湖泊富营养化过程中内源性营养盐释放规律的分析
水资源论文-我国湖泊富营养化的产生及其治理对策
我国湖泊富营养化的产生及其治理对策摘要：湖泊富营养化是当今世界面临的最主要的水污染问题。
随着城市化进程和工业的快速发展，以及农业上化肥、农药的大量使用，湖泊水体富营养化进程日趋加快，已严重影响水体水质和水环境，导致湖泊自身调节功能的减退，水生态系统失衡。
而本文就我国国内的情况进行了湖泊富营养化现状的分析，以及富营养化形成原因、机理和所造成危害的相关分析，在此基础上，提出了湖泊富营养化的有效治理对策。
关键词：湖泊；富营养化；原因机理；危害；治理对策湖泊是自然界不可或缺的重要成员，也是人类赖以生存的重要水资源，它不仅具有淡水资源储备、洪涝调蓄、生物多样性繁衍、水产养殖、调节地表径流、净化水质和景观旅游的功能，还具有调节区域气候、维持区域生态系统生态平衡的特殊功能。
但随着经济的发展，城镇人口不断增加，工业废水、生活污水的排放量日益增长，大量营养盐和有机物质不断流入湖泊，从而在短期内使得水体中的藻类和浮游生物迅速繁殖，使水体溶解氧能力下降、透明度下降、水质恶化、鱼贝及其他水生生物大量死亡，这就是所谓的富营养化。
对于湖泊等封闭性或半封闭性水体，富营养化是一种普遍的，进程缓慢的自然现象。
在过去的十几年中，围绕湖泊富营养化治理，各级政府投入了大量的人力和物力，但效果却并不理想，这在很大程度上与对湖泊富营养化机理方面的研究不够深入有关。
因此，有针对性地寻找富营养化产生的原因和机理，具有非常重要的理论价值和实践意义。
1我国湖泊富营养化的现状我国是一个湖泊较多的国家，面积大于1km2的湖泊有2305个，湖泊总面积为71787km2，总蓄水量7088亿m3，其中淡水贮水量为2261m3，占湖泊贮水总量的31.9%，而全国有50%的饮用水来自湖泊和水库。
按湖泊地理分布的特点，全国可划分为五个主要湖区，即青藏高原湖区、东部平原湖区、蒙新高原湖区、东北平原及山地湖区、云贵高原湖区。
而鄱阳湖、洞庭湖、太湖、洪泽湖及巢湖是我国著名的五大淡水湖。
水生生态系统中营养盐循环过程及其生态效应
水生生态系统中营养盐循环过程及其生态效应水生生态系统是地球上最重要的生态系统之一，它们提供了人类所需的众多资源，如淡水、食物、能源和生物多样性。
在这个系统中，营养盐是重要的组成部分，它们对于生态系统的稳定性和功能起着至关重要的作用。
本文将探讨水生生态系统中营养盐的循环过程和它们对生态系统的影响。
1. 营养盐的来源和循环过程在水生生态系统中，营养盐通常指的是氮、磷和硅等化合物。
它们的主要来源是人类排放的废水、化肥和农业养殖等活动。
这些化合物被释放到湖泊、河流、河口和海洋等水域中。
营养盐在水中的存在形式包括溶解态、悬浮态和沉积态。
其中，溶解态的营养盐是最容易吸收的，它们可以被藻类、植物和一些浮游生物利用。
另外，悬浮态的营养盐和沉积态的营养盐也可以被有机和无机物质吸附改变其化学性质，最终进入溶解态的营养盐。
在水生生态系统中，营养盐的循环过程包括吸附、利用和转化。
它们可以被藻类和浮游生物利用，进而被其他生物摄取。
这些生物将营养盐积累在身体中，然后通过排泄作用将它们释放回到水体中。
此外，营养盐也可以被微生物降解为氧化氮、氨和二氧化碳等无机化合物，进一步供生物利用，形成有机体积累。
当有机体死亡或者被捕食时，它们的营养盐会逐渐释放到水体中，从而循环过程得以延续。
2. 营养盐对水生生态系统的影响虽然营养盐在水生生态系统中起着重要的作用，但它们的过量可能会导致环境问题。
过量的营养盐可能引起水体富营养化，这意味着水体的养分含量过高，会加速植物和藻类的生长，导致越来越多的有机物积累。
这种过度生长通常被称为水华。
在水华中，水中的氧气会被消耗光，造成鱼类或其他水生生物死亡。
此外，水华也会影响水体的透明度，降低水体中的光照强度，进而影响水生生物的生长和繁殖。
另外，营养盐还可以对水体生态系统产生更长期的影响。
富营养化过程中积累过多的有机物和废弃物质会在水生生态系统中形成有害物质，可能对生态系统的物种多样性和结构稳定性造成持续性的影响。
富营养化发生机制与防治
湖泊富营养化发生机制与防治对策扬州环境资源职业技术学院环境科学与工程系邱小燕刘海春宋丽平摘要湖泊从贫营养湖向富营养湖发展是其自身演替的过程。
但人类活动大大加速了湖泊富营养化进程，导致水质恶化、鱼类死亡等不良后果。
分析湖泊富营养化发生机制，营养盐的主要来源，及影响富营养化的主要环境因素。
指出富营养化养化湖泊带来的一系列危害。
介绍目前湖泊富营养化的主要防治对策。
关键词湖泊富营养化发生机制营养物质防治对策中国是一个多湖泊的国家，全国共有1km2以上的湖泊2759个，总面积达91019km2，占国土面积的0.95%，其中约三分之一为淡水湖泊。
淡水湖泊是人类获取淡水资源的主要来源之一。
我国本来淡水资源短缺，人均占水量为2630m3/a，仅为世界人均水量的四分之一。
加之近年来，经济快速发展，资源利用强度加大，湖泊营养物质严重富集，生态系统退化，水华频繁暴发，导致可利用的淡水资源急剧减少。
而我国农业和生活发展水平，决定了向水体输入营养物质还将在很长一段时期内存在。
利用现有的资源和技术控制湖泊富营养化继续恶化的态势，对湖泊生态系统的恢复有重要意义。
一、湖泊富营养化的发生机制水体富营养化，是指大量氮、磷等营养物质进入水体，使藻类等浮游生物异常增殖，从而破坏水体生态平衡，使水体失去原有价值。
湖泊、内海、港湾、河口等缓流水体易发生富营养化。
淡水水体的富营养化主要表现为绿藻和蓝藻的大量增殖，称为“水华”，在河口、海湾等区域的水体富营养化会导致红藻等藻类的大量繁殖，称为“赤潮”。
1.富营养化的形成湖泊从贫营养湖向富营养湖发展，是湖泊自身演替的过程，也是自然衰亡的过程。
这种演替过程是自然的缓慢的。
但由于湖泊水体及近海水体与人类生产、生活关系密切，大量富含氮、磷的城市生活污水和工业废水等被排放入湖泊、河流、海洋，使上述水体营养过剩，藻类大量生长覆盖在水面。
由于大气复氧困难，导致藻类和异氧细菌的代谢活动，耗尽了水中的溶解氧，从而造成下层水体缺氧，鱼类无法生存，加上藻类分泌致臭、致毒物，以及藻类本身死亡、腐败造成水体底部沉积的大量有机物，并发生厌氧发酵，致使水质严重恶化。
湖泊营养盐富营养化与植被生态
湖泊营养盐富营养化与植被生态湖泊是自然界中的重要水源，它们承载着丰富的生态系统和生物多样性。
然而，近年来，湖泊营养盐富营养化现象越来越严重，威胁着湖泊的健康和可持续发展。
本文将探讨湖泊营养盐富营养化的原因，以及植被在湖泊生态系统中的作用。
一、湖泊营养盐富营养化的原因湖泊营养盐富营养化是指水中氮、磷等营养物质的浓度超过湖泊生态系统的吸收能力，导致湖泊水质恶化的过程。
它的主要原因有三个方面：1.城市化和农业活动随着城市化进程的加快和农业活动的不断扩大，大量的污水和农业废水排放到湖泊中，其中含有大量的营养盐。
这些营养盐进入湖泊后，不仅会影响湖泊水的透明度和呈现蓝藻爆发等营养盐富营养化现象，还会导致水中氧气的减少，威胁湖泊生物的生存。
2.气候变化气候变化对湖泊富营养化也有一定影响。
气候变暖导致湖泊水温升高，进而导致湖泊中藻类等水生植物的生长加快，从而增加了湖泊的富营养现象。
此外，气候变化还可能影响湖泊的降水和流域的径流，进一步影响湖泊的水质。
3.生态系统干扰湖泊的自然生态系统遭受各种人为干扰，如湖泊周围土地开发、乱砍乱伐等，都会破坏湖泊的生态平衡。
植被在湖泊生态系统中起着重要的作用，一旦植被受到破坏，湖泊就失去了一道重要的防线，湖泊的富营养现象就会得到进一步加剧。
二、植被在湖泊生态系统中的作用植被在湖泊生态系统中扮演着非常重要的角色。
首先，植被可以有效地吸收水中的营养盐，起到净化水质的作用。
湖泊中的水生植物能通过吸收水中的氮、磷等营养物质，减少这些营养物质的浓度，从而抑制湖泊富营养化的发生。
其次，植被可以提供栖息地和食物来源，维持湖泊生态系统的平衡。
湖泊的植被为水生生物提供了繁殖和栖息的场所，同时也提供了食物链的基础。
一旦植被受到破坏，湖泊中的生物多样性将受到威胁，整个生态系统都会陷入失衡状态。
此外，植被还可以保护湖泊岸带的稳定。
湖泊岸带的植被通过根系，可以减少水流的冲击，保持岸线的稳定性，防止土壤侵蚀，从而保护湖泊的生态系统。
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。
富营养化湖泊治理的理论与实践
富营养化湖泊治理的理论与实践随着城市化进程的加速和工业化的发展，我国的湖泊水体逐渐受到了严重的污染和富营养化的影响。
富营养化湖泊治理已经成为了我国水环境治理中的重要问题之一。
本文将从理论和实践两个方面，探讨富营养化湖泊治理的相关知识。
一、富营养化湖泊的形成原因富营养化湖泊是指湖泊水体中的营养盐浓度过高，导致水体中藻类、浮游生物等富集过多，进而引起湖泊生态系统的失衡和水质恶化。
富营养化湖泊的形成原因主要有以下几个方面：1.农业、城市和工业废水中的营养物质排放过多。
这些营养物质包括氮、磷等，它们会进入湖泊水体中，促进藻类等富营养化生物的生长和繁殖。
2.湖泊周边的土地利用方式不合理。
如农业种植、城市建设等，都会导致湖泊周边的土地土壤中的营养物质流入湖泊水体中。
3.湖泊中的水动力条件不佳。
如湖泊水体的流动性不足、底泥淤积等，会导致湖泊中的营养物质难以被有效地清除。
二、富营养化湖泊治理的理论针对富营养化湖泊的治理，有一些基本的理论和方法：1.营养盐控制理论。
该理论认为，富营养化湖泊的治理首要任务是控制水体中的营养盐浓度，减少藻类等富营养化生物的生长和繁殖。
营养盐控制主要包括源头控制、中游控制和下游控制等措施。
2.生态修复理论。
生态修复理论认为，富营养化湖泊的治理应该是一个综合的生态修复过程，需要在控制营养盐的基础上，进行湖泊生态系统的修复和重建。
生态修复主要包括植物修复、生物修复、物理修复等方法。
3.湖泊水动力学理论。
湖泊水动力学理论认为，富营养化湖泊的治理需要考虑水动力学条件的改善，包括水体的流动性、水深、湖泊底部的泥沙等因素的调整和改善。
三、富营养化湖泊治理的实践富营养化湖泊治理的实践需要结合具体的湖泊特点和治理需求，采取科学的治理措施。
以下是一些常见的富营养化湖泊治理实践：1.营养盐控制。
营养盐控制主要包括限制农业、城市和工业废水的排放，加强污水处理设施的建设和运行管理，采取湖泊水体内部的营养盐控制措施，如水生植物的种植、人工放流等。
内源性营养盐调控湖泊藻类生长机制研究
第30卷 第2期安徽理工大学学报(自然科学版)Vol.30 No.22010年6月Journal of A nhui U niv ersit y of Science and T echno lo gy (N atur al Science)Jun.2010内源性营养盐调控湖泊藻类生长机制研究魏 翔,黄传灵(安徽工程大学生物与化学工程院,安徽 芜湖 241000)摘 要:在外源污染得到控制后,最能影响富营养化水体中藻类生长的是内源性营养盐。
研究不同富营养化湖泊中内源性营养盐的不同比例对藻类生长机制的影响,能为解决湖泊内源性污染提供理论依据。
通过室内模拟的方法,根据藻类的经验分子式,确定以磷为限制因子时的N ∶P=7.2∶0.4和以氮为限制因子时的N ∶P=4.6∶1来调控上覆水中的营养盐比例,进行试验。
实验结果显示:温度对富营养化湖泊中藻类生长影响程度很大;内源性营养盐对富营养化湖泊的影响程度依次是:重度富营养化湖泊>中度富营养化湖泊>中营养化湖泊,磷作为限制因子比氮更能有效抑制湖泊藻类生长。
关键词:营养盐;藻类生长;限制因子;富营养化中图分类号:X 17 文献标识码:A 文章编号:1672-1098(2010)02-0047-04收稿日期:2010-01-21作者简介:魏翔(1970-),男,安徽铜陵人,讲师,博士,主要从事环境生态修复方面的教学和研究工作。
Study on Mechanism of Lake Algae Grow th Controlby Reg ulation of Endogenous Nutrient SaltsWEI Xiang ,HU AN G Chuan -ling(College o f Biolog ical and Chencical Engineer ing ,A nhui P olyt echnic U niv ersit y ,Wuhu Anhui 241000,China )Abstract :After outside sour ce pollutio n is controlled,endo geno us nutr ients ar e the most important fac-to rs ,which can affect algal g row th in entopic w ater .Study on influence of different proportions o f nutri-ents on algal g row th m echanism in different endogenous entropic lakes ,pro vides a theor etical basis for endogenous pollution contro l of lakes.By indoor simulation method,acco rding to alg ae empirical m olecu-lar form ula,N ∶P=7.2∶0.4was determined when pho sphor us as a limiting factor,and N ∶P=4.6∶1w hen nitrog en as a lim iting facto r to r eg ulate nutrients pr opo rtio n in the w ater o ver lying .T est results show ed:tem peratur e has g reat influence on gro wth of algae in entropic lakes;the deg ree o f influence on endogenous nutr ients in eutr ophication lakes ar e:in heavy eutro phic lake >in m oderate eutro phication lakes >in mo derately eutro phic lake ;phosphorus as a limiting factor is mo re efficient than nitr ogen in algal gro wth control .Key words :nutr ient salts ;algae g r ow th ;limiting fa ct or s ;eutro phica tio n 富营养化的发生首先需要具备相应的营养物质条件,以及其它必备的微量元素[1]。
湖泊富营养化与氮磷等营养盐之间的关系
湖泊富营养化与氮磷等营养盐之间的关系第一篇：湖泊富营养化与氮磷等营养盐之间的关系湖泊富营养化与氮磷等营养盐之间的关系姓名：冯涛学号：5802112013 班级：环工121 摘要：本文主要通过对湖泊氮磷的时空特征和富营养化的关系进行分析。
主要包括氮磷的时间动态和空间动态，并且对氮磷等营养盐的来源进行详细的分析，探讨富营养化水体中氮磷的去除机理。
关键字: 富营养化氮磷来源和去除时空特征湖泊富营养化是一个缓慢的自然过程,但人类活动加速了这一过程。
人类活动被认为是富营养化频发的诱发主因。
湖泊富营养化过程复杂,影响湖泊富营养化的因素很多, LauandLane(2002)认为水体富营养化是非生物和生物相互作用的复杂过程。
湖泊富营养化不仅与氮磷含量有关, 而且氮磷比也是一个重要的影响因子, 氮磷比可影响藻类等浮游植物的生长。
有关研究发现不同的营养盐比例可以控制藻类的生长, 生物量以及种群结构。
因此, 本文将对我国湖泊氮磷的时空特征和湖泊富营养化的关系进行综合分析。
一般说来,当天然水体中总磷大于20毫克每立方米，无机氮大于300毫克每立方米时,就可认为水体处于富营养化状态。
富营养化水体中的氮、磷促使水中的藻类急剧生长,大量藻类的生长消耗了水中的氧, 使鱼类、浮游生物因缺氧而死亡,他们的尸体腐烂造成了水质污染。
因此去除水体中大量的氮磷是治理富营养化污水的根本。
我们通过对氮磷的来源的分析来更好的控制源头，对氮磷的去除机理的探讨来缓解富营养化严重的现状。
一、氮磷等营养盐来源分析1.营养盐来源按进入途径可分为外源和内源。
外源污染又可分为两大类:点源,来自流域的城镇生活污水和工业污染源排放;面源,来自流域的农田径流、畜禽养殖、水产养殖及其他面源。
随着点源污染排放的不断达标, 面源污染日益成为水体富营养化的主要来源。
内源污染是由于湖底沉积物中液态营养盐向上覆水中释放, 在动力作用下营养盐再悬浮造成的, 在这种因素影响下, 即使大幅度削减外源污染负荷, 在特定条件下(高温少雨), 仍可能引起藻类暴发, 所以内源污染成为湖体藻类暴发的关键因素。
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化 的一个 关键 因素 ］ 内源性 污 染物 主要 是湖泊 沉 积物所 释 放 的含 氮 、 、 机 质等 营养 因 素 的物质 ， ． 磷 有 内源
氮、 、 磷 有机质 负 荷具 有影 响面 积 大 、 用时 间长 的特 点 ， 削减 外源 污染 负荷 后 ， 作 是 水体 中的氮 、 的主要 来 磷
文 章 编 号 ：６２２ ７ （０ ０ ０—０ ７０ １ ７ —４ ７ ２ １ ） ２ ０ ０ —３
湖 泊 富 营 养 化 过 程 中 内源 性 营 养 盐 释 放 规 律 的分 析
黄传灵 ， 魏 翔
（ 徽 工 程 大 学 生 物 化 学 工 程 学 院 ， 徽 芜 湖 ２ １ ０ ） 安 安 ４ ０ ０
圈 里垂！ 登放量随 ｐ 垫 Ｈ值增大而增大， 碱性条件利于沉积物中总磷的释放． 这是因为水体偏碱性
收 稿 日期 ： ０ ９ ５）男 ， 徽 舒 城 人 ， 士 研究 生 ． １８ 一 ， 安 硕 通讯作者 ： 魏 翔 （ ９０ ）男 。 徽 铜 陵 人 ， 士 ， 导 ． １７一， 安 博 硕
第 ２ 卷 第 ２期 ５ ２１ ０ ０年 ６月
安 徽 工 程 科 技 学 院 学 报 Ｊｕ ｎｌ ｆ ｈ ｉ ｉｅｓ ｙ ｆ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｃ ｎ ｅ ｏ ｒａ ｏ Ａｎ ｕ Ｕｎｖ ｒｉ ｈ ｏｏ ｙａｄＳ ｉ ｃ ｔ ｏ Ｔｅ ｅ
ＶＯＩ Ｚ ． ５．ＮＯ． Ｚ Ｊｕ ｎ．， ０ ２ ０９
摘 要 ： 过 采 集 ３ 典 型 营 养 级 别 湖 泊 沉 积 物 ， 其 营养 盐 的 释 放 规 律 进 行 研 究 ． 果 表 明 ： 碱 性 条 件 下 ， 通 种 对 结 在 富
营养 化 湖 泊 沉 积 物 中总 磷 、 氮 释 放 量 达 到 峰 值 ； 中 性 条 件 下 ， 营 养 化 湖 泊 沉 积 物 中 总 有 机 碳 释 放 量 最 总 在 富 大 ； 厌 氧 条 件下 ， 在 富营 养 化 湖 泊 沉 积 物 中 氮 、 、 ＯＤ 的 释 放 量 最 大 ． 平 行 实 验 条 件 下 ３个 湖 泊 中 的 重 度 磷 Ｃ 在 富 营 养 化 湖 泊 的氮 、 、 （ 的 释 放 量 最 大 ． 磷 Ｃ） Ｄ
１２ 样 品检 测 方法 ．
不 同湖泊 沉 积物 在培 养后 采用 碱性 过硫 酸 钾 紫外 分 光 光 度法 测 Ｔ 钼 酸 铵 分 光光 度 法 测 ＴＰ， 速 Ｎ， 快
测定 ｃ ０Ｄ仪测 定 Ｃ ０Ｄ．
２ 结果 与 分 析
２ １ 不 同 ｐ 条 件下 沉积 物 中营养 盐 的释放 规律 ． Ｈ
源 ， ］ 因此 研 究湖泊 沉 淀物 氮 、 、 机质 释放 规律 ， 为控制 湖泊 功能 化过 程 中湖 水 的富 营养化 提供 解 决 磷 有 能
方 案 的依 据 ．
１ 实 验
１ １ 样 品 采集 和培 养 ．
依据 卡 尔森 （ ａｌ ｎ 综 合 营养 型评 价指数 ＴＬ 的计算 ｊ在 芜湖 市 测得 ３处 满足 不 同富 营养 化指 数 Ｃ ｒｏ ） ｓ Ｉ ， 的湖泊 ： 安徽 工程 科技 学 院景 观湖 泊 （ 写 Ｊ 下 同） Ｉ ５ ３ 属 于 中营 养 ； 缩 ， ＴＬ 一５ ． ， 下新 塘 （ 写 Ｘ， 同） ： 缩 下 ＴＩ Ｉ ７ ． ， 于 中度 富营 养化 ； 洋湖 （ ２ １属 西 缩写 ｗ ， 同） 下 Ｔｕ 一８ ． ， 于重 度 富 营 养化 ． ３湖泊 中选 取 具有 代 ６６属 在 表 性 的 ３点 ， 分别 在 ２ ０ ０ ９年 ４月 中旬 、 ６月初 利用 彼得森 采样 器采 集 各湖 泊 ３点沉 积物 ． 在 环境 温度 为 １ ～２ Ｃ时 ， 每 个湖 泊采集 的 ３种 沉积 物混 合均 匀后 ， 出质 量相 同 的 ６份 ， 别置 ８ ５。 将 称 分 于同样 的培 养容 器底 部铺 平 ， 按沉 积物 与上 覆水 体积 比为 １： ３调 节培养 ． 其 中一组 培养 容 器 中 ， 用供 在 利 氧泵对 一个 培养 容器 供 氧 ， 上覆 水 Ｄ 的质 量浓 度 保持 在 ９ ０ ／ 使 Ｏ ． Ｉ 左右 ， ｍｇ 另一 个 培养 容器 采用 全封 闭 ， 使 其溶 解 氧保 持 在 ２ ０ｍｇ Ｉ 左 右 ， 下 一 个 使 其 溶解 氧保 持 在 ５ ０ｍｇ Ｉ 左 右 ． ｌｍｏ／ Ｌ或 １ ． ／ 剩 ． ／ 用 ｌＬ ＨＣ ｍｏ／ ＯＨ 调节 另 一组 的培 养容 器 ， ３ 培养 容器 的上 覆水 ｐ 分别 保持 在 ５ ０ ７ ０ ９ ０左右 ． ｌＩ Ｎａ 使 个 Ｈ ． 、． 、．
关 键 词 ： 养 盐 ； 放 规 律 ； 营 养 化 营 释 富
文 献 标识 码 ： Ａ 中图 分 类 号 ： ６ ： ３ Ｑ ｌ Ｘ１
湖泊 是人类 淡 水资 源 的主要 来源 之一 ， 为一 种重要 的 自然 资源 ， 作 具有 调蓄 洪水 、 供 生物 栖息 地 、 提 维
护生态 多样 性 、 节气候 、 运 、 闲旅 游 等功 能． 调 航 休 同时湖 泊又 是生 态环 境 的重要 保 障［ ］ 能维 持所 在 地 区 】， 的生 态平 衡 ， 在整 个 自然界 物质 循环 过程 和经 济社 会持 续发 展 中起着 重要 作用 ． 随着工农 业 生 产和 城市化
进程 加速 发展 ， 工农 业 和生 活污 水 的排放 日益 增多 ， 人们 在 开 发 利用 湖 泊 资源 时 ， 视 了对 湖泊 有 效 保 护 忽
和 管理 ， 湖泊 的生 态功 能 和效益 不 断下 降 ， 态系统 退 化 ， 泊 富营养 化越 来越 受 到人 们 的关注 Ｌ ］ 生 湖 ４．