排序为：水温>TN>TP.冬季，TN斜率始终为负值，TP斜率虽然在绝大部分条件下为正值，但其95%CI全覆盖0(不显著). 温度的斜率始终保持正值，其95% CI在绝大部分条件下(0.22<τ<1.52)未覆盖0(极显著)，说明水温是冬季藻类增长的主导限制因子.TN、 TP、水温、 Chl-a的数值季节性变化表现出高度一致，均是在夏、秋两季达到最高(图 3)，这反映了营养物与水温共同促进洱海藻类生物量变化. 但分位数回归结果显示藻类对各因子的响应关系在夏季和秋季完全不同，夏季日平均气温最高，普遍达到藻类生长所需要的最佳温度，因此水温不属于夏季藻类生长的限制因子. 夏季降雨量大，暴雨径流携带更多营养物进入湖体，促进藻类暴发，N、 P成为藻类共同限制因子. 夏季持续高温还会加速下层水中有机物质的耗氧分解，造成溶解氧浓度急剧下降，容易出现缺氧状态，促进底泥中大量氨氮和磷酸盐加快溶出，致使水中TN、 TP含量升高，支撑全湖藻类出现暴发性增长. 秋季，经过夏季藻类暴发已消耗了大量N、 P，而且秋季气温昼夜温差加大，水温数据的离散度明显大于夏季，藻类生物量对水温变化表现可能更加敏感，使水温成为藻类主要限制因子. 春季和冬季，营养物浓度水平较低，湖水呈相对清洁状态，水温的波动对藻类生物量影响也比较大.洱海藻类群落的季节性特征很明显，在春季以硅藻和蓝藻占优势，冬季以绿藻和蓝藻占优势，而蓝藻在全年绝大部分时间占优势，尤其是在夏秋两季处于绝对优势地位，水华发生时蓝藻数量高达107 cells·L-1. 夏季水温能普遍达到蓝藻生长最理想水温(20℃以上)，营养物浓度则成为藻类生物量的决定性因子.具体参见污水宝商城资料或更多相关技术文档。
水库蓝藻“水华”的暴发成因及防治措施
中光合作用 极大减弱 ，从而使水体溶 解氧降低 ，引起
鱼、虾等生物 的大量死亡 ，产生生物污染 。
二 、诱发水库暴 发蓝藻水华的成因 １ 水体 中的氮、磷 （、Ｐ 比例失调 ，易暴发 蓝藻 ． Ｎ ）
Ｎ 、Ｐ比例在 水体 中达 到 ７：１ ，是浮 游植物 正 常
磷酸盐 的代用 品 。农业生产上应合理控制施肥量 。实
依据水体水华暴发形成 的机理 ，防治水 体蓝藻大 量产生 的根本性措施是减少水 体的氮 、磷含 量，控 制 主要污染物一 藻类 、有机物生成 ，使 富营养化水体得 到净化。
氮 、磷 含量增加 ，使得水体透 明度下 降，深层喜光 的 生物 因缺 光而 大量 死 亡 ，导致 水体 生物 生 态环 境 失
施 污水 分 流 、截 流 和污 水净 化处 理 ，减少 污水 排放 量 。在水 体投 饵养殖 时 ，要做好养殖规划 ，兼顾经济 效益和生态效益 ，且把生态效益放在首位 。
２ 物 理 方 法 治 理 ．
营 养盐 的 需求 比例 。一般 暴 发蓝 藻水 华 的水体 Ｎ： Ｐ 达到 １ ０：１ 乃至 ２ ｌ ０： 。在蓝 藻大量 生长 时 ，此 时增
华 ”的藻类能产 生不好 的气味及毒素 ，会严 重影响城 市供水 。 （） 体 生态 环 境 失衡 ２水 水体 富 营养 化 ，有 效
条件 ，ｐ 值 达到 ８ ０ Ｈ ～ｌ ，水 体严 重老化 时 （ 久旱不 下
雨） 都可 以诱发蓝藻 的大量生长 。
三、水库预防和控制蓝藻水华大量暴发的措施
（） 响供水 １影 水体 暴发蓝 藻水华 后 ，水质 的感 官性状和饮水安全性均 发生显著变化 ，许 多形成 “ 水
食蓝藻 的生物控制蓝藻 的力度 是有 限的。
我国湖泊富营养化的现状和治理对策
我国湖泊富营养化的现状和治理对策
我国湖泊富营养化的现状主要表现为以下几个方面：
1.湖泊水质受到严重污染，水体富营养化现象严重，水质紫外透明度逐渐降低，蓝藻、水华等有害藻类大量繁殖。
2.湖泊中的水生植物和动物受到影响，如湖泊中的鱼类数量减少，底栖生物数量也不断减少。
3.湖泊周围的生态环境受到破坏，如湖泊划分过密的农田导致化肥、农药等污染物流入湖泊，进一步加剧湖泊的富营养化。
对策：
我国湖泊富营养化的治理对策主要包括以下几个方面：
1.加强污染源控制。
实施产业结构调整，推广清洁生产技术，控制工业废水、生活污水等污染源，减少化肥、农药等农业面源污染的排放，从源头上减少湖泊富营养化的形成。
2.加强水体治理。
通过引进高效、低成本的水处理技术，对湖泊水体进行治理，
减少富营养化现象的发生。
同时，加大对蓝藻、水华等有害藻类的控制力度，改善湖泊的水质。
3.保护湖泊周围的生态环境。
推广生态农业，控制湖泊周围的农业用地，逐步恢复湖泊周围的湿地和绿地生态系统，减少化肥、农药等对湖泊的污染。
4.加强政策法规的制定和实施。
完善相关的法律法规和政策，制定湖泊富营养化的治理措施，健全相关部门的协调机制，形成多部门合作的治理体系。
湖泊富营养化
5、有些产生毒素：甲藻产生石房毒素、进入 食物链
湖泊富营养化
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湖泊富营养化
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七、湖泊富营养化防治
1、加强生态管理：预防含N、P及生活污水未经 处理直接排入河流；
2、污水深度处理：彻底去除有机污染物；
3、化学杀藻：漂白粉、CuSO4 (0.1~0.5mg/L)撒 入产生赤潮河流或海洋；
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六、富营养化危害
1、水体外观呈色、变浊、影响景观：
内陆湖：水华（水花 Water bloom);
海洋：赤潮（红潮 Red tide)
2、水体散发不良气味：土腥素（geosmin)， 硫醇、吲哚、胺类、酮类等；
3、溶解氧下降：分解有机物及藻类残体造成 细菌大量繁殖，消耗掉水中氧气。
湖泊富营养化
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五、富营养化类型及判别标准
因为影响富营养化现象原因很复杂，在不一 样生态环境条件下，水体之间富营养化程度存在 很大差异。同一水体在不一样阶段也可能相差十 分悬殊。为了研究富营养化演替规律，普通将富 营养化现象分为贫营养型、中营养型及富营养型 三种基础类型。其间又可细分出几个亚型，如特 贫营养型、贫—中营养型、中—富营养型等
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伴随时间推移，自外部进入湖中营养盐类逐 步积聚，湖水中营养物质增多，湖泊生物生产能 力提升，生物量增加，水中溶解氧含量下降，水 色发暗，透明度降低，水生生物种群组成逐步由 适合富营养状态下种群所代替，湖泊对应由贫营 养型发展为中营养型，进而演变为富营养型。
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三、主要表现
富营养化现象发展到一定阶段，表现为浮游 藻类异常增殖。以蓝绿藻类为主水藻泛浮水面， 严重时形成“水花”或“湖靛”。在迎风湖岸或 湖湾处，糜集水面藻类可成糊状薄膜，湖面呈暗 绿色，透明度极低，可散发出腥臭味。而且还会 分泌出大量藻类毒素，抑制鱼类和其它生物生长， 对人畜造成危害，并严重污染环境。
水体富营养化与蓝藻水华的关系分析
水体富营养化与蓝藻水华的关系分析随着现代化的快速发展，人们对水资源的需求越来越大。
同时，随着人类活动的加剧，水体污染也日益严重。
其中最为常见的一种污染现象就是水体富营养化，这种现象不仅会直接影响到水体生态系统的平衡，更会引发蓝藻水华等其他一系列的问题。
因此，对水体富营养化与蓝藻水华的关系进行深入的分析，尤其是在海水、湖泊等自然水体中的影响，对于维护生态平衡，保护环境健康至关重要。
一、什么是水体富营养化？水体富营养化，简而言之就是指在水中含有过多的养分，如氮、磷等有机和无机物质，从而导致水质的恶化。
一般情况下，这些养分主要来自于人类活动，如农业、工业、城市建设等。
常见的一些水体富营养化的指标有：水体中总氮（TN）和总磷（TP）浓度的升高；水体中的叶绿素a浓度升高；水体的透明度降低等。
二、水体富营养化与蓝藻水华的关系水体富营养化是一种导致水体生态失衡的重要因素，它会引发许多问题，如臭氧层疏松、海洋死亡区、蓝藻水华等。
而蓝藻水华则是一种过度生长的蓝藻，它是一种存在于自然水体中的、由于某种过程导致的异常大量的蓝藻生长现象。
水体富营养化与蓝藻水华之间的关系是密不可分的，因为蓝藻生长所需要的养分正是水体富营养化的产物。
同时，蓝藻生长本身也会导致水体质量的进一步恶化。
三、蓝藻水华的对水体生态环境的影响蓝藻水华对水体生态环境的影响非常深远。
首先，它会影响水体的透明度，导致水中微生物的生长受制。
其次，蓝藻还会释放大量的腐殖酸等物质，导致水体的酸化，加剧水体的富营养化。
此外，蓝藻在死亡后会释放大量的有机物，引发水体富营养化的恶性循环，使得水体生态失调进一步加剧。
四、应对水体富营养化及蓝藻水华的措施针对水体富营养化及蓝藻水华的问题，我们应该采取一系列的措施。
其中包括：减少化肥、农药等的使用，避免污染源的排放；加强环保宣传，提高公众环保意识；开展水环境监测，及时监控水体富营养化和蓝藻水华的情况；推广生态修复技术，如湿地恢复、水产养殖等；采用合理的水资源管理制度，加强对水资源的保护，从根本上遏制水体富营养化和蓝藻水华。
湖泊富营养化与蓝藻水华预测
湖泊富营养化与蓝藻水华预测湖泊富营养化是指湖泊中的营养物质过多，导致湖水中的藻类过度繁殖，形成水华现象。
其中，蓝藻是一类常见的藻类，其水华往往会对水体生态系统造成严重的影响。
预测湖泊富营养化和蓝藻水华的发生，对于湖泊管理和保护具有重要的意义。
一、湖泊富营养化的原因湖泊富营养化的主要原因包括人类活动和自然因素两方面。
人类活动中的农业、工业和城市化等过程会导致大量的营养物质进入湖泊，如化肥、废水排放等，从而提高湖泊的营养物质含量。
而自然因素中，湖泊本身的特点，如面积、水深、流动性等，也会对湖泊富营养化起到一定的影响。
二、蓝藻水华的危害蓝藻水华会对湖泊生态系统造成多种危害。
首先，大量的藻类繁殖会使湖水变得浑浊，降低水体的透明度，影响水生生物的生存和繁衍。
其次，蓝藻水华会消耗大量的氧气，导致湖水中氧气含量下降，从而危害水生生物的呼吸。
此外，蓝藻水华还会释放毒素，对水生生物和人类健康造成威胁。
三、湖泊富营养化与蓝藻水华的预测方法为了预测湖泊富营养化和蓝藻水华的发生，科学家们开展了大量的研究工作。
一种常用的方法是利用监测和采样技术，收集湖泊水体中的水样，并对其中的营养物质和藻类进行分析。
通过对多个时期的监测数据进行对比和分析，可以判断湖泊的富营养化程度和蓝藻水华发生的潜在风险。
另外，还可以利用遥感技术对湖泊进行监测。
通过卫星遥感图像的获取和分析，可以获取湖泊的水质信息，如透明度、叶绿素含量等指标。
这些指标可以作为湖泊富营养化和蓝藻水华的预测指标，为湖泊管理者提供决策支持。
四、湖泊富营养化和蓝藻水华的管理与治理预测湖泊富营养化和蓝藻水华的发生是湖泊管理和治理的重要一环。
根据预测结果，可以采取相应的管理措施，以减少湖泊富营养化的风险和蓝藻水华的发生。
首先，在源头上控制营养物质的输入是非常重要的。
加强对农业和工业活动的监管，减少化肥和废水的排放，可以有效地降低湖泊的营养物质含量。
其次，采用生物控制、物理控制和化学控制等手段，对湖泊中的藻类进行控制和消除。
太湖富营养化与蓝藻水华引起的饮用水危机原因与对策
太湖富营养化与蓝藻水华引起的饮用水危机原因与对策一、本文概述太湖，作为中国五大淡水湖之一，承载着周边众多城市和乡村的供水、灌溉、渔业等多重功能。
然而，近年来太湖富营养化与蓝藻水华问题的日益严重，不仅破坏了湖泊的生态环境，更引发了饮用水危机，对周边居民的生活质量和健康安全构成了严重威胁。
本文旨在深入分析太湖富营养化与蓝藻水华现象产生的根本原因，探讨其对饮用水安全的影响，并在此基础上提出有效的预防和治理对策。
通过科学的研究和合理的政策引导，期望能够为太湖的生态环境保护及饮用水安全保障提供有力的理论支持和实践指导。
二、太湖富营养化原因分析太湖富营养化的现象并非一蹴而就，其背后是多重因素的交织与叠加。
从自然因素来看，太湖地处江南水乡，气候湿润，降水充沛，这为水生生物的生长提供了良好的环境。
然而，这种湿润的气候也容易导致水体中的营养物质积累，为富营养化提供了物质基础。
人为因素在太湖富营养化过程中起到了不可忽视的作用。
随着经济的快速发展，太湖周边地区的城市化进程不断加快，大量的人口聚集和工业生产活动导致了大量的生活污水和工业废水排入太湖。
这些污水中含有丰富的氮、磷等营养物质，极大地促进了水体中藻类的生长。
农业活动也是太湖富营养化的重要原因之一。
太湖周边地区是我国的重要农业区，大量的化肥和农药使用导致了农田排水中的营养物质含量增加。
这些营养物质随着农田排水进入太湖，进一步加剧了水体的富营养化。
不合理的湖泊管理也是太湖富营养化的一个重要原因。
在过去，由于缺乏有效的湖泊管理机制，太湖周边的水体没有得到有效的保护和治理。
一些企业和个人为了自身的利益，违法排放污水，进一步加剧了太湖的富营养化。
太湖富营养化的原因是多方面的，既有自然因素，也有人为因素。
为了有效地解决太湖的富营养化问题，需要我们从多个方面入手，包括加强水体治理、减少污染排放、提高公众环保意识等。
只有这样，才能确保太湖的生态环境得到有效保护，为人民的生产和生活提供更加清洁、安全的水资源。
蓝藻水华暴发机制
蓝藻水华暴发机制文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）教师姓名：刘斌学院：城市建设与环境工程学院专业：环境工程小组成员：罗华瑞贾如雪刘孟秋陈怡汀阚世豪梁丽媛陈溆东杨立钟凯文中国﹒重庆重庆大学城环学院二〇一七年六月摘要：本文旨在介绍以太湖为例的蓝藻水华的爆发机制及控制对策。
文章简述了蓝藻的构成及对蓝藻水华的定义；从内外两个方面深入探讨引起蓝藻爆发的原因；详述了如何以控污截源、生态修复、流域管理等手段控制蓝藻水华的持续爆发；并概括了蓝藻水华对当地水生态系统带来的危害及如何有效利用蓝藻水华。
关键词：太湖，蓝藻水华，爆发机制，控制对策Abstract: This paper aims to introduce the cyanobacteria outbreak mechanism and control countermeasures of Tai Lake, for example. This paper briefly describes the composition of the cyanobacteria, as well as the definition of cyanobacteria and water bloom. Then, detailedly discusses the causes of cyanobacteria outbreak mechanism from the inside and outside; detailing the methods to utilize the measures of control pollution and stop the source, ecological restoration as wellas river basin management to control the cyanobacteria outbreak; moreover, summarizing the harm for the local aquatic ecosystems due to cyanobacteria and water bloom, as well as the methods to effectively utilize cyanobacteria and water bloom.Keywords: Tai Lake, cyanobacteria and water bloom, outbreak mechanism, control countermeasures.1.蓝藻基本特征1）细胞壁由纤维素（内层）和果胶质（外层）组成，细胞外有的具胶被或胶鞘。
蓝藻水华的爆发机制及控制对策研究
蓝藻水华的爆发机制及控制对策研究摘要：本文旨在介绍以太湖为例的蓝藻水华的爆发机制及控制对策。
文章简述了蓝藻的构成及对蓝藻水华的定义；从内外两个方面深入探讨引起蓝藻爆发的原因；详述了如何以控污截源、生态修复、流域管理等手段控制蓝藻水华的持续爆发；并概括了蓝藻水华对当地水生态系统带来的危害及如何有效利用蓝藻水华。
关键词：太湖，蓝藻水华，爆发机制，控制对策1.蓝藻1.1基本特征1）细胞壁由纤维素（内层）和果胶质（外层）组成，细胞外有的具胶被或胶鞘。
2）无色素体，色素均匀地散在细胞周围的原生质内。
色素成分主要为叶绿素a、β胡萝卜素、藻胆素。
藻胆素是蓝藻的特征色素，包括蓝藻藻蓝素（c-phycocyanin, C34H47N4O8）、蓝藻藻红素(c-phycoerythrin, C34H42N4O9) 和别藻蓝素(Allophycocyanin)等。
3）无细胞核，只具核质而无核仁和核膜。
属原核生物，称为蓝细菌（Cyanobacteria）4）同化产物主要是蓝藻淀粉(Cyanophycean starch)。
1.2繁殖方式主要为营养繁殖和孢子繁殖，未发现有性繁殖，可产生的孢子有：内生孢子、外生孢子、厚壁孢子（休眠孢子）、藻殖孢。
营养繁殖常见为细胞分裂，特殊为藻殖孢繁殖。
（1）段殖体是蓝藻藻丝上两个营养细胞间生出的胶质隔片(凹面体)或由间生异形胞断开后形成的若干短的藻丝分段，又称藻殖段或连锁体。
图1 繁殖方式图（2）厚壁孢子系由普通营养细胞增大体积，积累丰富营养，然后细胞壁增厚而成。
厚壁孢子有极强的生命活力，能在不利环境条件下长期休眠。
（3）异形胞是丝状蓝藻类(除了颤藻目以外)产生的一种与繁殖有关的特别类型的细胞，它是由营养细胞特化而成的。
具有异形胞的蓝藻能固氮，当水中氮缺乏时，异形胞的数目显著增加。
2.蓝藻水华蓝藻水华指淡水水体中蓝藻大量繁殖的一种自然生态现象，是水体富营养化的一种特征，主要由于生活及工农业生产中含有大量氮、磷的废污水进入水体后，蓝藻大量繁殖后使水体呈现绿色的一种现象。
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973计划项目湖泊富营养化过程与蓝藻水华暴发973计划课题2004年度总结报告项目名称:湖泊富营养化过程与蓝藻水华暴发机理研究课题名称:湖泊水,沉积物界面过程对营养物迁移转化影响研究课题编号:2002CB412304课题负责人:金相灿刘建彤课题依托单位:中国环境科学研究院中国科学院水生生物研究所二零零四年十二月十五日本课题自2003年启动以来，紧紧围绕国家需求、课题任务书的任务要求和目前国际、国内的研究进展，开展了大量的野外调查检测、室内分析和模拟试验研究工作。
下面从以下几个方面，对整个第四课题在2004年度的研究工作做一概括性总结。
一、年度计划执行情况1(年度计划完成情况1.1课题拟完成的研究内容和预期目标根据课题任务书的要求，本课题第二年度应完成下列研究内容。
1.1.1 掌握水体理化因素和生物因素对生源要素在水-沉积物界面形态转化的影响;1.1.2 研究富营养化条件下，水-沉积物界面微生态结构的维持机理;1.1.3 确定污染湖区主要生源要素的形态与生物可利用性之间的关系;1.1.4 掌握跨介质间营养物的动态赋存以及热力学平衡与营养状态的关系;1.1.5 在国内外核心刊物上发表文章4篇，其中中国环境科学研究院和中科院水生生物研究所分别发表2篇。
1.2 课题完成的研究内容和目标1.2.1浅水湖泊水-沉积物界面物质交换过程及其水动力影响机制现场调查采样，分析，完成冬、夏两季样品采集工作，进行实验室内外分析数据的初步整理。
初步总结完成沉积物-水界面氧化还原条件的控制机理研究。
1.2.2 湖泊营养物的微生态转化及生化动力学1针对长江中下游的五大浅水湖泊(滇池、洪泽湖、洞庭湖、巢湖和太湖)和两个城市湖泊(武汉月湖和南京玄武湖) 进行现场调查采样、分析，进行实验室内外分析数据的整理，总结长江中下游湖泊的基本理化特征和营养状况;同时重点研究太湖不同富营养水平湖区，分春夏秋冬四季对太湖流域的梅梁湖鼋头渚、梅梁湾小丁湾、梅梁湖蠡园、贡湖、东太湖等湖区进行野外调查，分析上覆水、沉积物样品中各种理化性质。
并从底栖动物、着生藻类和微生物三方面进行水,沉积物界面的微生态结构的调查;开展实验室内的模拟研究，研究环境因子对湖泊水,沉积物界面磷交换的影响。
1.2.3 湖泊水,沉积物界面地球化学过程对湖泊富营养化的影响水体理化因素对生源要素在水,沉积物界面形态转化的影响;跨介质间营养物的动态赋存以及热力学平衡与营养状态的关系;系统研究生源要素在浅水湖泊水,沉积物界面的形态转换机理;模拟研究确定不同形态P的存在形式对其生物有效性的影响。
1.2.4重污染湖区营养元素生物可利用性的限制因素和转化作用模拟研究确定不同形态N、P的存在形式对其生物有效性的影响。
确定污染湖区主要生源要素的形态与生物可利用性之间的关系。
2、工作进展2.1浅水湖泊水-沉积物界面物质交换过程及其水动力影响机制样品采样和工作量2002年10月, 2003年1月和2004年3月在太湖，巢湖和龙感湖完成了三次采样，共采集湖水样品近100个，孔隙水样品200多个，沉积物柱13个。
采集了太湖周围河水样品36个，在太湖生态站还收集雨水样品。
主要完成的实验有:N、P的形态分析，铁锰形态分析, 溶解有机质(TOC)及C、N的同位素分析。
实验方法根据各湖的水文特点和富营养化程度，分别在太湖、巢湖、龙感湖选取(T1、T2、T3、T4、T5、T6)、4(C1、C2、C3、C4)、2(L1、L2)代表性采样点(图1)，2先后于2003年1月(枯水期)和2003年7月(丰水期)利用全球定位系统(GPS)分别对以上三湖表层和底层水样进行采集，样品滴加数滴氯化亚汞保存(4?)。
采集到的水样一部分直接用于测定总磷(TP)，另一部分经0.45μ醋酸纤维滤膜过滤后测定可溶性反应磷(SRP)、溶解性总磷(TDP)等项目。
SRP用钼锑抗分光光度法测定，TP和TDP用过硫酸钾消解法测定(GB 11893-89)。
颗粒磷(PP)为TP和TDP的差值，溶解有机磷(DOP)为TDP和SRP的差值。
利用高温催化氧化方法分析了水中的溶解有机碳(DOC)的含量。
沉积物样品在室内利用冷冻干燥仪干燥，干燥后的样品利用玛瑙研钵研细待用(粒径<125μm)。
称量1.0 g 干样，根据SEDEX法对沉积物中不同形态的磷进行分类，连续提取并分析了沉积物中的弱吸附态磷、铁结合态磷、自生磷灰石及残留态磷的含量。
另外，分别称取两份0.5 g干样，对其中一份进行灰化(灰化温度:500?;灰化时间:2小时)，然后利用酸提法(1M HCl，提取时间:16小时)分别对其中的总磷(灰化样品，Ptot)和无机磷(未灰化样品，Pin)进行提取和分析，最后由总磷和无机磷的差值获得有机磷(Porg)的含量。
所有样品各形态磷含量的分析均采用比色法, 分析结果表示为干样的磷含量(mg/g)。
其它元素分析:称取定量干样，利用3 M HCl浸泡24小时除去无机碳，经超纯去离子水清洗去除盐酸后冷冻干燥，最后利用元素分析仪分析沉积物有机碳的含量(w(Corg)/%)和有机碳氮的原子比(n(Corg)/n(Norg))，并通过计算得到有机碳磷的原子比(n(Corg)/n(Porg))。
另外，利用超纯稀HNO酸化(3%，V/V)CDB溶3 液(铁结合态磷提取剂)，并经原子吸收仪测定其中的铁含量(w(FeCDB)/(mg/g))，最后计算出CDB溶液铁磷的原子比(n(FeCDB)/n(PCDB))。
重要结论(1) 不论是枯水期还是丰水期，太湖水体磷的主要组成部分都为颗粒磷;巢湖和龙感湖，枯水期，磷的主要组成部分也为颗粒磷，而丰水期却以溶解性总磷为主。
枯水期溶解有机磷较高，而丰水期可溶性反应磷含量却较高。
初步研究认为:丰水期藻类爆发不仅可能促进水体中其它形态的磷向可溶性反应磷的转化，而且还可能导致沉积物中内源磷向上覆水体的释放。
无论是枯水期还是丰水期，表层和底层水体所测项目的变化不大，受水深变化的影响较小。
浅水湖泊体系的水动力条件较强，水体混合比较均匀，所以水体的各种物化参数一般变化不大。
枯水期，三湖各采样点除太湖T6点TP以TDP为主要组成部分以外(97%)，其余各点TP都是以PP为主(25-85%)。
太湖从西北—东南由藻型湖泊—草型湖泊过渡，同时人为污染的程度也在逐渐减小，而T1-T6正好也是从西北—东南分别分布。
由T1-T6太湖水体中TP的含量都是逐渐降低，这与人类活动影响的程度3和太湖营养类型的分布一致。
T6点为典型草型湖泊，也是太湖重要的淡水水源区。
大型水草有利于悬浮颗粒物的沉淀和吸附，在一定程度上减少了水体悬浮颗粒物的负荷，因此，也降低了水体中PP的含量。
巢湖为典型藻型湖泊，水体较浅，水动力较强，湖底表层沉积物的再悬浮作用显著，所以PP的含量较高。
龙感湖虽然是典型的草型湖泊，由于受气候因素的影响，在采样的过程中，湖面逐渐吹起了大风，风浪的搅动作用导致了湖底表层沉积物的再悬浮，因此，由L1-L2水体PP 的含量显著升高。
丰水期，太湖各点TP都以PP(55-85%)为主，T1-T6的变化趋势与枯水期一致，而巢湖和龙感湖以TDP(35-80%)为主。
由于入湖径流的侵蚀，太湖丰水期TP 和PP的含量较枯水期高，T1-T3点丰水期DTP较高，而T4-T6枯水期和丰水期相差不大，枯水期略高一点，反映了丰水期侵蚀作用的影响。
巢湖和龙感湖的情况与太湖恰恰相反，这可能是与当时的气候因素有关。
2003年夏季，安徽普降大雨，入湖径流流量增大，巢湖最大水位可达7.5 m。
长时间的阴雨天气能够导致大量污染物被淋滤侵蚀，少量营养物质可能也以溶解态的形式迁移入湖，致使巢湖TP以TDP为主。
另外，夏季藻类的大量繁殖生长死亡，这些有机残体的分解可使大量有机磷释放出来，也可导致TP以TDP为主。
龙感湖较高的TDP可能就是由水生植物的降解而造成的。
值得注意的是各湖DOP和SRP的变化，枯水期DOP较丰水期高出许多，而丰水期SRP也较枯水期高出许多。
各湖除太湖T1-T3点丰水期DTP较枯水期高，可能是由于污染所致以外，其余各点枯水期和丰水期相差不大，由此可以排除污染因素。
那么，是什么原因导致枯水期和丰水期各湖DOP和SRP发生如此巨大的变化呢,据周易勇、谢丽强等在武汉东湖的研究证实，在藻类繁茂时，藻类不仅可以促进其它形态的磷向可溶性反应磷的转化，而且还可促使沉积物中磷向水体的释放。
其一，藻类的新陈代谢作用可以释放大量的碱性磷酸酶，碱性磷酸酶可促使其它形态的磷向可溶性反应磷的转化。
其二，藻类强烈的光合作用可导致水体的pH值升高，促使金属化合物胶体沉淀，由此被胶体所吸附的磷便被释放出来。
其三，藻类旺盛的新陈代谢作用可吸收大量的氮，相比之下磷的吸收较少，也使磷的含量相对增加。
太湖、巢湖、东湖等都为长江中下游的浅水湖泊，不同的只是东湖同时还是个城市湖泊，所以东湖发生的藻类促使沉积物中磷释放以及水体中磷转化的现象，在其它类似的湖泊中也会发生。
丰水期采样时太湖和巢湖藻类繁茂，已经出现了严重的“水华”现象，那么藻类的爆发可能是水体中SRP含量增高的主要原因。
同时，夏季也是藻类生物量较大的季节，可以造成大量有机质的积累，而有机质降解可以促使有机磷的降解释放。
另外，大量有机质的降解可以消耗大量氧气，促使水体由好氧转化为厌氧，降低氧化还原电位，导4致铁结合态磷(FeP)的还原释放。
在风平浪静的条件下，太湖全湖水—沉积物界面氧化还原电位值平均为189 mV，处于弱还原状态，而表层沉积物迅速降为-200 mV，处于强还原状态，这些条件都有利于FeP的还原释放。
另据本次水体溶解有机碳的分析，太湖全湖溶解有机碳的含量较高，变化范围为3.87~7.26 mg/l，平均为4.75 mg/l，说明水体有机质发生着比较强烈的降解作用。
FeP是太湖沉积物中磷形态的主要组成部分，夏季太湖有机质大量的积累和降解，可能会引起FeP 的还原释放，从而可能对水体的营养状态有着重要的影响。
而且，夏季湖水温度升高，生物作用旺盛，底栖生物的扰动作用、微生物的新陈代谢作用以及由此产生气体(CH、HS、NH等)的释放作用等都可能对沉积物中磷的内源释放有423 一定的影响。
(2) 磷在沉积物早期成岩作用研究表明, 湖泊内源自生有机质降解时有机磷的优先释放。
无机磷，特别是铁结合态磷，在氧化还原条件变化的情况下，能够通过沉积物—水体界面被再次释放到水体中去，这个过程可能对湖泊的水体质量和营养状况有一定的影响。
太湖五里湖表层沉积物中总磷的含量较高，变化范围为2.05~4.05 mg/g，平均约为2.80 mg/g。
总磷和无机磷之间存在着较好的相关关系(R=0.97)，说明沉积物中总磷的含量主要由无机磷控制。