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。
富营养化治理应放宽控氮_集中控磷
自然科学进展 第19卷 第6期 2009年6月富营养化治理应放宽控氮、集中控磷3王海军 王洪铸33中国科学院水生生物研究所,武汉430072 2008212230收稿,2009201220收修改稿 3国家重大基础研究发展计划(编号:2008CB418006)、中国科学重大交叉项目(编号:KZCX12YW 21421)和重大方向性项目(编号:KZCX22YW 2426202)资助 33通信作者,E 2mail :wanghz @摘要 传统上普遍认为,湖泊富营养化及蓝藻水华治理需要严格控制氮的排放.国际上最新研究否定了这一观点.文中首先通过分析指出传统控氮观念的科学基础并不可靠,其中氮磷比假说只而封闭瓶营养添加实验未能模拟自然固氮过程.然后介绍在长江流域40多个湖泊多无论总氮浓度是高还是低,总磷浓度都是限制浮游藻类生长的最重要因素,.研究结果得,共同阐明了“减氮不能控制藻类总量、反而诱发固氮蓝藻水华”这一普适规律.从氮磷循环特点来看,这一结论也是必然的.进而从多方面论证指出:富营养化治理无需控氮、只需控磷,除非氮浓度过高对人类和生物造成直接毒害.最后提出了关于放宽或取消氮控制及湖泊富营养化治理的具体建议.关键词 湖泊富营养化 蓝藻水华 放宽控氮 集中控磷 湖泊治理建议 水体富营养化是因营养超量输入而导致初级生产者过度生长的现象,常表现为藻类水华暴发,造成水质恶化、鱼类大量死亡等后果,是现代世界面临的重大环境危机.我国湖泊的富营养化问题尤为突出,蓝藻水华频繁暴发,严重威胁着水生态安全、经济发展和社会稳定.最典型的案例是2007年太湖蓝藻水华事件,致使无锡市500万人的饮用水和生活用水严重短缺.因此,治理水体富营养化是我国和世界的重大问题.富营养化治理的关键是控制营养物的输入.科学家们普遍认为,除控磷外,富营养化治理还需严格控制氮的排放,并投入巨资开展污水脱氮处理.然而,最近我国[1]和北美[2]的研究共同证明:富营养化治理无需控氮、只需控磷.这一发现具有极为重要的实际应用价值.为系统阐述该成果,本文首先指出控氮观念的基础并不可靠,然后介绍最新研究,阐明“减氮不能控制藻类总量、反而诱发固氮蓝藻水华”这一普适规律,继而分析该规律在控源策略上的指导意义,最后提出若干具体的建议.1 传统控氮观念的科学基础并不可靠富营养化治理必须控氮的观念主要形成于氮磷比假说和封闭瓶营养添加实验.然而,分析发现这两个基础并不可靠.1.1 氮磷比假说是一种臆断长期以来,水柱中总氮与总磷之比(T N /T P ,常以质量计)被广泛用以判别浮游藻类的营养限制类型.一般认为,氮磷比较大时藻类受磷限制(如T N /T P >17),氮磷比较小时受氮限制(如T N /T P <10),氮磷比中等时受二者共同限制(如10<T N /T P <17).然而,关于氮磷比的阈值众说纷纭,如10—17[3],10—30[4]和7—15[5].这种不一致性本身就表明了判别方法的不可靠.也有学者把Redfield 等[6]995提出的藻类细胞的N∶P比值(7∶1)用作评判标准.实际上,这个比值只是多个物种氮磷比的平均值,并不是通用的生长需求最适比.不同物种的最适比很不一致,淡水种的变异范围为4.1—133.3[7,8].显然,不可能用特定的阈值来判别多物种群落的营养限制类型.通过分析氮磷与藻类叶绿素a(Chl a)的回归关系和散点分布,Sakamoto[3]最早提出氮磷比假说.然而,仔细检查发现,他的结论只是对散点规律以偏概全的归纳.他认为在T N/T P大于15—17时磷是限制因子,证据是在lg T N2lgChl a散点图中有3个如此比例的数据点在回归直线下方远离.其实,另有7个同样比例的点恰好落在回归线附近.显然,这个依据少数异常点的推论是不太科学的.同样,在分析lg T P2lgChl a关系时,他仅根据2个异常点就推断T N/T P小于9—10时藻类受氮限制.可见,这个最早支持氮磷比假说的经验论证并不成立.然而,Sakamoto的这种以偏概全的分析却成了研究先锋,有不少学者效仿,试图通过比较不同氮磷比下Chl a/T P,Chl a/T N的大小以及氮磷对Chl a变异的解释率来分析藻类营养限制类型[7,9,10].但这些研究都缺乏严格的统计检验,不能证明氮磷比不同时藻类对氮和磷的依赖程度存在显著差异.因此,从逻辑推理和经验分析上,氮磷比假说都缺乏充分的理由和证据,只是一种看似正确的臆断.我们将在后文(2.1节)中介绍我们近期的研究结果完全否定了这一假说.1.2 封闭瓶营养添加实验的尺度太小,未能模拟自然固氮过程封闭瓶实验常用来判别水体的营养限制类型.其方法是在锥形瓶等封闭性培养装置内开展人工控制实验,通过添加营养观察藻类生长进而判别营养限制类型,若某种营养的添加明显促进了藻类的增长则说明该营养为主要限制因子.实验时间一般为几个小时至几天.当藻类快速生长或磷输入过多而导致氮暂时匮乏时,实验结果常显示为氮限制.但由于时空尺度太小,实验不能模拟真实开放系统中生物和电离固氮等重要过程.因此,封闭瓶实验不能说明野外条件下氮限制现象长期存在.后文(2.2)将介绍北美的全湖实验证明氮匮乏可诱发固氮蓝藻.2 最新研究表明:减氮不能控制藻类总量,反而诱发固氮蓝藻水华2.1 长江流域的区域湖沼学研究表明野外条件下控氮不能减少藻类总量为从大尺度上严格检验氮磷比假说,依据在长江流域40多个不同类型湖泊的多年调查结果,我们系统深入地分析了总氮、总磷与叶绿素a的关系[1].首先,依据Sakamoto[3]提出的氮磷比阈值将湖泊分为3个组,比较其lg T N,lg T P与lgChl a的回归关系.结果发现各组总磷对叶绿素a变异的解释率(R2)和预测能力(百分误差率)均高于总氮,从而表明根据T N/T P不能判别藻类的营养限制类型.考虑到不同学者提出的氮磷比阈值差异很大,我们进一步比较了全部氮磷比范围内总磷和总氮对叶绿素a变异的解释率.结果发现两者之差与氮磷比无关,且在70%的数据组(28个)中总磷对叶绿素a的解释率高于总氮.根据传统的氮磷比假说,在这些组中总磷应该是限制藻类生长的营养元素,对应的氮磷比都应该较高.而事实上,它们的氮磷比基本上均匀分布于5至50之间.因此,在任何阈值下氮磷比都不能用于指示藻类的营养限制类型.为区别总氮和总磷对叶绿素a的影响,我们分析了lgChl a/T P与lg T N/T P,lgChl a/T N与lg T P/ T N的回归关系.结果表明,给定总磷浓度时叶绿素a的变化不受总氮浓度的影响,即Chl a/T P趋向于一个定值.而给定总氮浓度时叶绿素a随总磷浓度的上升而迅速增加.由此可见,在野外条件下藻类总量决定于总磷而不是总氮.我们的研究否定了以氮磷比为指数来判别藻类营养限制类型的传统观点,证明无论总氮是高还是低,总磷都是浮游藻类群落的限制因子.在野外条件下,藻类总量决定于总磷而不是总氮,故控氮不能减少藻类总量.2.2 加拿大的长期实验湖沼学研究证实削减氮输入反而诱发固氮蓝藻水华加拿大和美国的科学家在加拿大安大略实验湖006自然科学进展 第19卷 第6期 2009年6月区(EL A,Experimental Lakes Area)开展了历时37年的全湖施肥实验[2].期间,磷肥施入量保持不变,氮肥施入量持续下降直至为零.然而,整个过程中湖泊始终保持高度富营养化状态,蓝藻水华及其他水华持续发生.在1969—1974年6年中,肥料的氮磷比为12.施肥后藻类大量发展,并形成水华;叶绿素a平均值约为0.03mg・L-1,优势种为湖生蓝丝藻(L i m2 not hri x redekei),无固氮蓝藻.随后15年(1975—1989)施入的氮磷比降至5左右.具固氮能力的束丝藻(A p hani z omenon schi ndlerii)出现,很快成为优势种且形成水华;总氮在前3年仍保持原有水平,后来甚至上升;叶绿素a超过0.025mg・L-1.最后16年(1990—2005)只加磷肥.总氮和叶绿素a依旧居高不下,固氮藻类(主要是束丝藻)的优势度超过50%且持续形成水华.在后两个阶段的实验中,非固氮藻类也保持着较高的数量,但一般在固氮蓝藻水华之后才开始快速增长.这表明在氮缺乏时固氮藻类具有竞争优势,而固氮过程使氮充足后非固氮藻类才具有竞争优势.该研究证明削减氮输入反而诱发固氮蓝藻水华;只要磷充足且时间足够,固氮过程可使藻类总量达到较高水平,从而使湖泊保持高度富营养化状态.我国巢湖、滇池和洱海的水华发生顺序与加拿大实验湖泊类似,多是固氮蓝藻如鱼腥藻(A nabeana sp.)和束丝藻(A p hani z omenon sp.)在春季形成水华,随后没有固氮能力的微囊藻(M i2 crocystis sp.)在夏季形成水华.这种现象暗示这些湖泊可能存在脱氮和固氮的周期性过程,也说明控氮无助于富营养化治理.2.3 氮磷循环的特点决定水生态系统的限制因子是磷而非氮生物圈的氮循环是完全循环或称气体型循环.大气是最大的氮库,N2高达78%.生物可利用氮是化合态氮,均直接或间接地来自大气.固氮途径包括生物固氮(如藻类及细菌作用形成有机氮)(占总量的53%)、闪电固氮(N2和O2化合形成NO X) (2%)、化石燃料燃烧(产生NO X)(10%)和工业固氮(如N2与H2合成氨肥)(36%)等过程[11,12].而在厌氧条件下,化合态氮又可被脱氮菌还原成N2回归到大气中.这个循环过程为湖泊藻类提供了几乎取之不尽的氮源.富营养湖泊藻类固氮量平均占全部氮输入的28%(6%—82%)[13].瑞典Erken湖[14]和美国Mize湖[15]的自然固氮速度分别为3g・m-2・a-1和7g・m-2・a-1,相当于每年分别向这两个湖免费施用每公顷141kg和330kg的(N H4)2SO4.因此,即使有效地控制了氮输入,湖泊藻类最终也不会因缺氮而受到限制.磷循环是不完全循环或称沉积型循环.磷主要储藏在岩石和土壤中,经天然侵蚀或人为开采流入水域,短期循环后大部分磷流失到海洋沉积层,直到经过地质活动才又被提升起来,周期往往长达数万年.在此过程中,部分磷经由地表径流和废污水排放等途径流入湖泊,或被生物吸收,或沉入湖底.由于来源有限,且容易沉积,磷对湖泊初级生产的限制作用必然比氮更强.综合中外最新研究和氮磷循环分析,我们归纳出一个普适性规律,即在数月至数年的尺度上,消减氮负荷不能控制浮游藻类的总量,只有控磷才能长期有效地治理富营养化及蓝藻水华.该规律适用于水交换率较低的湖泊、水库和池塘;也可能适用于河口水体[2].3 富营养化治理无需控氮、只需控磷上述新发现的规律对于湖泊管理具有重要的实际应用价值,表明就营养控制而言,富营养化治理无需控氮、只需控磷,除非氮浓度过高对人类和生物造成直接毒害.实际上,这一点已得到全湖实验和治理实践的检验.从逻辑分析和成本比较看亦应如此.3.1 全湖实验证明只需控磷即可控制富营养化为研究富营养化机理,Schindler等[16]在加拿大实验湖区相继开展了两个全湖实验.第一个实验在304号湖(3.62ha)开展,持续了3年(1971—1973).施肥之前的3年,叶绿素a一般低于0.01mg・L-1.实验的前2年,每年添加5.5g・m-2碳、5.2g・m-2氮和0.4g・m-2磷,结果连续2年藻类水华发生,叶绿素a最高值分别接近0.05mg・L-1和0.12mg・L-1.第3年,磷肥停施,碳和氮的添106自然科学进展 第19卷 第6期 2009年6月加率保持不变,水华现象随即停止,叶绿素a恢复至施肥前的水平.第二个实验在226号湖(16.1ha)进行,至少持续了14年(1973—1986)[17,18].该湖呈“8”字形,被分隔为基本相同的南北两个区.在整个实验过程中,南区每年添加6.05g・m-2碳和3.16g・m-2氮,结果藻类总量基本保持不变,叶绿素a一直处在0.01mg・L-1左右.在北区,碳氮添加率始终与南区相同;前10年每年添加0.59g・m-2的磷,蓝藻水华持续发生,第11年后停止磷的添加,结果藻类水华很快停止,叶绿素a一直低于0.01mg・L-1.与第一实验相比,第二实验增加了对照,且持续时间更长.两个全湖实验的结果完全一致,充分证明:湖泊富营养化的主因是磷而不是碳和氮,只需限磷即可使富营养湖泊得以恢复.3.2 湖泊治理实践证明集中控磷可控制富营养化欧美几个湖泊的治理实践也证实集中控磷即可有效控制藻类水华[19—21].最典型的案例是对美国西雅图华盛顿湖的治理[19,22].该湖是华盛顿州第二大天然湖泊,面积达87.6km2.20世纪30年代,大量生活污水排入湖中,总磷上升,湖泊富营养化严重,蓝藻水华自1955年起持续发生至1976年.自1936年开始实施以控磷为主的截污工程,至1968年全面截污成功.随后,总磷显著降低,1963, 1968和1979年分别为0.07,0.03和0.02mg・L-1;而氮的变化不明显,硝酸氮分别为0.44,0.37和0.30mg・L-1,凯氏氮浓度分别为0.29,0.31和0.20mg・L-1.同时,浮游藻类总量显著减少, 1963,1968和1979年夏季Chl a含量分别为0.03, 0.01和0.002mg・L-1;蓝藻优势也被明显削弱, 1962—1968年占90%以上,而1976—1978年只占20%以下.由此可见,限磷是该湖富营养化得以控制的主要原因.在我国,杭州西湖的引配水工程中开展了控磷不控氮的试验1).工程自2003年开始实施运行,引入的钱塘江原水经预处理后注入西湖各水域.钱塘江原水的氮磷含量均很高(2005年总氮和总磷分别为3.08mg・L-1和0.13mg・L-1),但预处理只有絮凝和沉淀等工艺,只能去除磷和悬浮物,无法有效脱氮(2005年引入小南湖江水的总氮和总磷分别为2.07mg・L-1和0.04mg・L-1).虽然如此,湖中藻类仍得到有效控制,引水后(2005—2006年)各湖区的叶绿素a相对于引水前(2002—2003年)下降了11%—82%.通过分析5个湖区引水前后叶绿素a与营养物的关系,发现叶绿素a的变幅与总磷的变幅显著正相关(r=0.93,n=5,p<0.001),而与总氮的变幅无关(r=-0.46,n=5,p=0.44).这表明集中控磷对我国湖泊也有良好的控藻效果.3.3 从逻辑上看氮磷二者只需控一即可控制富营养化要促进生物生长,各种必需因子缺一不可.然而,要限制生物的生长,必需因子控一即可.但是,过去两者常常混淆.对于藻类生长而言,氮磷均为必需元素,二者控一即可控制富营养化.鉴于磷比较容易控制,富营养化治理应集中限磷.3.4 集中除磷可大幅度降低污水处理成本污水处理厂若集中除磷,则可以大幅度降低运行成本.第一,脱氮需要进行深度处理,不能用理化方法,只能用微生物进行硝化、反硝化,成本较高.而除磷比较容易,成本较低.通过絮凝和过滤,污水中磷的去除率可达80%—95%,从而直接达到污水处理厂一级A的排放标准.第二,在污水处理过程中脱氮和除磷对工艺参数的要求往往相互矛盾,氮磷兼顾必然会降低处理效率、提高成本.高效生物脱氮要求低F/M(活性污泥的有机负荷)和高SR T(活性污泥在系统中的停留时间),而高效除磷则要求高F/M和低SR T.若单独除磷,SR T低于6天时,除磷效率可达80%以上.而在氮磷皆除的A2/O工艺中,SR T一般应控制在8—15天,除磷效率可能降至50%[23].4 关于放宽或取消氮控制及湖泊富营养化治理的建议 为早日解决我国面临的湖泊富营养化及蓝藻水华危机,根据以上综述和相关研究,我们提出如下4点建议,望国家及地方有关部门能予以考虑.206自然科学进展 第19卷 第6期 2009年6月1)杭州西湖水域管理处.西湖引配水工程效益评价.20064.1 尽快开展试点工作,放宽或取消对污水处理厂的氮排放限制我国富营养化及蓝藻水华问题日趋严重,最根本的治理措施是截污.然而,由于成本太高,许多污水处理厂难以正常运行.脱氮工艺复杂是其中的重要原因.与其让污水处理厂闲置,不如试行只除磷不脱氮或少脱氮.建议有关部门在全国不同区域的污水处理厂开展放宽或取消氮排放限制的试点工作,监测相关水体富营养化和蓝藻水华的发展动态,实际验证水处理效果,进而总结经验,向全国推广,以便大幅度降低污水处理成本.或许有不少学者对富营养化无需控氮的观点仍持异议,但我们不妨开展放宽或取消控氮的试点工作,让更大尺度的治理实践进一步检验结论的真理性.4.2 修订污水排放标准和地表水质量标准,提高或取消有关氮的最高限值仅就藻类总量控制而言,有关水质标准无需限氮.但是,某些形态氮的浓度过高对人和水生生物有害.如:过量的硝酸根离子会影响婴幼儿血液中的氧浓度并导致高铁血红蛋白症或蓝婴综合征;游离氨过高会对鱼虾等产生毒害作用,造成组织损伤、生长减慢、生殖力下降,严重时可致死亡.因此,对饮用水源等重要水域还是需要有一定的氮限制.我国现行的有关标准对氮的限制过于严格,《城镇污水处理厂污染物排放标准》(G B1891822002)和《地表水环境质量标准》(G B383822002)对总氮的限值分别为15—20mg・L-1(一级A、B标准)和0.2—1.0mg・L-1(可作饮用水源的I—III类水体),而《生活饮用水标准》(G B574922006)规定的硝酸盐氮可达10—20mg・L-1.显然,关于各类氮的限值可以大幅度提高甚至取消,以便制定经济可行的管理控制目标.建议资助有关单位开展不同形态氮的生态毒理学和水体氮循环通量研究,并结合上述试点工作,依据水体的不同功能重新制定有关氮的排放标准和水质标准.4.3 湖泊富营养化治理应采用区别对待战略,即超富营养湖泊先实施以控磷为主的环境工程,中—富营养湖泊则以生态工程为主近年来,我国的富营养化治理存在一个误区,即无论污染程度如何,一律实施植物栽种等生态工程.然而,根据我们的研究,当湖水总磷超过0.1mg・L-1时,浅水湖泊生态系统只可能处于浮游藻类占优势的浊水稳态;当总磷低于0.03mg・L-1时,湖泊处于以沉水植被占优势的清水稳态;当总磷为0.03—0.10mg・L-1时,湖泊可为浊水稳态,也可为清水稳态.显然,磷过多时应重点实施环境工程,控制点源和面源污染;待磷降低后方开展生态工程,实现从浊水到清水的稳态转换.目前,长江中下游流域30%湖泊的总磷超过0.10mg・L-1,三湖(太湖、巢湖、滇池)更高达0.20—0.40mg・L-1.在这些重污染湖泊,近年的实践已经证明,开展生态修复的效果必然有限.因此,建议我国湖泊富营养化治理采用区别对待战略,即超富营养湖泊先实施以控磷为主的环境工程,中—富营养湖泊则以生态工程为主.我国的湖泊生态工程侧重于局部的人工生物干预,如种草养鱼.这种工程往往费力耗能,一旦失去人工维护,系统就难以自我维持.其实,真正的生态工程应在创造必要条件的基础上让生态系统充分发挥自组织功能,实现以太阳能为主要驱动力的生态完整性修复.因此,我们的生态工程设计应转向基于系统自组织的全湖生态修复.在长江中下游,应优先考虑通过水位调控实现生态修复,因为水位的周期性涨落对植被发育至关重要[24].4.4 建立大型实验湖沼学平台,全湖检验蓝藻水华暴发机理和防治措施富营养化及蓝藻水华治理需要建立对客观规律的正确认识基础之上.尽管国内外已在水华发生机理方面开展了大量的研究,但经过大尺度严格验证的普适性规律仍然不多.原因是多数研究基于室内分析和小型装置,难以模拟生态系统复杂的真实情况.例如,过去认为需要控氮的一个重要原因就是封闭瓶营养添加实验,由于其时空尺度太小而无法模拟固氮过程,导致了错误的结论.除了区域比较研究外,揭示大尺度的水生态规律必需在真实的水体中开展操纵实验.国际上大型实验湖沼学平台已有一些先例.其中最有影响力的是加拿大安大略省的实验湖区.该实验湖区早在40年前就已建成,由58个小型湖泊306自然科学进展 第19卷 第6期 2009年6月(面积1—84ha)及其集水盆地和3个河段组成.根据加拿大政府和安大略省政府达成的协议,该区专供科学研究使用.北美科学家在这里先后开展了一系列的全湖实验研究,解决了富营养化(如前文)、生物操纵、水库效应和水体酸化等方面的不少关键问题,相关成果最近在Science杂志上作了专题报道[25].因此,建议国家在长江流域或其他地区划定一定面积的湖泊群为实验湖区,建立大型实验湖沼学平台,在全湖尺度上验证富营养化等宏观生态机理,检验蓝藻水华防治措施及其他环境技术的实际有效性,以使国家关于水环境治理的决策建立在坚实的科学基础之上.参 考 文 献1 Wang HJ,Liang XM,Jiang P H,et al.TN:TP ratio and plank2 tivorous fish do not affect nutrient2chlorophyll relationships in shallow lakes.Freshwat Biol,2008,53:935—9442 Schindler DW,Hecky RE,Findlay DL,et al.Eutrophication of lakes cannot be controlled by reducing nitrogen input:Result s of a372year whole2ecosystem experiment.Proc Natl Acad Sci USA,2008,105:11254—112583 Sakamoto M.Primary production by phytoplankton community in some Japanese lakes and it s dependence on lake dept h.Arch Hydrobiol,1966,62,1—284 Huber W,Brezonik P,Heaney J,et al.A Classification of Flor2 ida Lakes.Depart ment of Environmental Engineering and Sci2 ences,University of Florida,Gainesville,Florida,USA,19825 O ECD.Eutrophication of Waters.Monitoring,Assessment and Control,O ECD,20066 Redfield AC,Ketchum B H,Richards FA.The influence of or2 ganisms on t he composition of sea2water.In:The Sea.Ideas and Observations on Progress in t he Study of t he Seas.Vol.2,The Composition of Sea2water Comparative and Descriptive Oceanog2 raphy.New Y ork.London:Interscience Publishers,1963,26—777 Smit h V H.The nitrogen and phosphorus dependence of algal bi2 omass in lakes:an empirical and t heoretical analysis.Limnol Oceanogr,1982,27:1101—11128 K lausmeler CA,Litchman E,Daufresne T,et al.Optimal nitro2 gen2to2phosphorus stoichiochemistry of phytoplankton.Nature, 2004,429:171—1749 Canfield J r DE.Prediction of chlorophyll a concentrations in Florida lakes:The importance of phosphorus and nitrogen.Wa2 ter Researches Bulletin,1983,19:255—26210 Florida Lakewatch.A Beginner’s Guide to Water Management2 Nutrient rmation Circular No.102.Depart ment of Fisher2 ies and Aquatic Sciences and Institute of Food and Agricultural Sciences,University of Florida,Gainesville,Florida,USA, 200011 Gruber N,Galloway J N.An eart h2system perspective of t he global nitrogen cycle.Nature,2008,451:293—29612 Keeney DR,Hatfield JL.Chapter1.The nitrogen cycle,histor2 ical perspective,and current and potential future concerns.In: Nit rogen in t he Environment:Sources,Problems,and Manage2 ment,Academic Press,Elsevier Inc,2008,1—1813 Howart h RW,Marino R,Lane J,et al.Nitrogen fixation in freshwater,estuarine,and marine ecosystems. 1.Rates and im2 portance.Limnol Oceanogr,1988,33:669—68714 Granhall U,Lundgren A.Nit rogen fixation in Lake Erken.Limnol Oceanogr,1971,16:711—71915 Keirn MA,Brezonik,PA.Nitrogen fixation by bacteria in Lake Mize,Florida,and in some lacustrine sediment s.Limnol Ocean2 ogr,1977,16:720—73116 Schindler DW.Eutrophication and recovery in experimental lakes:Implications for lake management.Science,1974,184: 897—89917 Schindler DW,Fee E J.Experimental Lakes Area:Whole2lake experiment s in eutrophication.J Fish Res Board Can,1973,31: 937—95318 Findley DL,Kasian,SEM.Phytoplankton community responses to nutrient addition in lake226,Experimental Lakes Area, nort h2western Ontario.Can J Fish Aquat Sci,1988,44(Suppl): 35—4619 Edmondson W T,Lehman J T.The effect of changes in t he nut ri2 ent income on t he condition of Lake Washington.Limnol Ocean2 ogr,1981,26:1—2920 Coveney MF,Lowe EF,Battoe L E,et al.Response of a eu2 trophic,shallow subtropical lake to reduced nutrient loading.Freshwat Biol,2005,50:1718—173021 Mehner T,Diekmann M,G onsiorczyk T,et al.Rapid recovery from eutrophication of a stratified lake by disruption of internal nutrient load.Ecosystems,2008,11:1142—115622 Edmondson W T.Sixty years of Lake Washington:A curriculum ke Reserv Manage,1994,10:75—8423 韩剑宏主编.水工艺处理技术与设计.北京:化学工业出版社, 200724 Wang HZ,Wang HJ,Liang XM,et al.Empirical modelling of submersed macrophytes in Yangtze Lakes.Ecol Model,2005, 188:483—49125 Stokstad E.Canada’s Experimental Lakes Area.Science,2008, 322:1316—1319406自然科学进展 第19卷 第6期 2009年6月。
国内外富营养化湖泊治理与蓝藻水华控制
国内外富营养化湖泊治理与蓝藻水华控制经验与进展(摘要)中国科学院南京地理与湖泊研究所主任、研究员孔繁翔2007/07/16一、湖泊的构成及其富营养化１、湖泊的构成我国是一个多湖泊的国家，面积在１平方公里以上的天然湖泊有２７５９个。
２、湖泊的富营养化在自然因素和（或）人类活动影响下，因氮磷等营养物质含量过多，造成水体生产力从低向高营养状态过渡的一种现象或趋势[总氮（ＴＮ）达０．２毫克／升，总磷（ＴＰ）达０．０２毫克／升]。
１９９１年：１２２个湖泊中，５１％富营养化，２００５年：１３３个湖泊中，８８．６％富营养化。
６１％国控重点湖（库）水质为Ⅴ类和劣Ⅴ类。
大中型湖泊太湖、巢湖、滇池、洞庭湖、洪泽湖、白洋淀等资源属性受到威胁。
二、蓝藻水华形成原因与危害１、什么是蓝藻？蓝藻（蓝绿藻，蓝细菌），最原始、最古老的藻类植物。
２、蓝藻水华的危害遮光效应，导致沉水植物难以生长；大量生长，死亡腐败后气味难闻，破坏景观；死亡分解耗氧过多，导致其他生物缺氧死亡；局部湖区大量堆积死亡，破坏水源地水质；分泌毒素，直接危害生物生存与人类健康。
３、生态破坏对水生生物及人类健康危害。
（１）肝毒素中毒。
靶器官为肝脏，导致肝脏肿大、充血以至坏死，引起鱼类死亡是由于肝出血和低血容量性休克所致。
（２）神经毒素中毒。
念珠藻毒素、胆碱脂酶抑制剂和钠离子通道阻塞物。
４、蓝藻水华的一般成因内因：蓝藻生物学特性。
对高温、低光强和紫外线的适应，可以过量摄取无机碳和营养物质，低的氮磷比等因素都有利于蓝藻生长。
外因：湖泊中营养盐含量增加，合适水文气象条件。
高温、高光强、合适的小风速－上浮到水面，漂移、合适的风向－湖滨与港湾的静水堆积。
水华形成：大量蓝藻＋水文气象条件。
蓝藻生长：蓝藻＋光照＋温度＋合适环境。
危害：影响水质和生态系统结构与功能。
局部湖区蓝藻水华堆积就会影响人的生活环境，水源地蓝藻水华堆积与食物链传递就会危及人健康与生存。
三、湖泊治理与蓝藻水华控制技术１、蓝藻水华控制途径去除外因：改变有利藻生长的环境，限制外源营养盐排入，去除湖内营养盐，生态调水，促进湖泊水体流动，降低湖泊水体温度。
水库蓝藻“水华”的暴发成因及防治措施
水库蓝藻“水华”的暴发成因及防治措施作者：刘佳汤瑜来源：《名城绘》2020年第09期摘要：水华是指淡水水体中的藻类、浮游动物或细菌爆发性增殖或高度聚集而引起水体变色的一种灾害性的生态现象。
随着近年来水体的富营养化现象越来越严重，越来越多的水体发生水华。
本文主要对诱发水库暴发蓝藻水华的成因和控制蓝藻水华大量暴发的措施进行了阐述，以供参考。
关键词：水库蓝藻;水华;防治经济的突飞猛进伴随着污染物的大量排放，水体富营养化程度不断增加，使得人们的生存环境空间经受着强烈的考验。
而当今污染体现最为严重的是淡水湖库中的“绿潮”和海水中的“赤潮”，而绿潮即所谓的蓝藻死亡时会释放微囊藻毒素，对生态环境和人的生产生活构成了极大的危害，严重威胁人类饮用水安全，已引起国内外的广泛关注。
1暴发蓝藻水华后的危害蓝藻大量繁殖常见于夏天，当蓝藻暴发时，其快速生长、死亡后会在水体表面或水体中聚集形成一层蓝绿色悬浮物，即称为“水华”，也有人称为“绿潮”。
污染水源，导致水质恶化，对鱼类等水生动物以及人、畜均有较大危害，严重时会造成鱼类的死亡，这主要是因为大量死亡的蓝藻尸体分解时消耗氧气，造成鱼类窒息死亡。
更为严重的是蓝藻中含有大量微囊藻毒素，对动物的肝脏等器官会造成严重损害，是肝癌的主要诱因，2诱发水库暴发蓝藻水华的成因2.1 外部成因随着夏季的来临，在副热带高压控制下十堰市以晴朗、无风的天气为主，另外夏季季节性水库水位下降，水库尾区河道狭窄，水体交换不畅，局部水域的水体流动性差，水库水流速度<0.5m/s，易于藻类的聚集。
加之气温升高、光照充足，促进藻类大量繁殖，易发生水华。
2.2水体中的氮、磷（N、P）比例失调，易暴发蓝藻N、P比例在水体中达到7∶1是浮游植物正常营养盐的需求比例。
一般暴发蓝藻水华的水体N∶P达到10∶1乃至20∶1。
在蓝藻大量生成时，此时增加水中P的含量，蓝藻就会进一步疯长。
调整N∶P的比例，只有在蓝藻未大量生成之前，调整P的含量可以预防蓝藻的大量生成。
我国湖泊富营养化及保护治理需求
我国湖泊富营养化及保护治理需求◎ 王圣瑞 段 彪湖泊富营养化是经济社会发展的产物，也必须在经济社会发展中解决，即必须把湖泊保护治理纳入经济社会发展的整体计划中考虑。
湖泊保护治理没有灵丹妙药，应基于对湖泊的科学认知，建立科学的决策机制。
王圣瑞北京师范大学水科学研究院教授我国是一个多湖泊国家，天然湖泊遍布全国，湖泊在我国社会经济发展中占据了十分重要的地位。
但目前我国多个大中型湖泊不仅水质恶化，其生态系统也发生了明显退化，有毒蓝藻水华暴发频繁，饮用水源安全受到严重威胁，部分湖泊不仅丧失了其作为饮用水源的功能，其他生态服务功能，如鱼类产卵场、生物栖息地、游泳和娱乐等功能也处于已经丧失或正在丧失过程中，我国已成为全球湖泊环境问题最为突出的国家之一。
一、我国湖泊保护治理回顾从社会属性的角度来讲，由于我国正处于经济社会快速发展的特殊阶段，我国湖泊富营养化也具有社会经济发展的阶段性特点，即经济社会高速发展与环境保护相关措施及设施等较为落后间的矛盾突出。
如长江中下游地区开发历史久远，人类活动强度大，且江湖河湖关系较特殊；云贵高原湖泊多为断陷形成，具有典型坝区经济特点，狭小坝区的人地矛盾突出。
由于快速城市（镇）化及农业等产业快速发展，导致长江中下游和云贵高原湖泊水污染及富营养化问题较为严重。
自上世纪70年代起，我国开始关注湖泊保护治理问题，至今大致经历了四个阶段，其中“六五”到“七五”期间，主要任务是摸清家底，标志性工作是开展了我国湖泊富营养化调查。
“八五”到“九五”期间为探索治理阶段，以杭州西湖、南京玄武湖等小型湖泊为重点，探索了湖泊富营养化治理问题；以太湖、滇池、巢湖等为重点，开展了重点流域水污染治理与富营养化控制的技术研究、工程示范及应用等，标志性工作是形成了我国湖泊富营养化治理的“一湖三圈”理论与技术方法。
2000年到2010年，为控源治污阶段，遵循控源和生态修复相结合的技术思路，以控源、治河与生态修复为主要技术手段。
蓝藻爆发的原因及防治措施
太湖蓝藻爆发的原因及防治措施近十几年来，由于经济发展和环境保护没有同步，使得太湖的水质越来越差，特别是太湖北岸的城市——无锡曾经发生了饮水危机。
临着中国五大淡水湖之一的太湖，却没有水可以喝？——这主要是太湖水中蓝藻的大规模暴发。
蓝藻是一种最原始、最古老的藻类植物，在地球上出现在距今35亿年至33亿年前。
蓝藻的重要特性是喜高温和光照，高气温、高光照时，蓝藻会迅速生长，高温天气持续越长，蓝藻生长的时间就越长。
在营养丰富的水体中，蓝藻常于夏蓝藻大量生长，死亡腐败后气味难闻，破坏景观；死亡分解耗氧过多，导致其它生物缺氧死亡；分泌毒素，破坏水质，直接危害人类健康。
那么太湖为什么会暴发蓝藻呢？很重要的一点是自然条件。
自然条件包括气象、水文和地理条件，即是蓝藻爆发的生境。
蓝藻有适宜的生境就会爆发。
主要有以下影响因素：1、气温。
日均气温高于200c利于蓝藻生长繁殖；2、光照。
晴热天气光照条件好，利于光合作用，蓝藻繁殖快，易上浮，易爆发；3、风。
影响蓝藻的浮沉和使蓝藻顺风向漂浮；4、降雨。
可降低水温、增氧、易于蓝藻下沉；5、水域形状。
蓝藻易聚集于顺风向的湖湾和凹岸；6、其它。
与水动力、水温、水位、水深、气压以及水体的电导、盐度、酸碱度（PH）、扰动、水的垂直分层和稳定性有关，还与微生物、食物链的相互作用等生物环境有关。
其次是基础环境。
蓝藻爆发的基础环境条件主要是水体富营养化程度：1、水体富营养化。
根据太湖蓝藻爆发的实际情况，当氮（N）、磷（P）达到一定浓度，蓝藻就可能爆发，但水体的过度富营养化也不利于蓝藻的生长。
2、氮、磷比值。
一般认为，在水体富营养化和N/P大于一定比值，且其它条件适宜的情况下，蓝藻就可能爆发。
3、影响蓝藻爆发的其他基础环境条件还有有机质、铁和微量元素等。
物种条件。
蓝藻爆发必须有蓝藻的种子和种群存在，并有以下两个条件：1、蓝藻种源基数较高。
一年中蓝藻首次爆发的时间和生长繁殖速度，与底泥中蓝藻活细胞的种类、数量、密度及其冬眠苏醒时间有关。
湖泊水-沉积物界面过程对营养物质迁移转化的影响
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。
太湖蓝藻爆发的原因及防治措施
太湖蓝藻爆发的原因及防治措施近十几年来,由于经济发展和环境保护没有同步，使得太湖的水质越来越差，特别是太湖北岸的城市——无锡曾经发生了饮水危机。
临着中国五大淡水湖之一的太湖，却没有水可以喝？——这主要是太湖水中蓝藻的大规模暴发。
蓝藻是一种最原始、最古老的藻类植物，在地球上出现在距今35亿年至33亿年前。
蓝藻的重要特性是喜高温和光照，高气温、高光照时，蓝藻会迅速生长，高温天气持续越长,蓝藻生长的时间就越长。
在营养丰富的水体中，蓝藻常于夏蓝藻大量生长，死亡腐败后气味难闻，破坏景观；死亡分解耗氧过多，导致其它生物缺氧死亡；分泌毒素，破坏水质，直接危害人类健康。
那么太湖为什么会暴发蓝藻呢？很重要的一点是自然条件。
自然条件包括气象、水文和地理条件，即是蓝藻爆发的生境.蓝藻有适宜的生境就会爆发。
主要有以下影响因素:1、气温。
日均气温高于200c利于蓝藻生长繁殖;2、光照。
晴热天气光照条件好，利于光合作用，蓝藻繁殖快，易上浮，易爆发;3、风。
影响蓝藻的浮沉和使蓝藻顺风向漂浮；4、降雨.可降低水温、增氧、易于蓝藻下沉；5、水域形状。
蓝藻易聚集于顺风向的湖湾和凹岸；6、其它。
与水动力、水温、水位、水深、气压以及水体的电导、盐度、酸碱度(PH）、扰动、水的垂直分层和稳定性有关，还与微生物、食物链的相互作用等生物环境有关。
其次是基础环境。
蓝藻爆发的基础环境条件主要是水体富营养化程度:1、水体富营养化。
根据太湖蓝藻爆发的实际情况，当氮(N）、磷（P）达到一定浓度,蓝藻就可能爆发，但水体的过度富营养化也不利于蓝藻的生长。
2、氮、磷比值.一般认为，在水体富营养化和N/P大于一定比值，且其它条件适宜的情况下，蓝藻就可能爆发。
3、影响蓝藻爆发的其他基础环境条件还有有机质、铁和微量元素等。
物种条件。
蓝藻爆发必须有蓝藻的种子和种群存在，并有以下两个条件:1、蓝藻种源基数较高。
一年中蓝藻首次爆发的时间和生长繁殖速度,与底泥中蓝藻活细胞的种类、数量、密度及其冬眠苏醒时间有关。
湖泊富营养化的生态修复
湖泊富营养化的生态修复摘要目前我国湖泊富营养化呈恶化趋势，严重影响到水生生态系统的平衡和人们的健康。
水体富营养化的形成与营养物质、溶解氧、光照、温度、水动力以及底泥等影响因素有关。
在分析了水体富营养化的成因以及危害的基础上, 论述了湖泊富营养化得生态修复机制和目标，分别对水生植物修复技术、微生物修复技术和水生动物修复技术的机理、特点、存在的问题以及今后的研究方向进行了阐述。
Abstract At presen，t the level of lake eutrophication is deteriorating in China，which has destroyed the balance of aquatic ecosystems and endangered human health seriously。
The formation of water eutrophication is releated to several factors，such as nutr ients，dissolved oxygen, ligh,temperature, hydrodynamic and sedmient，etc. Based on analyzing the causes and harm of water eutrophication，the remediation technology of aquatic plantm ，icroorganism and aquatic-animal were discussed in detail，including the irtreatment-mechanism，process characteristics，existing problems and the future research d irection。
关键词生物修复水体富营养化修复机制水生植物微生物水生动物前言近年来，随着我国经济的迅速发展，排污量日益增加，加上长期以来人们对湖泊资源的不合理开发，大量含有氮、磷元素营养物质的污染物不断排入湖???。
湖泊富营养化与生态环境保护
湖泊富营养化与生态环境保护湖泊是大自然赐予我们的宝贵资源，它们孕育着丰富的生物种类和多样的生态系统。
然而，随着人类活动的不断扩张和工业化进程的推进，湖泊富营养化问题日益严重，给生态环境带来了巨大威胁。
湖泊富营养化是指湖泊中水体营养物质过量积聚的现象。
这些营养物质主要包括氮、磷等。
湖泊自然富含一定量的营养物质，它们是维持湖泊生态平衡和支撑生物生命活动的重要因素。
然而，当人类活动引入大量化肥、农药和生活废水等，这些营养物质超过湖泊自身承载能力时，湖泊就会进入富营养化的状态。
湖泊富营养化给生态环境带来了许多负面影响。
首先，富营养化会导致蓝藻水华的爆发。
蓝藻是一类光合植物，其繁殖速度非常快，当湖泊中营养物质过多时，蓝藻便会迅速增殖，形成大面积的水华。
蓝藻水华不仅破坏了湖泊的水体透明度，还会释放大量的有毒物质，对水生动植物造成毒害甚至死亡。
其次，湖泊富营养化还会影响湖泊生物多样性。
大量的富营养化物质会改变湖泊中的水体环境，导致一些水生动植物无法适应，并逐渐消失。
这不仅损害了湖泊的生态系统，还会对当地的渔业和旅游业造成巨大影响。
湖泊富营养化是一个长期积累的过程，也是一个相对缓慢的过程。
因此，有效控制湖泊富营养化是保护湖泊生态环境的关键所在。
首先，我们需要从源头上进行控制，减少化肥和农药的使用量，确保农田排放的废水经过处理后才排入湖泊。
其次，要加强城市污水处理，确保城市废水排放达到标准。
此外，还可以采取湖泊生态修复措施，比如适度开展湖泊植物修复和湖泊浮藻切割，以减缓湖泊富营养化进程。
除了控制湖泊富营养化，保护湖泊生态环境还需要注重维护湖泊周边的生态系统。
湖泊和周边地区相互作用，它们的生态系统是相互依赖的。
因此，我们要做到湖泊与周边地区的协调发展，保护湿地、河流和其他湖泊等生态系统的完整性和健康。
同时，加强湖泊管理和监测，及时发现湖泊富营养化的迹象，制定相应的控制措施。
湖泊富营养化和生态环境保护是一个综合性问题，需要全社会共同参与和努力。
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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。