我国湖泊营养物基准的制定方法研究

湖泊富营养化的程度日益严重,已经对人类的生产生活、水生动植物的生存造成了危害。西方一些发达国家尤其是美国已经制定了水体水质基准,形成了一系列的基准制定的方法体系,建立了水质的管理体制。文章描述了我国的湖泊富营养化的现状、美国营养物基准的研究进展;列举了几个能够辅助基准制定的数学模型,探讨了我国的湖泊富营养化基准的制定方法步骤;通过几种模型的比较,并结合我国各方面的特点,确定我国基准制定中参照状态向基准的转化方法以及基准模型的应用和成果。     

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...     

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.     

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]     

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。     

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。      

湖库富营养化敏感分级概念及指标体系研究

依据水体富营养化的危害程度与地理位置、流动条件等因素有关的概念,在一个较小的尺度上提出了水体富营养化敏感分级的概念,将富营养化的控制级别从河流-湖泊2级扩展到多级,并提出了分级采用的指标体系的一般概念.同时与美国环境保护局的大尺度分区(分级)方法进行了比较分析,发现美国14个生态分区河流与湖库的富营养化基准存在不协调之处,认为以该统计方法分别进行河流与湖库富营养化基准制定,可能产生河流基准的控制指标严于湖泊基准的不合理情况.      

江苏省西部湖泊水环境演变过程与成因分析

根据江苏西部主要湖泊水环境质量实测数据,采用综合营养状态指数〔TLI(Σ)〕法对其富营养化程度进行综合评价,结果表明,目前江苏西部大部分湖泊处于富营养化状态.其中,白马湖富营养程度最低〔TLI(Σ)为45.16〕,处于中营养;玄武湖营养程度最高(61.93),属于中度富营养.洪泽湖和邵伯湖的水质为劣Ⅴ类,其他湖泊除白马湖外水质均处于Ⅳ～Ⅴ类之间.从近年江苏西部湖泊的水质变化看,只有骆马湖和玄武湖水质呈现转好的趋势,ρ(TN)和ρ(TP)有所下降.大部分西部湖泊水质呈恶化趋势,洪泽湖、高邮湖和固城湖ρ(TN)不断上升,邵伯湖和石臼湖ρ(TP)也不断上升.不同湖泊水环境变化的成因有所不同,洪泽湖水质受上游河流污染以及农业面源污染影响较大.由于江苏西部湖泊的地理、水文和环境条件的差异,不同湖泊存在不同的营养盐基准.相对于非过水性湖泊,洪泽湖等过水性湖泊的氮磷营养物基准相对较高.      

云贵高原湖区湖泊营养物生态分区技术方法研究

提出一种基于主成分分析、聚类分析、判别分析和空间自相关的分区模型,用于对云贵高原湖区湖泊营养物生态分区的研究.首先运用主成分分析方法对众多指标进行了降维综合处理,产生彼此互补相关又能综合反映湖区情况的4个新指标,累计贡献率达到93.69%,具有充分的代表性,构建了云贵高原湖区湖泊营养物生态分区指标体系.在此基础上,根据各区域新指标值,结合聚类模型初步将湖泊流域分为5类,再利用判别分析完成非湖泊流域的类别判别,最后运用空间自相关分析方法,按聚类结果进行全局自相关分析,Moran’sI为0.320,且检验值Z值为68.2,远大于临界值(显著水平1%所对应的临界值2.58),表明聚类结果与空间位置具有显著相关性,之后运用局部自相关对区域各因素的主成分综合得分的空间分布格局进行了量化分析,揭示了零散分类区块在空间地域分布上的关联和差异,根据关联结果完成最终的分区.结果表明,利用此分区模型可以尽量避免人为因素,得到更为客观的分区结果,具有良好的适应性和可行性,可为探索适合我国湖泊营养物生态分区的指标体系和分区技术方法,完成全国湖泊营养物生态分区和科学地制定我国湖泊营养物基准和富营养化控制标准提供技术支持.     

应高度重视大型植物过量生长型的湖泊富营养化问题

由于营养物的增加和积累,水体的主要生物相应为浮游植物和大型水生植物,表现为浮游植物疯长(藻型)和大型水生植物的过量生长(草型)。草藻混合型应视为过渡型。草型富营养化湖泊多发生在浅水湖泊(水深<4m),我国大部分湖泊水域均处在浅水区域,且湖泊水体营养物含量多数已大大超过富营养化控制警戒线。因此,在研究和控制湖泊富营养化问题时,更应高度重视草型富营养化湖泊。本文将以内蒙古乌梁素海为例,说明草型富营养化湖泊发展的危害和治理控制的重要性和必要性。     

Development of methods for establishing nutrient criteria in lakes and reservoirs: A review

Nutrient criteria provide a scientific foundation for the comprehensive evaluation, prevention,control and management of water eutrophication. In this review, the literature was examined to systematically evaluate the benefits, drawbacks, and applications of statistical analysis,paleolimnological reconstruction, stressor-response model, and model inference approaches for nutrient criteria determination. The developments and challenges in the determination of nutrient criteria in lakes and reservoirs are presented. Reference lakes can reflect the original states of lakes, but reference sites are often unavailable. Using the paleolimnological reconstruction method, it is often difficult to reconstruct the historical nutrient conditions of shallow lakes in which the sediments are easily disturbed. The model inference approach requires sufficient data to identify the appropriate equations and characterize a waterbody or group of waterbodies, thereby increasing the difficulty of establishing nutrient criteria. The stressor-response model is a potential development direction for nutrient criteria determination, and the mechanisms of stressor-response models should be studied further. Based on studies of the relationships among water ecological criteria, eutrophication, nutrient criteria and plankton, methods for determining nutrient criteria should be closely integrated with water management requirements.     

基于分区制定水库富营养化管理标准的探讨

在总结水库的区域、流域特性,水动力学特征及功能用途等导致水库富营养化特征之差异性的基础上,讨论水库富营养化分区管理标准的制定方法。研究认为:我国水库富营养化分区管理标准的制定,一是选取合适的分区指标,将水库纳属相应的地理区域;二是选取相应的指标体系制定科学的标准。同时,分区选取的指标应以地理类的指标为主,而标准指标应以营养盐、水动力学及藻类为主。未来工作应主要集中于水库降雨、温度、土地利用、水质等数据的收集及积累。     

城市富营养化湖泊立体修复系统研究

提出对城市富营养化湖泊进行全方位、多途径的综合治理思路——富营养化湖泊立体修复系统。详细介绍了富营养化湖泊立体修复系统的含义、组成部分及实施步骤。通过实践表明该思路在理论上是合理、可行的。具有投资少、回报大、效果好、不产生二次污染、能带来社会、经济效益等优点,是一种值得推行的城市富营养化湖泊治理思路。治理城市富营养化湖泊是一个长期的过程,需要政府的支持和全民的参与。对城市富营养化湖泊的治理,使得湖泊逐渐恢复生态活力,实现城市湖泊区人与自然的协调发展。同时,引入各方面（地产、环保、能源、园林、旅游）资金的城市湖泊修复建设也为环保企业及产业的发展提供了新的途径。     

生物炭对土壤氮素淋失的抑制作用

淋洗作用是土壤氮肥损失途径之一,也是环境水体氮素污染的重要途径。研发降低土壤氮素淋失的技术途径不仅有助于提高氮肥利用率和降低化肥的施用量,而且有助于防治水体污染和改善生态环境。本文通过淋滤实验研究了生物炭对我国两种重要土壤类型黒钙土和紫色土氮素淋失的影响。由玉米秸秆制成的生物炭按10 t/ha,50 t/ha,100 t/ha的比例施用于土壤,同时模拟田间尿素施用量240 kg.N/ha并用相当于每天10 mm的降水量用去离子水淋洗土壤。对淋滤液氮素组成和含量分析结果显示,在不施用生物炭的条件下,黒钙土和紫色土总氮的淋失量分别占土壤(土壤+尿素)总氮含量的7.5%和9.0%,氮素的淋失主要发生在前130 mm降水过程中,其淋失量占全部淋失量的96%。在淋失的成分中,除硝态氮外,有机氮也是重要的组成物质,二者均占淋失总氮量的48%。生物炭的施用可以大幅度地降低氮素的淋失作用。50 t/ha和100t/ha的生物炭施用量降低黑钙土氮素淋失分别为29%和74%,减少紫色土氮素淋失分别达41%和78%。但10 t/ha的生物炭施用量却增加黒钙土和紫色土氮素淋失量分别达到22%和2%。这表明较低的生物炭施用量会促进氮素的淋失。生物炭对有机氮淋失的抑制作用大于硝态氮。100 t/ha的生物炭施用量对有机氮和硝态氮淋失的降低率分别为88%和62%左右,因土壤类型不同而有所差异。上述研究结果为寻求防治土壤氮素淋失的技术方法提供了理论依据。     

渤海富营养化现状、机制及其与赤潮的时空耦合性

通过对历年调查与监测数据的整理,从污染物源强、渤海富营养化状况、赤潮发生的时空分布三个角度,分析了渤海近岸海域富营养化的"压力—状态—响应"耦合作用机制。根据文献及调查资料研究渤海营养要素的来源及通量,指出渤海污染物主要来自于陆源输入,并且以河流携带的营养盐输入为主。在对渤海近岸海域历年营养盐含量及富营养化水平分析的基础上,结合赤潮发生的时空变化特征,就富营养化对渤海赤潮的诱导作用与耦合关系进行初步讨论。     

中国主要河口海湾富营养化特征及差异分析

针对我国65个沿海河口海湾,基于自然地理数据及2007~2012年水质监测数据,采用箱须图法、聚类分析、相关性分析和主成分分析等方法,探讨河口海湾间富营养化特征、差异性及主要原因.结果表明,大型河口海湾的富营养化状态指标值相对较高,但河口海湾间富营养化响应指标值存在一定差异.DIN、PO₄^3--P和COD是河口海湾富营养化特征的第1主成分,DO和Chl-a是第2主成分,盐度、水深、潮差和面积等是第3主成分,河口海湾水体Chl-a浓度与TN入海量(P<0.01)、DIN(P<0.01)、PO₄^3--P(P<0.05)、流量(P<0.01)、温度(P<0.05)呈显著性正相关,同时与潮差(P<0.05)和盐度(P<0.01)和DO(P<0.01)呈显著性负相关.表明营养盐入海量增多是引起河口海湾一系列富营养化症状的主要因素,但河口海湾自然属性会调节其富营养化状态,造成系统间响应特征的差异.潮差小于2.5m的河口海湾,其营养盐转化效率明显高于潮差大于2.5m的河口海湾.说明河口海湾潮差可通过改变水体滞留时间、垂直混合和光照条件等,调节浮游植物生物量对营养盐的敏感性.此外,与外海的水体交换,海洋生物的捕食,及其他形态营养盐的供给等作用,也会影响河口海湾水体Chl-a的水平.人类活动带来的营养盐输入,以及河口海湾特有的自然属性,共同决定了其富营养化特征的差异和程度.     

三峡水库支流营养状态评价方法

综合应用国内外湖库营养控制标准的制订方法的基础上,提出了湖泊富营养化评价的综合营养指数校验法,并对三峡库区支流进行了富营养化评价.结果显示,调查期间,30条支流中,19条支流的平均营养状态指数为富营养化水平,11条支流的平均营养状态指数为中营养水平.4～9月各支流的平均综合营养状态指数值均达到富营养化水平,8月份出现最大值(55.43),显示春、夏季节库区支流发生富营养化的风险较高,应为控制库区富营养化发生的敏感时期.与目前国内传统的由"七五"期间调查的26个湖泊总结得出的"湖库富营养化评价方法及分级技术规定"的评价方法相比,综合营养指数校验法的评价结果比较符合三峡水库支流的实际水质状况,适用于三峡水库支流的富营养化评价.     

富营养化水体的营养盐限制性研究综述

水体富营养化是全球目前以及今后相当一段时期内的重大水环境问题。氮、磷作为浮游植物生长所必需的营养盐,是水体富营养化的主要限制因子。通过对近年来水体富营养化受氮、磷营养盐限制的研究进行综述,研究了营养盐来源及其对浮游植物生长的影响,总结了营养盐限制性差异的影响因素,分析了缓解富营养化的营养盐主控因子。分析表明:营养盐的来源主要分为外源和内源,受外界环境及人类活动影响显著;浮游植物的生长受N/P比值及其绝对浓度的共同作用;在不同的水文、气候和人类活动强度下,水体富营养化主要营养盐限制因子存在差异,并且存在限制性转换和共同限制的情况;缓解水体富营养化措施的提出应在综合考虑多种因素的前提下进行。