湖泊水体富营养化研究的进展

摘要: 富营养化是我国湖泊的主要问题，目前我国大多数湖泊都已经属于富营养化和中-富营养化湖泊。富营养化会引起水质恶化、味觉和嗅觉变坏、溶解氧耗竭、透明度降低、渔业减产、死鱼、阻塞航道，对人和动物产生毒性。本文根据国内外有关湖泊富营养化文献资料，阐述了湖泊富营养化的两个主要来源（外源污染和内源污染），富营养化的形成机理，以及对湖内生物、周围环境、人体健康等的危害，探讨了湖泊富营养化的治理，为我国湖泊富营养化的治理提供一定的理论依据。

关键词：富营养化；湖泊；机理；危害；控制技术

富营养化指湖泊、水库、缓慢流动的河流以及某些近海水体中营养物质(一般指氮和磷的化合物)过量从而引起水体植物(如藻类及大型植物)的大量生长。随着我国人口增加和工农业生产的发展，进入地表水的氮、磷等化学物质也大大的增加，我国水体富营养化问题日益严重。根据对37个主要湖泊的调查资料，以及根据国内外评价湖泊富营养化的经验制定的指标，37个主要湖泊中，具有中营养型和中-富营养型的占55.8%，富营养型的占14.7%，重富营养型的占8.8%[1]，这些已严重威胁社会经济的持续发展和人民的正常生活。国家在“十五”期间投入1234亿元巨资，建设1590个水污染防治项目，用来改善“三河”“三湖”（指淮河、海河、辽河以及太湖、巢湖、滇池）的严重水污染状况。然而巢湖、太湖、滇池等湖泊的富营养化依然严重，平均水质仍为五类或劣五类。因此，本文对已有关于湖泊富营养化的研究进行综述，为我国湖泊富营养化的进一步治理提供理论依据。

1.污染物的来源

湖泊污染源主要分外源和内源。外源中又分点源和面源。点源主要是城镇生活污水及工业废水；面源包括农业生产污水、农村生活废水和降雨地面径流。内源主要是湖底沉积物中所携带的营养盐。

1.1 外源污染

外源污染是湖泊水体富营养化的主要来源，每年都有大量的污染物质通过各种途径进入湖泊中，使湖泊中氮、磷元素大量富集起来，破坏水中生态平衡。

1.1.1面源，点源，非点源污染

面源污染是由大范围分散污染造成的，主要包括农业面源污染、林地和草地的养分流失、农田径流和固体废弃物的淋溶污染等[2]。近年来，尽管人们对农业面源污染识别和治理能力越来越强，但农田养分的投入和农田土壤养分的积累及流失量却在不断增加，农业面源污染所占的负荷越来越大，农业逐渐成为水体富营养化最主要的污染源[3]。美国环保署指出：农业面源污染是河流和湖泊污染物的主要来源之一，从而阻碍了水清洁行动中水质目标的实现[4]。同时，富营养化也是地表水最主要的环境问题。据报道，农业面源污染源占河流和湖泊营养物质负荷总量的60%-80%。另据估计[5]，在地表水中，农业排磷所占的污染负荷比为24%-71%。农业生态系统的养分流失是水体中硝酸盐的主要来源，同时还是磷的第二大来

源。据报道[2]，即使点源污染全面控制之后，但如果面源污染控制不好，水体仍无法达标。另据报道，中国的面源污染占污染总量的2/3，其中农业贡献率为75%左右[6]。

点源污染主要是集中从排污口排入水体的工业废水和生活污水非点源污染则是由大范围分散污染造成的，主要包括农业非点源污染、林地和草地的养分流失、城市径流和固体废弃物的淋溶污染等。近年来尽管人们对点源污染的识别和治理能力越来越强，而农田养分的投入和农田土壤养分的积累却在不断增加，非点源污染所占的负荷越来越大，非点源磷对富营养化的贡献也愈显突出。在欧美等发达国家，由于基本实现了对工业和城镇生活污水等点源污染的有效治理，非点源的营养物质已成为水环境的最大污染源[7，8，9]，而来自农田的氮、磷在非点源污染中占有最大份额[7，10]，水体中的总磷与流域内农业用地的比例呈正相关关系[11，12，13]，Tonr等的调查表明，大多数的富营养湖泊的流域内不存在明显的点源污染[8]；丹麦内陆湖泊的总磷含量在80年代有所降低，但这并没有使水质明显改善，因为其它来源的磷主要是农田排磷仍足以使许多湖泊中磷浓度超过100ug·L-1这一危险浓度[14]。其中农业非点源磷占河流中磷来源的一半以上，农业用地为主的流域内非点源磷年发生量(0.29kg·hm-2)相当于自然流域(0.07kg·hm-2)的4倍[15]。据估计，在地表水体中，农业排磷所占的污染负荷比约为24%-71%[16]。有报道指出，大量的农田养分流失是造成内陆湖泊富营养化的主要原因，1990年的调查显示，57%的湖泊受到农田养分流失的严重影响[17]。

1.1.2污染物输入途径

湖泊污染物的输入不外乎自然输入和人为输入两种形式。其入湖途径主要有两种，一是直接入湖，如湖区降水、人工投饵、岸边水面废弃物和直接排入湖泊的排放口；二是间接入湖，即污染源产生的污染物经排水渠或地表径流先汇入湖泊的支流，最后再进入湖泊[18]。区分两者途径的原因在于迁移路途的差异，间接入湖途中可能发生各种变化，如:物理沉积、化学氧化和分解过程，而使污染物浓度降低。据统计，在巢湖流域(1995年)，63%的TN和73%的TP是来自直接排入湖泊的；而在太湖流域(1994年)，60%的TN来自间接入湖，TP来自直接入湖和间接入湖分别占37.5%和25%[19]。

1.2 内源污染

湖泊外源污染的控制及治理极为重要, 从一开始就引起了重视并取得了一定实效。国内外实例证明, 在外源得到控制后, 内源的影响会变得明显, 底泥的释放速率加快, 使水体的污染状况持续下去[20]。在内污染源的控制方面, 受人类认识湖泊富营养化机制水平的限制, 对内源污染的机理和对策的研究还不是很透彻, 使之成为湖泊水质改善的主要制约因素之一。

湖泊沉积物是水体生态系统的重要组成部分，也是水生生态系统中物质、能量循环中的重要环节。点源的污水排放、非点源的大气沉降和地表径流注入、湖泊水生生物的死亡堆积，会使湖泊沉积物中的污染物质逐步富集起来，为深层水的细菌、真菌、原生动物以及一些无脊椎动物提供了食物和能量。这些生物的代谢呼吸将消耗储存在深水层中的氧气，并释放原先与有机物结合在一起的氮、磷等营养元素，从而形成湖泊的“内源性负荷”。一般情