抚仙湖氮磷污染负荷物质平衡计算
污染源污染负荷计算方法

污染源污染负荷计算方法概述污染源污染负荷是评估和控制水体污染的重要指标之一。
它是指单位时间内污染物从某一污染源排入水体后水体受到的污染物的总量。
计算污染源污染负荷是水体污染防治的关键环节,直接关系到水体污染物总量控制对策的制定和实施。
本文将针对污染源污染负荷计算方法进行详细介绍。
计算方法污染源污染负荷计算方法主要有物质平衡法、统计法和工程法三种。
1. 物质平衡法物质平衡法是利用污染物在物理、化学和生态等各种过程中的数据,基于污染物在污染源和水体之间物质量守恒关系进行计算的方法。
其具体步骤如下:•确定计算单位时间内污染物排放总量•确定计算污染物在水中的存在形式和寿命•确定计算时段内水流量和水质变化规律•计算单位时间内污染物在水中的分布和浓度•计算出单位时间内污染源的污染负荷物质平衡法的优点是具有物理实验数据作为基础,计算精度较高;缺点是在计算过程中容易出现误差,需要对各种物理化学参数进行复杂的测定和试验。
2. 统计法统计法是利用历史数据进行计算的方法,通过对历史数据进行分析,预测未来的排放情况和水质变化趋势。
其具体步骤如下:•收集历史的污染负荷数据和污染源排放的数据•对数据进行整理和分析,确定排入水体的污染物种类、浓度和流量等参数•根据测量数据和经验公式或模型预测未来的排放情况和水质变化趋势•计算单位时间内污染源的污染负荷统计法的优点是数据来源较为简单,并且可以应用于长时间尺度的预测和评估;缺点是预测精度依赖于历史数据的准确性,且预测的可靠性存在较大的不确定性。
3. 工程法工程法是利用建设过程和运营过程中的监测数据进行计算的方法,以实际测量值为基础,根据基础参数和监测数据,结合经验公式或模型计算出单位时间内污染源的污染负荷。
其具体步骤如下:•确定污染源的特征和环境影响因素,设置监测站点并进行实时监测•处理监测数据,计算水流量和水质变化趋势,确定污染物的浓度•根据监测数据运用经验公式或模型计算污染物污染负荷并进行分析、评估工程法的优点是精度高,数据获取较为容易,需求较少的出土数据;缺点是需要投入大量的监测和测试工作,以及建立复杂的经验公式或模型。
玉溪市人民政府关于印发玉溪市抚仙湖保护范围限制畜禽养殖管理办法(试行)的通知

玉溪市人民政府关于印发玉溪市抚仙湖保护范围限制畜禽养殖管理办法(试行)的通知文章属性•【制定机关】玉溪市人民政府•【公布日期】2018.03.30•【字号】•【施行日期】2018.05.01•【效力等级】地方规范性文件•【时效性】现行有效•【主题分类】畜牧业正文玉溪市人民政府关于印发玉溪市抚仙湖保护范围限制畜禽养殖管理办法(试行)的通知各县区人民政府,市直各委、办、局,各人民团体和企事业单位,中央、省驻玉单位:《玉溪市抚仙湖保护范围限制畜禽养殖管理办法(试行)》于2018年3月23日经玉溪市第五届人民政府第2次常务会议研究通过,现印发给你们,请认真贯彻执行。
玉溪市人民政府2018年3月30日玉溪市抚仙湖保护范围限制畜禽养殖管理办法(试行)第一条为加强抚仙湖的保护和管理,防治污染,改善抚仙湖生态环境,根据《中华人民共和国环境保护法》《畜禽规模养殖污染防治条例》《云南省抚仙湖保护条例》等有关法律、法规,结合实际,制定本办法。
第二条在抚仙湖保护范围内从事畜禽养殖活动的单位和个人,应当遵守本办法。
第三条抚仙湖保护范围内限制畜禽养殖管理坚持保护优先、属地管理、遏制增量、减少存量、逐步迁出的原则。
第四条澄江县、江川区、华宁县(以下简称沿湖县区)人民政府负责本行政区域内限制畜禽养殖管理工作,主要履行下列职责:(一)宣传和贯彻执行有关法律、法规;(二)拟定限制畜禽养殖实施方案,报市政府备案后组织实施;(三)组织开展畜禽养殖污染防治工作;(四)组织依法迁出或者关闭违反有关法律法规及本办法规定的畜禽养殖场、养殖小区;(五)做好限制畜禽养殖管理其他工作。
第五条市、沿湖县区农业、环境保护、国土资源、住房城乡建设、抚仙湖管理等有关行政主管部门按照各自职责,做好抚仙湖保护范围内限制畜禽养殖管理工作。
第六条鼓励抚仙湖保护范围内的村(居)民委员会和村(居)民小组通过制定村规民约等方式,规范村(居)民畜禽养殖活动,逐步减少村(居)民畜禽养殖,引导村(居)民少养或者不养。
抚仙湖北岸入湖径流中总氮变化趋势分析

系统的常规监测点布设于水流量大 、水质较稳
定 的入湖 口。
采样频率为每月 1 、时间为每月下旬 ,监测 次 项 目为总氮 。
从使用仪器 的简单 ,测定方法的快速、灵敏 、
操作方法简便 、结果的准确和方法的适用范围来综 合考虑 , 采用 碱性过硫 酸钾 消解紫外 分光光度法
氢氧化钠溶液 、4 gL碱性过硫酸钾溶液、l 9盐 0/ + 酸溶液、10 gL硝酸钾标准贮备液 、1m / 0m/ 0 gL硝
酸钾标准使用液 、稀硫酸溶液。 2 结果与分析
03 万 h . 3 m 。径 流 区农 业产 品以水 稻、包谷 、小 麦、蚕豆 、莲藕 、烤烟 、油菜 、水果等为主。主要 2 1 抚仙湖入湖河流中总氮浓度监测结果 . . 裹 1 抚仙湖入湖河流中总氮浓度 ( g L m/) 工业 有 磷 化 工、食 品、造 纸、建 材 、煤 炭 等 。 ] 沿湖居民主要从事农业和旅游业活动 ,废物管理不 善,生活污水、农业泄水和工业废水几乎未经处理
问上看,窑泥沟主要排放城区污水 ,且是一条上面
份到 7 月份变化趋势较平缓。 马料河发源于县城西北 的郑 阉箐,经忠恕村 、
大小窑、廖 官营等村后流入抚仙湖 ,17 90年经人 种 田的暗沟,污染最为严重 ;马料河的径流区在澄 工改直 用 粗 石 支砌 ,沟底 用 混 凝 土 浇筑 ,全 长 江坝区,流量小但污染 比较严重 ;梁王河的径流区
抚 仙湖 位 于 云南 省 东南 部 ,湖 泊 面 积 22 1 k m ,流域 径 流面 积 15 m 其 中星 云湖 39 03 k ( 7 k m ,水面面积 22k ] 1 m ) ,水 域面 积 2 6k 4 m . 湖面海拔高 12 m,最 大水 深约 10 71 5 m,平均水深
抚仙湖主要环境问题

抚仙湖主要环境问题(2004-04-21)1) 湖泊有机污染加重,富营养化进程加快,局部水域受到污染。
抚仙湖作为澄江和沿湖地区的最终纳污水体,经点源和面源输入的污染负荷BOD51050t、CODcr4080t、TP134t、TN430t。
加之每年由星云湖出口隔河入流Ⅳ类水质4000万方。
由于大量污染物及营养物输入,在排污口及旅游景点附近水域,水质已恶化为Ⅱ-Ⅲ类。
抚仙湖水质目前总体仍保持Ⅰ类水平,但根据多年水质监测结果,水质呈缓慢下降趋势,尤其以氨氮含量上升,透明度下降比较显著。
TN、TP是导致湖泊富营养化的主要因子,因此要严格控制氮、磷的污染。
2) 流域内农业、农村面源污染问题十分突出抚仙湖径流区共有248个自然村,总人口139037人。
汇水区农村每年生活污水排放量为406万吨,人畜粪便排放量60万吨,其污染负荷TP2077.2吨、TN2958.8吨。
这些污染物通过地表径流和地层渗漏有相当部分进入湖泊水体。
具初步估算,每年通过地表径流入湖的农村生活污染源污染负荷CODcr1154吨、BOD5319.2吨、TN107.6吨、TP19.8吨、SS978.4吨。
流域内有耕地9.20万亩,其中:水田5.66万亩,梯田2.22万亩,坡地1.32万亩。
每年化肥施用总量24038吨,平均每亩施用达246公斤,农药总施用量143.7吨。
这些农药、化肥随地表水、地下水渗透流入湖内,每年入湖氮肥2478吨,磷肥1000吨,给湖区生态环境建设造成了严重威胁。
3) 围垦、养殖侵占湖滩现象严重抚仙湖湖区内法定最高水位(根据《云南省抚仙湖管理条例》规定,抚仙湖最高运行水位黄海高程1722.0m,简称“法定最高水位”)以下,有1542亩湖滩被侵占,围湖造田、围湖养殖现象十分突出。
大量使用化肥、农药及高密度的养殖,导致了近岸水体污染严重,对湖泊构成了最直接的威胁。
4) 湖区旅游开发利用缺乏总体计划,湖周环境遭受破坏。
抚仙湖近年旅游事业发展迅速,每年到湖区旅游度假的人数200多万人次。
抚仙湖污染源现状调查与评价

抚仙湖污染源现状调查与评价摘要:对抚仙湖的污染源进行调查,并对工业源和城市生活源负荷进行评价,得出主要污染物、主要污染源、主要排污区域及主要排污行业,并对抚仙湖污染源控制提出相应对策。
关键字:抚仙湖,污染源,污染控制一、自然情况抚仙湖是我国第二深淡水湖泊,位于玉溪市澄江、江川、华宁三县境内,属南盘江水系,湖平面呈南北向的葫芦形,流域径流面积1053km2 (含星云湖378km2 )。
根据最新勘测结果,湖面海拔高程为1722.5m时,水域面积约216.6km2 ,湖长约31.4km,湖最宽处约11.8km;湖岸线总长约100.8km,最大水深约158.9m,平均水深约95.2m,相应湖容约206.2亿m3 ,目前水质为Ⅰ类。
入湖河道梁王河、东大河、马料河等52条,间断性河流和农灌沟53条,多年平均入湖径流量16723万m3 ,其唯一出口海口河多年平均出流水量约9572万m3 。
抚仙湖—星云湖出流改道工程完成后,抚仙湖最高水位1722.00m、最低水位1720.50m;每年2~5月抚仙湖向星云湖输水,其余时段两湖独立运行,遇较大洪水时向海口河排泄。
抚仙湖流域植被以草丛、灌丛、针叶林等次生植被为主,森林覆盖率27.03%。
流域内植树造林合格面积约16.4万亩,退耕还林约9.6万亩,治理水土流失面积约96.2km2 。
径流区现有水土流失面积208.8km2 ,占总面积的30.94%,年流失入湖的泥沙量达34.56万吨。
二、社会经济发展状况2004年,抚仙湖流域人口16.03万人。
其中,澄江县12.13万人(农业人口10.29万人),江川县3.04万人(农业人口2.91万人),华宁县0.85万人(农业人口0.85万人)。
农村经济以种植业为主,主要粮食作物为水稻、包谷、小麦等,经济作物为烤烟、油菜,畜牧业主要养殖牛、马、羊、猪等。
工业以磷化工、建材、食品加工、水产品为主,其中磷化工是该地区的支柱产业。
流域内2004年国内生产总值108425万元,占澄江、江川、华宁三县总产值的25.55%。
抚仙湖入湖河流氮磷的时空分布特征

抚仙湖入湖河流氮磷的时空分布特征杨鑫鑫1,2,朱兆洲1,张晶1,2,李硕1,2(1.天津师范大学天津市水资源与水环境重点实验室,天津300387;2.天津师范大学地理与环境科学学院,天津300387)摘要:为研究抚仙湖入湖河流氮磷对湖泊富营养化的影响,通过测试环抚仙湖主要入湖河流水体中不同形态氮、磷的质量浓度,对入湖河流氮磷质量浓度的时空分布特征、氮磷负荷的月变化和氮磷比的时空分布特征进行分析.结果表明:抚仙湖入湖河流总氮TN (total nitrogen ,TN )的质量浓度为2.37~10.90mg/L ,平均值为5.23mg/L.溶解态总氮DTN (dissolved total nitrogen ,DTN )质量占总氮质量的77.33%,是最主要的赋存形态;颗粒态氮PN (particulate nitrogen ,PN )的质量占比相对较少.DTN 中溶解态无机氮DIN(dissolved inorganic nitrogen ,DIN )的质量浓度明显高于溶解态有机氮DON (dissolved organic nitrogen ,DON )的质量浓度.总磷TP (total phosphorus ,TP )的质量浓度为0.12~7.33mg/L ,平均值为0.86mg/L.颗粒态磷PP (particulate phosphorus ,PP )的质量占总磷质量的78.43%,是磷的主要赋存方式,溶解态总磷DTP (dissolved total phosphorus ,DTP )的质量占比相对较少.DTP 中溶解态无机磷DIP (dissolved inorganic phosphorus ,DIP )的质量浓度高于溶解态有机磷DOP (dissolved organic phosphorus ,DOP )的质量浓度.抚仙湖入湖河流TN 的年负荷量为397.12t/a ,TP 的年负荷量为35.83t/a.总氮和总磷向抚仙湖的输入集中在丰水期,氮向抚仙湖的输入以DTN 为主,磷向抚仙湖的输入以PP 为主.抚仙湖主要入湖河流TN/TP 的年负荷量比值为11.08,适宜浮游植物生长,入湖河流氮磷比促进了湖泊富营养化的发生.关键词:抚仙湖;入湖河流;富营养化;氮;磷;时空变化中图分类号:P951文献标志码:A文章编号:1671-1114(2020)05-0037-07Temporal and spatial distribution of nitrogen and phosphorus in inflowrivers of Fuxian LakeYANG Xinxin 1,2,ZHU Zhaozhou 1,ZHANG Jing 1,2,LI Shuo 1,2(1.Tianjin Key Laboratory of Water Resources and Environment ,Tianjin Normal University ,Tianjin 300387,China ;2.School of Geographic and Environmental Sciences ,Tianjin Normal University ,Tianjin 300387,China )Abstract :To investigate the influence of nitrogen and phosphorus in inflow rivers on eutrophication of Fuxian Lake ,the distri -bution of nitrogen and phosphorus concentrations ,the monthly variation of nitrogen and phosphorus loads and the ratios of nitro -gen to phosphorus were analyzed by testing the concentrations of different species of nitrogen and phosphorus in inflow rivers of Fuxian Lake.The results show that concentrations of total nitrogen (TN )in inflow rivers of Fuxian Lake ranges from 2.37to 10.90mg/L ,with an average of 5.23mg/L.The mass of dissolved total nitrogen (DTN )accounts for 77.33% of the mass of total nitrogen ,which is the most important specie ;particulate nitrogen (PN )accounts small proportion.The concentrations of dissolved inorganic nitrogen (DIN )are higher than the concentrations of dissolved organic nitrogen (DON )significantly.The concentrations of tota l phosphorus (TP )are 0.12-7.33mg/L ,with an average of 0.86mg/L.The mass of particulate phosphorus (PP )accounts for 78.43% of the mass of total phosphorus ,which is the main specie of phosphorus.The proportion of dissolved total phosphorus(DTP )is relatively small.The dissolved inorganic phosphorus (DIP )concentrations are higher than the dissolved organic phosphorus (DOP )concentrations.The annual loads of TN and TP in inflow rivers of Fuxian Lake are 397.12t/a and 35.83t/a ,respectively.The loads of nitrogen and phosphorus in inflow rivers during wet period are higher than that during dry period.The input of nitrogen into Fuxian Lake is dominated by DTN ,and the input of phosphorus into Fuxian Lake is mainly PP.收稿日期:2019-07-05基金项目:国家自然科学基金资助项目(41673026).第一作者:杨鑫鑫(1996—),女,硕士研究生.通信作者:朱兆洲(1978—),男,副研究员,主要从事湖泊水体污染与防治方面的研究.E -mail :********************.doi :10.19638/j.issn1671-1114.20200506第40卷第5期2020年9月天津师范大学学报(自然科学版)Journal of Tianjin Normal University (Natural Science Edition )Vol.40No.5Sep.2020天津师范大学学报(自然科学版)2020年9月The annual average load ratio of TN/TP in inflow rivers is11.08,which is suitable for phytoplankton growth,and the input of TNand TP in inflow rivers may cause eutrophication in the lake.Keywords:Fuxian Lake;inflow river;eutrophication;nitrogen;phosphorus;temporal and spatial variation湖泊富营养化是全球普遍存在的环境灾害.亚洲、非洲、北美洲、南美洲和欧洲分别有54%、28%、48%、41%和53%数量的湖泊受到了不同程度的富营养化影响[1].我国湖泊富营养化问题尤为严重,70%以上数量的湖泊呈富营养化状态[2].湖泊富营养化的营养元素氮磷的来源主要分为外源和内源,河流外源输入对湖泊富营养化造成的影响更为普遍和严重[3-5].在湖泊流域系统中,河流水体携带着氮磷等营养物质进入湖泊,这部分营养物质在风力和密度梯度等物化作用下与湖水混合,直接造成水体污染;同时,这些污染物又可通过沉积作用和矿化作用成为湖泊内在污染源,造成湖泊二次污染[6-7].因此,入湖河流中元素氮、磷的相关研究是整个湖泊系统水体富营养化研究的重要组成部分.抚仙湖位于我国西南云贵高原,是我国最重要的战备水源地,储水量2.062×1010m3,占全国淡水湖泊总蓄水量的9.16%.抚仙湖理论换水周期长达167a,生态系统简单脆弱,一旦污染将很难治愈[8].前期抚仙湖富营养化的研究工作主要集中在湖泊水体本身,有关入湖河流对抚仙湖水体影响的研究较少[9-12].从已开展的研究工作来看,抚仙湖中氮磷含量较20世纪80年代有了非常显著的增加[13-14],因此针对抚仙湖的富营养化问题亟需进一步深入开展研究工作.本研究主要对抚仙湖入湖河流水体中氮磷元素的形态组成、空间分布特征、月负荷变化以及氮磷比的时空分布特征进行分析,以期揭示抚仙湖主要入湖河流氮磷对湖泊富营养化的影响及贡献,为抚仙湖富营养化的防治提供科学依据.1材料与方法1.1流域特征和样品采集抚仙湖(24°17′~24°37′N,102°49′~102°57′E)位于云南省中部,属南盘江水系,湖面呈南北向的葫芦形,流域面积1053.0km2,湖面面积212.5km2,最大水深158.9m,平均水深95.2m.当地气候属于中亚热带半湿润季风气候,流域内常年平均气温15.6℃,7月最高平均气温20.5℃,1月最低平均气温8.3℃;多年平均降水量为948.1mm,降水主要集中在5—10月[15].抚仙湖入湖河流包括山冲河、隔河、梁王河、东大河、代村河、世家大河、蒿支箐河、牛摩河、尖山河、路岐河和马房中沟河等主要入湖河流以及其他数条长度相对较短、径流量较小的河流,海口河是抚仙湖唯一的泄水口.本研究根据抚仙湖入湖河流的分布,于2017年1月至2017年12月系统采集了东大河、代村河和梁王河等12条主要河流的水样,采样点分布情况如图1所示.现场使用多功能水质参数仪(YSI-EXO2)测定pH值、电导等水质参数.水样采集后,样品在3~5℃条件下冷却保存于聚乙烯瓶中.样品用浓硫酸分别酸化至pH<2和pH<1,用于24h内测定总氮和总磷的质量浓度.另取部分样品现场过滤,用于测试其他不同形态氮和磷的质量浓度.1.2分析和计算方法总氮的质量浓度ρTN和溶解态总氮的质量浓度ρDTN采用碱性过硫酸钾氧化-紫外分光光度法测定;氨氮的质量浓度ρNH4+-N采用纳氏试剂光度法测定;硝氮的质量浓度ρNO3--N和ρNO2--N采用离子色谱法测定;由于ρNO2--N极低,故在本文计算时忽略不计.颗粒态氮的质量浓度ρPN、溶解态无机氮的质量浓度ρDIN和溶解态有机氮的质量浓度ρDON分别为ρPN=ρTN-ρDTN(1)ρDIN=ρNH4+-N+ρNO3--N(2)ρDOP=ρDTP-ρDIP(3)溶解性正磷酸盐(PO43--P)的质量浓度ρPO43--P、总磷的质量浓度ρTP和溶解态总磷的质量浓度ρDTP采用钼图1抚仙湖入湖河流采样点Fig.1Sampling sites of inflow rivers of Fuxian LakekmSampling sitesInflow riversFuxian LakeD ai c un Ri v erDongdaRiverLiangwangRiverShanchongRiverLuqiRiverJianshangRiverM a f a n g zh o n g g o uR i v e rN i u mo R iv e r Shijiangda RiverHaikou RiverHaozhijing River04G eh eR iv erN38··第40卷第5期锑抗分光光度法测定.颗粒态磷的质量浓度ρPP 和溶解性有机磷的质量浓度ρDOP 分别为ρPP =ρTP -ρDTP (4)ρDOP =ρDTP -ρDIP(5)式(4)和式(5)中:ρDIP 为溶解性无机磷,即溶解性正磷酸盐(PO 43--P )的质量浓度.入湖河流TN 和TP 的负荷为W ij =C ij ·Q ij(6)式(6)中:Wij 为i 年j 月环湖河流TN 或TP 负荷(t/a );C ij 为i 年j 月河流入湖口ρTN 或ρTP 的平均值(mg/L );Qij 为i 年j 月水量的平均值(m 3/s ),负荷计算方法参考文献[3].2结果与讨论2.1入湖河流氮磷质量浓度的空间变化图2为抚仙湖主要入湖河流不同形态氮的空间变化图.由图2可以看出,抚仙湖入湖河流ρTN 为2.37~10.90mg/L ,平均值为5.23mg/L ;最高值出现在梁王河,为10.90mg/L ;最低值出现在尖山河,为2.37mg/L.ρDTN 为2.23~7.85mg/L ,平均值为4.05mg/L ;其中梁王河最高,质量浓度为7.85mg/L ;最低值出现在尖山河,质量浓度为2.23mg/L.ρPN 为0.13~3.05mg/L ,平均值为1.18mg/L ;最高值出现在梁王河,质量浓度高达3.05mg/L ;隔河最低,为0.13mg/L.ρDIN 为1.32~5.42mg/L ,平均值为3.12mg/L ;最高值和最低值分别出现在世家大河和尖山河,质量浓度分别为5.42mg/L 和1.32mg/L.ρDON 为0.02~3.14mg/L ,平均值为0.93mg/L ;最高值和最低值分别出现在梁王河和东大河;质量浓度分别为3.14mg/L 和0.02mg/L.从以上数据可以看出,抚仙湖入湖河流的TN 以DTN 为主,DTN 质量占TN 质量的77.33%;PN的质量浓度明显低于DTN 的质量浓度,PN 质量占TN质量的22.67%.DTN 中DIN 为最主要的赋存形态,其质量占TN 质量的59.54%;DON 的质量浓度低于DIN 的质量浓度,DON 质量占TN 质量的17.84%.参照《地表水水质标准》(GB3838-2002)可以发现[16],抚仙湖所有出入湖河流的TN 严重超标,最低质量浓度均高于2mg/L ,属于劣V 类水体.图3为抚仙湖主要入湖河流不同形态磷的空间变化图.由图3可以看出,抚仙湖入湖河流ρTP 为0.12~7.33mg/L ,平均值为0.86mg/L ;其中代村河TP 的质量浓度最高,为7.33mg/L ;最低值出现在梁王河,质量浓度为0.12mg/L.ρDTP 为0.02~0.92mg/L ,平均值为0.19mg/L ;代村河质量浓度最高,为0.92mg/L ;梁王河最低,质量浓度为0.02mg/L.ρPP 为0.03~6.41mg/L ,平均值为0.68mg/L ;代村河最高,质量浓度为6.41mg/L ;马房中沟河最低,质量浓度为0.03mg/L.ρDIP 为0.003~0.70mg/L ;平均值为0.13mg/L ;最高值为0.70mg/L ,出现在代村河;最低值出现在世家大河和海口河,质量浓度均为0.003mg/L.ρDOP 为0.001~0.22mg/L ,平均值为0.06mg/L ;代村河最高,质量浓度为0.22mg/L ;梁王河最低,质量浓度仅为0.001mg/L.从以上数据可以看出,抚仙湖入湖河流PP 对TP 的贡献高于DTP 的贡献,PP 在TP 中的质量分数为78.43%,DTP 在TP 中的质量分数为21.57%.DTP 中,DIP 为主要赋存形态,其质量占TP 质量的14.56%;DOP 质量占TP 质量的7.01%.参照《地表水水质标准》(GB3838-2002)可以发现[16],蒿芝箐河、梁王河、尖山河、牛摩河和隔河的ρTP 为0.1~0.2mg/L ,属于Ⅲ类水;世家大河、海口河、东大河和路歧河的ρTP 为0.2~0.3mg/L ,属于Ⅳ类水;代村河、山冲河和马房中沟河的ρTP 大于0.4mg/L ,属于劣V 类水体.图2抚仙湖入湖河流氮质量浓度的空间变化Fig.2Spatial variation of nitrogen concentrations in inflow rivers of Fuxian LakeGehe RiverDaicun River Haikou RiverMafangzhonggou RiverJianshan RiverLuqi River Shanchong River Liangwang River Dongda River Haozhijing RiverNiumo River Shijiadahe RiverI n f l o w r i v e r s063690304133020312TN DTN PN DIN DONρ/(mg ·L -1)图3抚仙湖入湖河流磷质量浓度的空间变化Fig.3Spatial variation of phosphorus concentrations in inflow rivers of Fuxian LakeGehe River Daicun River Haikou RiverMafangzhonggou RiverJianshan RiverLuqi River Shanchong River Liangwang River Dongda River Haozhijing RiverNiumo River Shijiadahe RiverI n f l o w r i v e r s02460TP DTP PPDIP DOP ρ/(mg ·L -1)0.80.4036000.40.20.1杨鑫鑫,等:抚仙湖入湖河流氮磷的时空分布特征39··天津师范大学学报(自然科学版)2020年9月由上述研究结果可以看出,抚仙湖入湖河流氮磷的分布具有较明显的区域性差异,这主要是因为各条河流污染物来源不同.抚仙湖入湖河流氮磷污染主要包括以下4种来源:①农村农业面源污染.受该类型污染的河流流域土地类型以农业用地为主,农业活动中施用大量的氮肥、磷肥或复合肥,未被农作物吸收的化肥随着灌溉用水和雨水进入河流[17].受农业面源污染影响较大的河流包括梁王河、山冲河、世家大河、路岐河、牛摩河、尖山河和蒿芝箐河.此外,抚仙湖是我国一个重要的旅游集散地,梁王河、牛摩河、山冲河和马房中沟河流域人口密集,旅游人口较多,且家庭多散养禽畜,农村生活污水排放和禽畜粪也是河流重要的污染来源[18-20].②城镇生活污水污染.海口河是抚仙湖唯一的泄水河,该河流的TN 质量浓度和TP 质量浓度比抚仙湖湖体的质量浓度分别高约8倍和5倍[21],这主要是因为该河流位于海口镇,接受大量的城镇生活污水,因此TN 和TP 严重超标.值得注意的是,由于近年来抚仙湖湖泊水位的持续下降,该河流在降水期有明显的河水倒灌入湖现象,因此该河流的污染防治不容忽视.③磷矿开发带来的污染.由于帽天山磷矿早期的开采活动不够规范,形成了大面积的裸露地,表面暴露的大量富磷矿体随雨水进入河流,造成河流中磷的质量浓度严重超标[22].受该类型污染的代表性河流为代村河.④来自于姊妹湖泊的污染源.抚仙湖南岸只有一条入湖河流—隔河,该河流是相邻湖泊星云湖唯一的泄水口.由于星云湖是严重的富营养化湖泊[23],它对抚仙湖的富营养化具有严重影响.因此,星云湖应该与抚仙湖同时同步进行氮磷的污染防治工作.2.2入湖河流氮磷负荷的月变化图4为抚仙湖入湖河流不同形态氮负荷的月变化特征图.根据计算可知,抚仙湖全年TN 负荷约为397.12t/a ;丰水期(6—10月)河流月负荷量较高,为341.36t ,占全年负荷的85.96%;枯水期(11月至次年5月)负荷相对较低,为55.76t ,占全年负荷的14.04%.TN 月负荷最高值出现在6月,占全年负荷的34.94%;最低值出现在4月,占全年负荷的0.58%.DTN 、DIN 和DON 的年负荷量分别为347.46、267.35和80.11t/a ,占TN 年负荷的97.49%、67.32%和20.17%.这3种形态的氮月负荷量变化特征与TN 负荷相同,即丰水期的负荷量远高于枯水期;月负荷最高值和最低分别出现在6月和4月.PN 年负荷量为49.66t/a ;丰水期负荷量为39.54t ,占全年负荷的79.62%;枯水期负荷量为10.12t ,占全年负荷的20.38%;与其他形态氮略有不同,该年度PN 月负荷最高值出现在10月,占全年负荷的37.20%;最低值出现在2月,仅占全年负荷的0.04%.图5为抚仙湖入湖河流不同形态磷负荷的月变化特征图.根据计算可知,抚仙湖入湖河流全年TP 负荷35.83t/a ;丰水期TP 负荷较高,为28.92t ,占全年TP 负荷的80.72%;枯水期TP 负荷较低,为6.91t ,占全年TP 负荷的19.28%.TP 月负荷最高值出现在6月,为8.81t ,占全年负荷的24.59%;4月负荷量最低,为0.44t ,占全年负荷的1.23%.PP 年负荷量为25.43t/a ,占TP 全年负荷量的70.99%,其中丰水期负荷量为21.92t ,枯水期为3.51t.PP 的月负荷变化趋势和TP月负荷变化特征一致,最高值和最低值出现在6月和4月,分别占全年负荷的26.81%和1.26%.DTP 、DIP 和DOP 年负荷量为10.40、7.02和3.38t/a ,分别占TP 总负荷量的29.01%、19.59%和9.43%;与TP 和PP 月负荷不同,这3种形态的月负荷最高值和最低值分别图4抚仙湖入湖河流氮负荷的月变化Fig.4Monthly variation of nitrogen loads in inflow rivers of Fuxian Lake30150100100500100500112234567891011MonthN i t r o g e n l o a d s o f i n f l o w r i v e r s /tDON DIN PN DTN TN 050100图5抚仙湖入湖河流磷负荷的月变化Fig.5Monthly variation of phosphorus loads in inflowrivers of Fuxian Lake0.61.60630840112234567891011MonthP h o s p h o r u s l o a d s o f i n f l o w r i v e r s /tDOP DIP DTP PP TP 0.301.20.60.00.840··第40卷第5期出现在7月和11月.由以上分析可以看出,丰水期抚仙湖入湖河流氮磷月负荷相对较高,枯水期相对较低;氮向抚仙湖的输入以DTN为主,磷向抚仙湖的输入以PP为主.抚仙湖入湖河流的氮磷月负荷变化与河流的径流量和氮磷质量浓度2个因素有关.一方面,抚仙湖入湖河流多为季节性河流,丰水期雨水充沛,流域内的降水携带着大量的营养物质,通过径流进入河流中;另一方面,大气降水增加了入湖河流的径流量,增强了河道的冲刷和运输能力,使部分河道及流域土壤中的部分营养物质进入河流,增加了氮磷负荷量,这也是流域内工农业和生活污染物进入河流的主要途径之一[24].相反,枯水期降水变少,河流流量减少,其冲刷和运输能力大大降低,流域内氮磷进入水体的负荷量变少[25].从各形态氮月负荷量看,DTN是最主要的形态,这可能是因为农业施肥中氮素以铵态氮为主,降水加速了土壤中铵态氮的流失[26],增加了河流中DTN的负荷.因此,控制农业污染中的氮元素是防治河流中氮污染的关键步骤.由各形态磷月负荷量看,PP是最主要的形态,这是因为土壤吸附磷能力较强,部分区域农业土壤中PP流失占磷流失的比例高达75%[27],雨水形成的径流冲刷是磷流失的主要途径[28-32].因此,磷的控制首先应考虑控制丰水期河流中的颗粒物含量. 2.3入湖河流氮磷比的时空分布影响水体富营养化的因素中,除了氮磷含量外,TN/TP(质量浓度比)也是一个非常重要的因素.它不仅可以反映湖泊营养物质的限制特征,还可以影响浮游植物的数量和种类.利用TN/TP年负荷量比值评估水体营养化的标准可分为3类[33]:当TN/TP低于10时,氮元素是浮游植物生长的限制性因素;当TN/TP为10~23时,水体环境适宜浮游植物生长;当TN/TP为23~30时,磷元素是浮游植物生长的限制性因素.本文研究的主要河流中除代村河、梁王河和蒿芝箐河外,其余河流的TN/TP均为10~23,即适于浮游植物生长.代村河的TN/TP仅为0.70,不利于浮游植物生长,这主要是由于该河流受帽天山磷矿开采的影响,水体中TP含量非常高.蒿芝箐河的TN/TP为25,氮是水体富营养化的控制元素.梁王河的TN/TP为89,这主要是因为梁王河是抚仙湖北部第一大河流,该流域人口密集,受农村农业氮肥污染严重[16].从时间分布来看,6月和10月的TN/TP分别为30和34,该时期由于氮素含量较高,不利于浮游植物生长;2月和12月的TN/TP 均为8,磷是河流富营养化的控制因素;其他月份TN/ TP均为10~23,适宜浮游植物生长.本文研究的所有入湖河流的TN/TP年负荷量比值为11.08,处于适宜浮游植物生长的区间,因此入湖河流对抚仙湖氮磷的输入促进了湖泊富营养化进程,需重点防治.3结论本文通过分析环抚仙湖主要入湖河流水体中不同形态氮、磷的质量浓度及其时空分布特征、氮磷负荷的月变化和氮磷比的时空分布特征,得到以下结论:(1)抚仙湖入湖河流ρTN为2.37~10.90mg/L,平均值为5.23mg/L.DTN质量占TN质量的77.33%,是最主要的赋存形态;PN的质量分数相对较小.DTN中DIN的质量浓度明显高于DON.入湖河流ρTP为0.12~ 7.33mg/L,平均值为0.86mg/L.PP质量占TP质量的78.43%,是磷的主要赋存方式,DTP的质量分数相对较小.DTP中以DIP为主,DOP质量浓度较低.(2)抚仙湖入湖河流TN年负荷量为397.12t/a,TP年负荷量为35.83t/a.总氮和总磷向抚仙湖的输入集中在丰水期,分别为341.36t和28.92t;枯水期入湖河流氮磷的月负荷相对较低.氮向抚仙湖的输入以DTN为主,平均贡献率为87.49%,磷向抚仙湖的输入以PP为主,平均贡献率为70.97%.(3)抚仙湖主要入湖河流TN/TP的年负荷量比值为11.08,适宜浮游植物生长.入湖河流对抚仙湖氮磷的输入促进了湖泊富营养化进程.参考文献:[1]NYENJE P M,FOPPEN J W,UHLENBROOK S,et al.Eutrophicationand nutrient release in urban areas of sub-Saharan Africa:A review[J].Science of The Total Environment,2010,408(3):447-455.[2]朱颖,马骏,陈睿哲.富营养化的湖泊[J].生态经济,2018,34(12):6-9.ZHU Y,MA J,CHEN R Z.Eutrophic lake[J].Ecological Economy,2018,34(12):6-9(in Chinese).[3]XIA X H,YANG Z F,HUANG G H,et al.Nitrification in natural wa-ters with high suspended-solid content:A study for the Yellow River[J].Chemosphere,2004,57(8):1017-1029.[4]ZHANG W S,LI H P,LI Y L.Spatio-temporal dynamics of nitrogenand phosphorus input budgets in a global hotspot of anthropogenic in-puts[J].Science of The Total Environment,2019,656:1108-1120. 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抚仙湖北岸生态调蓄带工程入湖污染物减排效益核算

第22卷 第2期2024年3月中国水利水电科学研究院学报(中英文)JournalofChinaInstituteofWaterResourcesandHydropowerResearchVol.22 No.2March,2024收稿日期:2023-07-15基金项目:国家自然科学基金项目(U2202207)作者简介:马巍(1976-),博士,正高级工程师,主要从事水环境模拟、水生态修复与调控研究。
E-mail:79658466@qq.com文章编号:2097-096X(2024)-02-0129-09抚仙湖北岸生态调蓄带工程入湖污染物减排效益核算马 巍1,李必琼2,杨 凡1,徐志雄3,陈 晶2,罗跃辉2(1.中国水利水电科学研究院,北京 100038;2.云南省水利水电勘测设计院有限公司,昆明 650021;3.云南省澄江市水利局,澄江 652599)摘要:抚仙湖属珠江流域西江水系的源头型深水湖泊,湖岸陡峭,岸滩不发育,湖泊生态系统十分脆弱,水质一旦被污染将很难恢复。
近年来受流域内人类活动强度持续加剧与全球气候变化的双重驱动影响,抚仙湖水位持续降低、河湖水污染问题日益突出,湖泊水质保护问题迫在眉睫,因此,2017年针对入湖污染负荷占比最大且农田面源污染问题最为突出的抚仙湖北岸片区实施了集截污、调蓄、水质净化、水资源回用、清水置换、湿地补水建设于一体的抚仙湖北岸生态调蓄带工程,并将1179.09亩农田改建为调蓄带湿地。
从实施效果来看,调蓄带工程2018—2021年期间减少的TN、TP入湖负荷量分别为245.84t、28.99t,调蓄带对抚仙湖北岸片区农田面源负荷削减率均超过81%;从生态调蓄带入湖污染物减排效益贡献大小来看,土地利用方式变化>湿地水质净化>湖滨湿地补水>水资源回用>清洁水资源置换;从调蓄带入湖污染物减排效益持续提升来看,水资源回用和清洁水资源替换潜力有待进一步挖掘和提升。
关键词:农田面源污染;入湖污染物;减排效益;生态调蓄带;抚仙湖 中图分类号:TV213.4文献标识码:Adoi:10.13244?j.cnki.jiwhr.202301391 研究背景抚仙湖因湖水清澈见底、晶莹剔透,被古人称为“琉璃万顷”,是中国最大的深水型淡水湖泊,珠江源头第一大湖,属南盘江水系[1]。
抚仙湖、星云湖周边磷化工对湖面大气干、湿沉降总磷入湖量影响的调查研究

32 抚仙 湖干 湿沉 降 1P . 1 输入 量分 析
大 气 沉 降 对 抚 仙 湖 的磷 输 入 主 要 通 过 两 个 途
磷 化 工废 气 排 放 按 类 型 分 为 两 类 :一 类 是 以 P O ( 烟 ) 的形 态 直 接 排 放 ,如 通 过 黄磷 电 炉 磷
收稿 日期 : 0 0—1 21 0—1 5
2 0家 ,均不 在 抚 仙 湖 径 流 区 范 围。其 中九 村 工 业
区 内有 1 1家 ,江 城片 区有 3家 ( 1 含 个磷 矿 ) ,螺 蛳 铺片 区有 6家 ( 1 含 个磷 矿 ) 。这 2 0家磷 化 工企 业从 事黄磷 、磷 酸 、磷 酸 酐 、磷 肥等 多种化 工产 品 的生 产 ,均排放 含磷废 气 ,是大 气 中磷污染 物 的主 不 Nhomakorabea明显 。
关键词 : 4 v ;干 湿沉 降 ;总磷 入 湖量 ;影 响 ;抚 仙湖 ;星云湖 磷 L_ _ 中图分 类号 :X 2 54 文 献标识 码 : A 文 章编号 :17 9 5 ( 0 0 6— 0 9— 4 6 3— 6 5 2 1 )0 0 3 0
抚仙 湖 、星云 湖周边 分 布着磷 化工 企业及 磷矿
环 境科 学导刊
2 1 ,2 ( ) 9— 2 0 0 9 6 :3 4
C5 N 3—1 0 / IS 17 9 5 2 5 X S N 6 3— 6 5
化 抚 仙 湖 、 星 云 湖 周 边磷 工 对 湖 面 大 气 干 、 湿 沉 降 总 入 湖 量 影 响 的调 查 研 究 磷
要排 放源 。
值 浓度 为路 居小 学 > 苑宾 馆 >玉波苑 ,表 明抚仙 水
湖南岸 路居 片 区受螺蛳 铺磷 化工业 区影 响 明显 ,这
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抚仙湖氮磷污染负荷物质平衡计算
范麦妮;李杰
【摘要】根据氮磷物质平衡原理计算抚仙湖氮、磷污染物负荷平衡,抚仙湖每年输入的氮磷负荷为:总氮1303.1 t/a,总磷66.3 t/a;输出的氮磷负荷为:总氮0.54 t/a,
总磷0.034 t/a;每年增加的氮磷负荷为:总氮1302.56 t/a,总磷66.27 t/a.增加的氮磷负荷中,进入水体的负荷(库容变化量)为:总氮532.14 t/a,总磷0.32 t/a;剩余的总氮770.42t和总磷65.95t可能向沉积于底泥、供藻类和大型水生植物生长利用等其它方向分流.
【期刊名称】《环境科学导刊》
【年(卷),期】2016(035)003
【总页数】4页(P44-47)
【关键词】氮磷污染负荷;物质平衡计算;抚仙湖
【作者】范麦妮;李杰
【作者单位】云南省环境科学研究院,云南昆明650034;云南省环境科学研究院,云南昆明650034
【正文语种】中文
【中图分类】X52
氮和磷已成为影响湖泊水质的最重要的污染因子,是造成水质恶化、富营养化程度加深的主要营养物质[1]。
根据物质平衡原理,进入湖泊的氮磷污染物总量是守恒的,即可表示成:输入-输出=贮存或损失[2,3]。
污染物输入湖泊的途径主要包括:
地表径流、地下水、大气降水降尘(干湿沉降)、人类活动排放等方式;污染物输出的途径包括:出湖河流、人类活动取水等方式。
由于影响湖泊氮磷物质平衡的因素十分复杂,所选参数多受特定条件的影响,其结果应用于实际环境时存在诸多不确定性[4,5]。
本文通过分析湖泊氮磷污染物负荷物质平衡,定量计算湖泊营养物质的输入、输出和贮存(损失),可以深入了解湖泊保持其生态环境不变的情况下可承受的污染物总量,探讨污染物在湖中的累积情况,为湖泊的水污染防治提供对策。
1.1 研究区域
抚仙湖是位于中国云南省的高海拔淡水湖泊,是我国目前已知的第二深水湖泊。
抚仙湖隶属于云南省玉溪市,涉及澄江、江川、华宁 3县7个乡镇。
其经纬度为102°49′E~102°58′E,24°21′N~24°38′N;流域面积为67469km2。
抚仙湖属南盘江流域西江水系,流域面积674.69 km2(不含星云湖流域),当湖面
高程为1722.5 m时,水域面积约216.6 km2,湖长约31.4km,湖最宽处约
11.8 km,湖岸线总长约100.8 km,最大水深158.9 m,平均水深95.2 m,相应湖容水量约206.2亿m3。
抚仙湖属雨水补给型湖泊,河流多为间歇性河,汇流时间短。
多年平均入湖径流量为1.6×108 m3,湖面降雨2.0×108 m3,地下泉水0.28×108 m3。
湖面蒸发量2.8×108 m3,多年平均出流量0.9×108 m3,换水
周期长达167a。
抚仙湖流域目前共有103条入湖河流,14个散流区,其中非农
灌沟的河道有60多条,较大的有27条,河流普遍短小。
海口河是抚仙湖唯一的
明河出水口;实施出流改道工程后,隔河也成为抚仙湖的主要出湖河流之一。
抚仙湖属雨水补给型湖泊,湖水主要靠降雨和湖周径流补给,河道径流调节性能很差,多为歇性河,暴涨暴落、汇流时间短,并携带大量泥沙入湖。
1.2 研究方法
根据湖泊氮磷污染物物质平衡原理,即:输入-输出=贮存或损失,建立抚仙湖氮、
磷物质平衡计算方程。
M输入=M输出+△M湖
式中:
M输入=M入湖河流+M沉降
M输出=M出湖河流+M取水
△M湖=M库容+M底泥+M其它
其中:M输入表示入湖的氮磷量;M入湖河流表示入湖河流携带入湖的氮磷量;M沉降表示大气干湿沉降入湖的氮磷量;M输出表示输出的氮磷量;M出湖河流表示出湖河流携带出湖的氮磷量;M取水表示人类生产生活取水带走的氮磷量;△M湖表示湖体中氮磷贮存或损失的变化量;M库容表示通过库容变化导致的水质中存在的氮磷量;M底泥表示底泥中沉积或释放的氮磷量;M其它表示其它因素导致的氮磷变化。
2.1 入湖河流入湖量
于2014年8月1日—2015年8月1日监测流域103条沟(不计隔河、海口河)、合计14个散流区的径流量和同期氮磷浓度,计算流域氮磷负荷。
根据各个监测断面入湖径流量和污染物浓度的测定结果,本研究采用平均浓度法计算污染负荷输出量,统计汇总得到观测期内不同河流全年及雨季的入湖负荷量,如表1所示。
观测研究期间(2014年8月1日—2015年8月1日)抚仙湖入湖河流不同径流区域年径流入湖负荷总量为:TN为1243.9t/a、TP为61.4t/a。
2.2 湖面干湿沉降
大气沉降对抚仙湖的氮磷输入主要通过两个途径:一是污染物在湖面直接沉降;二是污染物在湖面以外径流区沉降后,通过雨水冲刷及地表径流入湖。
由于湖面以外径流区的沉降存在大量沿途削减,本次调查只针对湖面直接沉降量加以核算,不考虑湖面以外径流区的沉降。
《抚仙湖主要污染源调查与总量分配研究(2010)》监测结果表明,抚仙湖降尘总氮、总磷单位面积负荷分别为1.146kg/hm2/a、0.101 kg/hm2/a;降雨总氮、
总磷浓度分别为1.19mg/L、0.094 mg/L。
抚仙湖湖面面积216.6km2,2014年降雨量为1037mm,以此计算抚仙湖降雨降尘污染。
抚仙湖2014年氮磷干湿沉
降负荷中,总氮约59.2t/a,总磷约4.9t/a。
2.3 工农业生活用水损失的氮磷量
根据抚仙湖管理局发放的2015年取水许可证信息统计沿湖工业、服务业、农业、生活等方面的取水量。
计算工农业生活用水损失的氮为0.54 t/a,磷为0.034t/a。
2.4 库容变化导致水体氮磷的变化量
抚仙湖湖体库容量受入湖河流、蒸发、地下水补给等因素影响,一直处于波动状态。
根据玉溪市水文局对抚仙湖的监测,2014年8月1日库容量202.62亿m3,2015年7月31日抚仙湖库容量202.92亿m3。
根据玉溪市监测站对抚仙湖的水质监测可得出同期氮磷的负荷量。
因此,2014年8月—2015年7月的一年间,
因湖体库容的变化,水体中总氮增加了532.14t,总磷增加了0.32t。
2.5 氮磷物质平衡计算
由于2014年和2015年两年抚仙湖水位较低,抚仙湖唯一的自然出湖河流海口河闸门一直关闭,海口河没有出流。
同时,星云湖水位高于抚仙湖,为避免星云湖倒流,隔河口闸门也一直关闭,没有出水。
因此,抚仙湖无出流,M出湖河流为零。
根据抚仙湖氮、磷物质平衡计算方程:
M输入=M输出+△M湖,即:M入湖河流+M沉降=M出湖河流+M取水+△M
湖
得出入湖量中总氮为1303.1 t/a,总磷为66.3 t/a;出湖量中总氮为0.54 t/a,总磷为0.034 t/a;即抚仙湖每年增加1302.56t的总氮、66.27t的总磷。
根据氮磷物质平衡原理,抚仙湖每年增加的氮磷负荷中,进入水体的负荷为总氮
532.14 t/a,总磷0.32 t/a(库容变化量);剩余的总氮(770.42t)和总磷(65.95t)可
能向沉积于底泥、供藻类和大型水生植物生长利用等其它方向分流。
抚仙湖水体氮磷负荷平衡计算结果表明,抚仙湖每年增加1302.56t的总氮、
66.27t的总磷。
这些氮磷负荷主要去向为:①在水体中赋存,使水体水质恶化;
②向水体下层沉积,或进入底层泥水混合层,或沉积入底泥中,增大底泥内负荷;
③氮负荷可能通过反硝化作用转变成N2,进入大气;④供藻类和大型水生植物利用,特别是藻类的生长,使得水华暴发风险成倍增加。
大量氮磷负荷进入湖体,使抚仙湖水环境恶化的风险大大提高。
根据氮磷物质平衡原理计算抚仙湖氮、磷污染物负荷平衡,抚仙湖每年输入的氮磷负荷为:总氮1303.1 t/a,总磷66.3 t/a;输出的氮磷负荷为:总氮0.54 t/a,总磷0.034t/a;抚仙湖每年增加的氮磷负荷为:总氮1302.56 t/a,总磷66.27 t/a。
增加的氮磷负荷中,进入水体的负荷(库容变化量)为:总氮532.14t/a,总磷0.32 t/a;剩余的总氮770.42t和总磷65.95t可能向沉积于底泥、供藻类和大型水生植物生长利用等其它方向分流。
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