中国湖泊富营养化防治策略研究

随着湖泊富营养化的加剧,藻类水华暴发的频率也越来越高,规模越来越大,成为制约中国社会和国民经济持续发展的重大环境瓶颈问题,前景堪忧.本文从全国湖泊流域整体层面出发,分析制定基于生态分区的营养物基准和富营养化控制标准,以富营养化控制标准为依据,建立全国不同分区的营养物总量控制和生态修复体系,提出全国湖泊营养物削减和富营养化控制的国家方案,希望为中国湖泊富营养化防治工作提供借鉴.     

“绿色流域建设”的湖泊富营养化防治思路及其在洱海的应用

虽然经过“十一五”阶段的治理,但我国湖泊富营养化形势依然严峻,湖泊富营养化治理仍然是目前我国水环境领域最为艰巨的任务之一. 根据长期在湖泊富营养化治理领域的研究与实践经验,提出我国应“立足流域进行统筹规划和治理,建设湖泊绿色流域”的湖泊富营养化防治思路. 通过梳理和提炼,提出了湖泊绿色流域构建的六大体系,即“产业结构调整控污减排、污染源工程治理与控制、低污染水处理与净化、清水产流机制修复、湖泊水体生境改善、流域系统管理与生态文明建设”. 同时,将“湖泊绿色流域建设”思路应用在洱海水污染防治工作中,针对洱海水污染特征与治理定位,提出了洱海水污染防治的技术路线,构建了洱海绿色流域建设的六大体系.      

湖泊营养物控制的国家战略

太湖蓝藻的暴发将我国水污染治理的焦点聚集于湖泊富营养化治理上。我国湖泊富营养化的加剧，已经成为制约我国社会和国民经济持续发展的重大环境问题，制定湖泊营养物控制的国家战略，在这个国家战略下确立生态分区的湖泊营养物基准和标准，采用TMDLs总量控制方法和营养物削减集成技术，依靠国家的强力行动和全民的积极参与，改善湖泊水质状况，恢复湖泊生态环境是我们亟待解决的问题。[编者按]     

洱海富营养化治理科技成果寄语

国家水体污染控制与治理科技重大专项（以下简称水专项）是为实现中国经济社会又好又快发展,调整经济结构,转变经济增长方式,缓解我国能源、资源和环境的瓶颈制约,根据《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》设立的16个重大科技专项之一,旨在为中国水体污染控制与治理提供强有力的科技支撑。水专项从理论创新、科技创新、体制创新、机制创新和集成创新出发,立足我国水污染控制和治理关键科技问题的解决与突破,集中力量解决主要矛盾,选择典型流域开展水污染控制与水环境保护综合示范。洱海是我国云南省第二大淡水湖泊,流域面积2 565 km2,是大理人民的母亲湖。目前洱海存在的主要问题包括:水质向富营养型发展;来自北部的农田面源和养殖污染形势严峻,北部入湖河流是其主要污染来源;水生态退化问题突出,水生植被大面积消失,藻类生物量显著增加,土著鱼类濒危或消失,外来鱼类资源增长;湖滨带及缓冲区生态系统脆弱等问题凸显。而控制北部农田面源和养殖污染、修复脆弱的湖滨带及缓冲区生态系统、防治水生态退化等是洱海富营养化治理的技术瓶颈。洱海属于富营养化初期湖泊,处于敏感转型期,是保护和治理的最佳时期。水专项以洱海作为我国富营养化初期湖泊的典型代表,通过实施以污染源头控制和污染物入湖过程控制的两重控源技术,以湖滨带生物多样性与稳定性恢复、湖泊防退化以及典型湖湾生态修复技术等构建综合治理技术路线,目的是使洱海综合示范区污染物排放量削减20％以上,使北部示范区水质保持Ⅲ类,使湖滨带及其缓冲区两重陆上污染阻断功能得到强化,示范区生态功能退化趋势得到初步遏制。中国环境科学研究院承担了水专项洱海项目湖泊水生态内负荷变化研究与防退化技术及工程示范课题,从湖泊4种初级生产力的变化、平衡与相互作用出发,针对洱海水生态退化和内负荷持续增加的问题,诠释了洱海作为富营养化初期湖泊的水环境特征,从历史变化的角度剖析了其生态系统的演变趋势,定量评价了沉水植被退化现状,估算了藻源性内负荷,研发了沉水植被防退化技术,编制了水生态防退化方案,开展了水生态防退化综合示范,对推动洱海实现由水质管理向水生态综合管理的理念转变,以及为洱海水污染防治与富营养化治理提供了技术支撑。党的十八大报告提出了我国建设生态文明的新目标,大理州政府提出了转变发展方式、以流域生态文明建设为标志的洱海富营养化防治计划。“十二五”期间,洱海的保护和治理应坚持以“让湖泊休养生息、建设绿色流域、生态文明流域”为准则,整体考虑湖泊水体、湖滨带与缓冲区,以流域空间格局优化和产业结构调整为抓手,采取综合措施加以整治。期望课题组在湖泊水污染治理理论和生态修复方面能收获更多更好的研究成果。      

我国湖泊富营养化治理历程及策略

我国湖泊富营养化治理经历了从单一的调查诊断、控源治污等向湖泊综合治理和以湖泊生态安全和绿色流域建设为核心的流域综合治理转变,取得了阶段性成效,但我国湖泊富营养化问题依然严峻,治理过程中仍然存在着污染物削减能力不足、流域产业结构和布局不合理及管理体制不完善等诸多困难和问题。现阶段应实现湖泊富营养化治理"三大战略"转变,建立技术、政策、经济、法律等多手段联用的湖泊流域综合管理和治理体系,优先保护水质良好和生态脆弱湖泊,推动湖泊自然资本核算机制,建立湖泊流域经济可持续增长新模式,推进流域经济社会生产生活方式转变,构建湖泊流域生态文明体系。     

云贵高原典型湖泊富营养化演变过程及特征研究

选取滇池、洱海和抚仙湖3个云贵高原不同营养水平的湖泊,通过对其不同发展阶段的植物群落结构、水质类别、营养水平及流域人口和经济活动等进行研究,总结了云贵高原湖泊发展演化过程中的特征及差异性.结果表明：滇池、洱海和抚仙湖的植物群落结构、水质类别和营养状态均耦合良好,流域人口和经济活动是湖泊富营养化的重要影响因素.流域人口和...     

我国湖泊水环境标准体系建设及其发展建议

在分析我国湖泊水环境标准现状及发展的基础上,提出了构建与完善我国湖泊水环境标准体系的设想与建议:重点编制湖泊水环境术语、湖泊沉积物质量标准、湖泊富营养化评价标准、健康湖泊的评价指标标准等;强化湖泊标准科研前期的投入和研究,对湖泊科研示范基地要建立标准与科研、标准与生产相协调的机制;以制定标准为主,兼顾技术规定,调动企业参与;尽快构建我国湖泊营养物基准,亟需尽快制定及修订、完善已有的标准规范。     

水环境容量与总量控制在制定排放标准中的应用

针对湖北省府河流域含盐废水大量排放,造成引用水源和农业灌溉水源严重污染的状况,从制定府河流域氯化物排放标准的指导思想出发,研究了府河氯化物的水环境容量在制定排放标准和排污总量控制中的作用,指出污染物的水环境容量研究是进行流域排污总量控制和制定流域排放标准的基础。而执行流域污染物排放标准可有效地实施污染物总量控制,减少对水环境的污染。     

基于水环境约束的抚仙湖流域农业结构调整研究

农业面源污染严重污染水体,是水体富营养化和水质恶化的主要污染源. 在考虑水环境容量农业分配量、农业面源污染削减、粮食及副食品安全的基础上,建立抚仙湖流域农业产业结构优化调整的系统动力学模型,并设置惯性发展和目标导向2种发展方案进行仿真模拟. 结果表明:目标导向发展方案可以有效降低流域内污染物入湖量,TN和TP分别削减了221.45和24.74 t,处在允许的水环境容量农业分配量范围内. 根据调整优化结果,建议在抚仙湖流域大力发展绿色有机生态农业,形成观光休闲农业产业;建立集中养殖小区,采用立体式生态饲养畜禽模式.      

流域系统动力学模型的全耦合问题研究进展

从系统分析的视角出发,对流域系统动力学建模过程、方法进行总结。综述了国内外系统动力学模型(简称SD模型)在社会经济发展与流域水资源承载力、流域水环境承载和流域水生态承载力耦合关系的研究。从简单的零维模型发展到复杂的社会经济综合模型和OO-SD模型(即Objective-Optimization SD模型),国内SD模型耦合关系研究主要集中在叶尔羌河、洱海、滇池等流域,SD模型在监测、数据共享和模型结构、参数选取和不确定性分析等方面还存在不足,有待改进。     

基于系统动力学的湖泊营养物基准参照状态研究

湖泊营养物基准参照状态的科学合理确定是营养物基准制订的重要技术基础之一,以巢湖为例,基于系统动力学仿真模型,耦合了多种数学模型对湖泊营养物的产生、分布及输移进行系统仿真,并结合系统反演方法获得湖泊过去近50年不同水文条件下的各营养物浓度演化过程及湖泊富营养化水平.结果表明:经过试验校准的系统仿真模型能够较真实地反映湖泊...     

九龙江流域上游浅水湖泊富营养化机制

基于对九龙江上游龙潭湖富营养化水体和沉积物现状的监测结果,通过与国内富营养化深水湖库和流域下游大型富营养化浅水湖泊进行对比,深入探讨了流域上游浅水湖泊富营养化发生的原因及主导机制.流域上游浅水湖泊具有外源污染物输入较少的特点,较下游大型浅水湖泊更易受温度等气候条件和沉积物氧化还原状态的影响,以及外源输入总磷控制具有较强的滞后效应,因此对流域上游浅水湖泊富营养化的控制必须重视内源营养盐释放,特别是结合态磷的内源释放问题.     

基于正交设计及EFDC模型的湖泊流域总量控制——以滇池流域为例

构建了基于正交设计-水质模拟-方案评价的污染物总量控制方案的方法体系,并应用于滇池流域.选择TN、TP作为总量控制指标,将滇池流域划分为6个子区单元,通过设计5水平（0%,5%,10%,15%,20%）6因素的正交试验表,得到25种不同削减方案;耦合EFDC模型模拟得到25种不同削减情景条件下湖泊水质的TN、TP浓度分布,计算各方案综合营养状态指数（TSI）,筛选符合中度富营养化标准（60     

基于基尼系数法的九龙江流域水污染物排放总量分配研究

借鉴经济领域评价收入公平性的方法——基尼系数法,对九龙江流域水污染物排放总量进行分配。选取土地、人口和GDP为控制指标,绘制各控制指标与水污染物排放量的络伦曲线,计算相应的基尼系数并分析其合理性;建立以各控制指标环境基尼系数之和最小为目标的优化模型,设定合理的约束条件,获得基尼系数优化值。根据优化后总量分配结果,结合流域水环境容量测算结果,确定流域各县市区排污量的最终削减分配方案。结果表明,削减后的排污总量既能满足国家"十二五"总量削减目标,又可以确保流域水环境功能达标。     

我国湖泊富营养化发展趋势探讨

本文根据“七五"国家科技攻关课题“全国主要湖泊水库富营养化调查研究"的调查资料,在对全国24个湖泊水库的调查数据进行分析处理,并在主成份分析法评价的基础上,对本世纪末的营养物入湖量、营养物及叶绿素a浓度做了宏观预测,预测结果表明:24个湖泊可分为三种类型,代表了湖泊演化过程中的三个不同阶段:大部分城市湖泊达到了重富营养化,有些正在由响应型湖泊向非响应型过渡;湖泊的功能将消失,逐渐到达消亡阶段,应引起注视。 湖泊富营养化的控制对策,应按照我国国情而倾向于经济实用、因地制宜。具体技术方法中的前置库生化削减法和水生生物法值得推广应用。      

制定湖泊营养物基准的技术方法研究进展

湖泊营养物基准是指用可信的科学数据表示水中营养物的允许浓度和生态指标的阈值,是制定富营养化标准、评价湖泊状态依据。文章分析了国外制定湖泊营养物基准的方法:参照状态法、输入-响应模型法和机理推断法,并概述了目前湖泊富营养化预测模型。通过分析对比,提出了适合我国湖泊营养物基准制定的技术方法及思路。     

TMDL计划在长湖水污染总量控制中的应用

近年来,长湖水质恶化,特别是以农业、水产养殖为主的非点源污染,加速了湖泊富营养化进程。为改善长湖的水质现状,文章建立了基于最大日负荷量(TMDL)计划的长湖水环境管理模式,估算了长湖COD、TP、TN的水环境容量和现状点源、非点源入湖污染负荷,明确了污染物削减百分比,提出了基于TMDL值的污染控制措施。结果表明,长湖COD、TP、TN的水环境容量分别为26 438.43、90.78、1 815.56 t/a,现状污染入湖量分别为14 137.74、271.23、2 485.24 t/a。长湖流域COD的现状负荷不需要进行削减,而富营养化因子TP、TN已经大大超过了其水环境容量,削减百分率分别高达68.20%、30.60%,而以农业、水产养殖为主的非点源负荷对TP、TN具有较大影响,亟需采取针对性的控污措施。     

洱海“七五”国家科技攻关课题通过鉴定

由大理州环科所、云南省环科所、洱海管理局共同承担完成的《洱海富营养化调查及水环境管理规划研究》课题,去年八月通过中国环境科学院鉴定。洱海课题是国家“七五”科技攻关项目—《全国主要湖泊水库富营养化调查研究》的子课题。课题按照《湖泊富营养化调查规范》设计了合理的调查研究技术路线,从1987     

2007—2016年山东省水环境质量变化特征分析

对2007—2016年山东省主要流域、湖泊水环境质量状况进行时空变化趋势分析。结果表明:2007—2016年山东省水环境质量呈好转趋势,但总体状况仍令人堪忧;化学需氧量平均浓度由60.20mg/L降为23.10mg/L,未达到地表水环境质量Ⅲ类水质标准;五大流域和"四湖"水质污染状况严重,小清河流域仍未消除劣Ⅴ类水体,"四湖"富营养化现象较重;潍坊、临沂、菏泽、泰安等地市主要污染物排放量巨大,成为山东省水环境主要污染物的贡献者。     

南湖富营养化主要控制因子分析

全面分析了南湖湖泊系统中营养物之间、营养物与藻类生长之间的相互关系,探讨了各种环境因子对南湖富营养化的影响,结合藻类增长潜力试验结果确定南湖富营养化的主要控制因子。结果表明,光、温度、碳、氮不能成为南湖富营养化的主要控制因子,控制南湖富营养化的关键在于控制磷。