湖泊藻型富营养化控制

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1、湖泊藻型富营养化控制-技术、理论及应用王国祥成小英濮培民（南京师范大学地理科学学院中国科学院南京地理与湖泊研究所）提要湖泊富营养化防治走过了从控制营养盐、直接除藻到生物调控、生态工程及生态恢复等 艰难历程。各国为此投入了巨额资金，然而收效甚微，富营养化依然是全球性重大水环境问 题。回顾和分析富营养化湖泊治理研究与实践的成功经验与失败教训，无疑将有助于采取更 切实可行的技术有效控制湖泊富营养化。综观全球富营养化治理研究成果，不难看出富营养 化是一个典型的生态问题，生态问题只有用生态学方法解决。在全湖性富营养化难以快速根 治的情况下，如何集中技术优势和有限财力，优先解决对人类生产生活影响较大的局部

2、水域 富营养化问题，逐步修复受损的湖泊生态系统、提高水体自净能力、改善水体环境质量并建 立湖泊健康生态系统。关键词富营养化湖泊治理综述分类号0121/1富营养化已成为一个全球性的重大水环境问题，引起了广泛重视。早在20世纪初，湖泊水 库富营养化的出现引起了欧美一些国家的关注，研究和防治随之展开。特别是最近40年来， 随着全球水体富营养化问题的不断加剧，各国为控制富营养化进行了大量研究与实践。近 20年来，我国对湖泊富营养化状况、产生原因进行了一系列研究与防治的实践。但是，富 营养化仍未得到有效控制。最近几年，中央和地方在湖泊富营养化治理方面投入了不少资金， 滇池耗资40亿元、太湖耗资100亿元

3、、一些小型城市湖泊的治理动辄也是上亿元，但是几 乎没有一个见到明显效果。富营养化藻型水体的显著特征是浮游植物大量发生，进而造成水 质恶化、水体功能下降、水生生物死亡等灾难性后果，它不仅制约了湖泊资源的可利用性， 而且直接影响人类的健康生存与社会经济的持续发展。七五以来（我国在江苏太湖、徽巢湖、 昆明滇池、武汉东湖开展了较为系统的湖泊富营养化研究，并取得了一系列研究成果。过去 的几年间，我国对一些严重富营养化的湖泊（如玄武湖、西湖、滇池，采取截污、清淤挖泥、 引水冲污等治理措施，从实际效果来看，对这些异常富营养化的湖泊，任何单一的措施，都 难以控制富营养化藻类种群暴发，有时甚至还会导致藻类生物量

4、增加、富营养化呈现加重的 趋势。回顾和分析国内外富营养化治理研究与实践的成功经验与失败教训，无疑将有助于采 取更切实可行的技术有效控制湖泊富营养化。1营养盐控制控制水体营养盐浓度是传统的富营养化防治措施，它基于限制因子原理，以实验室藻类生长 瓶法测定结果为依据，对于外源性污染采取截污、污水改道、污水除磷，对于内源性污染采 取了清淤挖泥、营养盐钝化、底层暴气、稀释冲刷、调节湖水氮磷比、覆盖底部沉积物及絮 凝沉降等一系列措施。1.1以截污为代表的外源性营养盐及污染控制一些水体，特别是浅水湖泊，磷的负荷减少了 7595%，但是湖水富营养化状态往往难见 缓解。Rostherne湖截污后,水体的营养盐浓

5、度虽然有明显降低，但是湖水中叶绿素（Chia）.的浓 度却未能降低.1978年，芬兰Vesijaril湖在削减外源污染（磷负荷削减了 93%）湖水中磷由 0.15mg/L降到0.05mg/L之后，蓝藻水华依然肆虐了十多年,荷兰的Loosdrecht湖群自1984年 后（磷的输入降到历史最低水平）但其富营养化程度却未见缓解.美国Moses湖自1977年起每年49月引入低营养盐的水冲刷，引水速率为8.2m3/s,每年冲 刷183d，全湖的平均冲刷率为0.46%,个别湖区达5.8%,此外还采取了截污.覆盖底泥等措施，结 果显示,自1978年起，除1985年出现水华（Chai）急剧上升外,其余年份湖水

6、TP和（Chai）一直 在较低水平波动,湖水透明度由0.8m提高到1.01.8m但是,与引水前相比，藻类组成却没有 变化.这就为在适宜条件下藻类再次暴发埋下了隐患，导致了 1985年”水华”暴发.德国为控制 面积为476km2的康斯坦茨湖磷的输入，花费了 65亿马克，历时15年时间.才初步显示出水质 改善的迹象.日本琵琶湖的综合开发计划（19721997）, 25年间投资15248亿日元（约合人 民币1000多亿元），主要用于工业及城乡污水处理等，1986年又制定了琵琶湖水质保护规 划，但是，到1997年。琵琶湖的富营养化仍未能得到有效控制。藻类水华仍时有发生。南京玄武湖是一个严重的富营养化小

7、型浅水湖泊，从1990年开始截污，但截污后，湖区水 质改善进程十分缓慢，死鱼事故依旧频频发生，富营养化藻类生物量和种类组成亦未见明显 化,19911997湖水Chla年均值仍呈上升趋势.一些国家和地区还采取了禁用或限用含磷洗涤用品的措施，美.加拿大.日本及西欧的一些国 家根据各国水体富营养化程度，分别提出了地区性的禁用或限用含磷洗涤用品的政策、法 规，在一些地区已经有效地控制了地表水中的磷浓度。我国太湖流域1999年1月1日起全 面禁用含磷洗涤剂，禁磷后的第一年1999年与禁磷前1998年相比较，入湖河道的磷浓度有 所下降，由0.149mg / L下降到0.124mg/L,但 2000年的监测

8、数据却表明,入湖河道的磷浓度 又上升至0.175mg/L与1998相比，太湖湖水中磷浓度和富营养化指数均值1999年分别下降 了 16.07%和3.29%,但2000年却分别上升了 18.75%和6.75%湖心区的总磷浓度2000年较 1998年上升45%看来禁磷既不是主导入湖河水磷浓度变化的主要因子，对太湖入湖河道磷浓 度的影响并不明显，也不是影响湖体水域磷浓度和富营养化程度的主要因子.有研究认为;对营养盐浓度较低的湖泊（如TP0.2mg/L藻类生长与营养盐浓度已不存在正相关.Sas等指 出只要水体可溶性活性磷高于0.1mg/L，磷浓度的降低就不可能导致藻类生物量降低.尤其应 该指出的是,限

9、制因子原理局限于稳定状态条件，藻型富营养化浅水湖泊缺乏生活史长稳定 性高的生物种群以藻类为绝对优势种群的富营养化湖泊生态系统结构不稳定，功能单一，对 包括营养盐在内的环境因子波动缓冲能力弱，因而藻型富营养化浅水湖泊往往处于非稳定 状态，简单地运用限制因子原理,刻意寻找限制因子,往往难以奏效，限制因子原理还应当包括 最小因子定律和耐受限定律，即每一种生物对每一个环境因子都有一个耐受范围（生态幅），当 某一环境因子处于最适区时，物种对其他因子的耐受限将会增大.因此，这时因子量值的变化 对生物种群的影响往往不很明显.加之因子替代作用和因子补偿作用，对复杂的湖泊生态系统 中的藻类种群而言,仅仅控制个别营养盐的浓度，往往难以有效控制其种群数量,Tilman等甚 至建议，不要说某湖泊是磷限制或氮限制，而应认识到，一种营养盐所限制的是个别藻类，而 不是湖泊及其所有藻类业已证明，在营养盐负荷超过某一水平时，其他因子而不是营养盐可 能成为制约藻类的重要因子.Cooke指出营养盐控制忽略了湖泊内部营养盐循环及生物之间 的相互作用,而且由于内循环及外源污染难以彻底控制，因此，单纯控制营养盐对富营养化防 治往往难以见效.尽管不少通过控制氮和磷来防治富营养化的实践并没有取得理想的成功结果但是，这只能说 明不能仅仅靠控制营养盐来防治