“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.      

基于流域分析方法的湖泊水污染综合防治研究

鉴于流域思想在水污染防治中应用的重要性和必要性,提出了以流域保护方法、流域分析和景观生态学相关理论为基础的流域分析方法该方法将湖泊-流域水污染综合防治的主要内容界定为4部分:子流域划分与污染负荷预测,"源-途径-末端-汇"的污染防治工程和管理方案体系设计,备选技术方案的提出和方案优选,污染负荷的削减率计算和综合方案设计.以四川省邛海流域为例,在将流域划分为6个子流域的基础上,对TP入湖污染负荷进行了计算和预测,并识别出各子流域内污染物的贡献率,分区提出了以水土流失防治、点源和面源控制、河道生态修复、河流入湖口治理和内源疏浚为主体的污染防治方案,该方案可削减TP 22.5 t·a-1,达到了预期目标.     

全国重点湖泊生态安全状况及其保障对策

文章分析了我国重点湖泊生态安全状况,针对总体并不乐观的现状,提出了应实现湖泊管理从水质管理向水生态管理的理念转变,对我国重点湖泊定期开展生态安全评估,加大入湖污染负荷削减力度,建立"清水产流机制",进一步加强水利工程建设的生态环境影响评价,以及加大对湖泊生态安全过程与维持机制研究等是保障湖泊生态安全的关键环节。     

2010年洱海全湖磷负荷时空分布特征

为探讨不同来源磷负荷对洱海水体富营养化的贡献,研究了洱海入湖河流、干湿沉降和沉积物内源释放等来源磷负荷的时空变化特征. 结果表明:2010年洱海磷负荷的主要来源是入湖河流,其所带来的磷负荷占总入湖负荷的33%. 入湖河流磷负荷与洱海水体富营养化指数呈显著正相关,并且季节性变化明显,10月是高峰期入湖河流磷负荷区域差异较大,北部3条河流是主要来源,其中以弥苴河入湖磷负荷最大,占入湖河流磷负荷总量的52%. 沉积物磷扩散通量由北向南呈下降趋势,最高值在湖心区,11月最大. 干湿沉降入湖磷负荷季节性变化明显,干沉降占干湿沉降入湖磷负荷总量的47%. 外源入湖磷负荷控制,应以雨季之初为关键时期,以弥苴河及其流域为重点区域,以坝区农业污染控制为重点,同时应加强湖泊水体生态修复控制沉积物内源磷释放.      

洞庭湖水环境综合治理对策初探

总结分析了洞庭湖湖体水质情况、入湖河流水质情况、污染排放情况,识别了洞庭湖存在问题:湖体水质污染呈逐年加重趋势;生态功能退化严重;流域综合管理亟待加强。提出措施:空间管控和绿色发展;强化水污染防治;保护与修复水生态。     

五里湖水环境治理经验对"十二五"治理的启示

五里湖是太湖流域水污染防治的重点之一,以五里湖21 a水质变化特征,分析水环境治理的3个主要阶段,探明了五里湖水污染的成因,回顾、评价了采取的重点措施及实施效果,总结其成功经验和存在的不足,认为五里湖"十二五"治理应正确处理好的4种关系,提出了"流域控制与湖泊治理相结合,控源与生态修复相结合,治理与管理相结合",政府主导是关键,控源减污是基础(重点面源污染控制),制度创新是保障的五里湖治理总体思路.     

2010年洱海全湖氮负荷时空分布特征

为探讨不同来源的氮负荷对洱海水体富营养化的贡献,对洱海入湖河流、干湿沉降和沉积物内源等来源的氮的负荷、形态及其时空变化特征进行了研究. 结果表明:与2008年相比,2010年洱海入湖TN负荷下降了28%. 入湖河流是TN负荷的主要来源,占总入湖负荷的37%;入湖河流TN负荷与ρ(TN)、ρ(Chla)呈极显著正相关;入湖河流TN负荷以NO₃--N为主,占39%. 入湖河流氮负荷季节性变化明显,7月最高;区域性差异较大,北部3条河流是主要来源,其中弥苴河入湖TN负荷占入湖河流TN负荷的57%. 沉积物内源TN负荷占总入湖负荷的29%,NH₄+-N负荷占内源TN负荷的98%,并且与水体ρ(Chla)呈显著正相关. 沉积物中TN和NO₃--N扩散通量北部湖区最高,NH₄+-N扩散通量南部湖区最高;TN扩散通量9月最高、12月最低. 干湿沉降入湖TN负荷以NH₄+-N为主,季节性变化明显,6月最高. 控制洱海外源入湖氮负荷,应以雨季之初为关键时期,以弥苴河及其流域为重点区域,兼顾坝区农业种植结构调控,同时应加强湖泊水体生态修复,控制内源释放.      

湖泊富营养化研究中的主要科学问题——代“湖泊富营养化研究”专栏序言

湖泊富营养化是我国湖泊当前面临的最为突出的环境问题之一,入湖生源要素循环失衡,蓝藻水华暴发与成灾机理,湖泊水生态系统退化与修复机制,以及湖泊管理科学基础等均是我国湖泊富营养化防治研究中急待解决的科学问题与理论基础.     

白龟湖水源保护区生态修复技术研究

白龟湖水源保护区是南水北调中线工程的调蓄湖泊,是平顶山市区重要饮用水源地.针对水源保护区生态特征及存在的主要生态问题,提出构建入库河流生态修复、上游流域水土保持、河口人工浮岛、库区水体生物链、人工湿地及生态驳岸复合水生态系统等生态修复技术,为白龟湖水源保护区生态环境保护和改善以及饮水安全保障提供重要技术支撑.通过生态修复工程的实施,可使白龟湖水源保护区水质得到有效的保护,实现城市饮用水水质稳定达标.     

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。      

白洋淀水生态综合调控决策支持系统设计

在充分挖掘白洋淀污染源控制、富营养化与沼泽化治理、长效生态节水及流域综合管理协调相关研究成果的基础上,以流域水生态系统健康和生态安全保障为目标,设计了集水生态系统健康诊断、水生态安全预警与应急、水量调控、污染物控制、淀区净化、综合调控、知识库子系统于一体的白洋淀水生态综合调控决策支持系统,为白洋淀流域的水生态安全保障提...     

Control concept and countermeasures for shallow lakes'eutrophication in China

Research on lake eutrophication in China began in the early 1970s, and many lakes in China are now known to be in meso-eutrophic status. Lake eutrophication has been showing a rapidly increasing trend since 2000. Investigations show that the main reasons for lake eutrophication include a fragile lake background environment, excessive nutrient loading into lakes, excessive human activities, ecological degeneration, weak environmental protection awareness, and lax lake management. Major mechanisms resulting from lake eutrophication include nutrient recycling imbalance, major changes in water chemistry (pH, oxygen, and carbon), lake ecosystem imbalance, and algal prevalence in lakes. Some concepts for controlling eutrophication should be persistently proposed, including lake catchment control, combination of pollutant source control with ecological restoration, protection of three important aspects (terrestrial ecology, lake coast zone, and submerged plant), and combination of lake management with regulation. Measures to control lake eutrophication should include pollution source control (i.e., optimize industrial structural adjustments in the lake catchment, reduce nitrogen and phosphorus emission amounts, and control endogenous pollution) and lake ecological restoration (i.e. establish a zone-lake buffer region and lakeside zone, protect regional vegetation, utilize hydrophytes in renovation technology); countermeasures for lake management should include implementing water quality management, identifying environmental and lake water goals, legislating and formulating laws and regulations to protect lakes, strengthening publicity and the education of people, increasing public awareness through participation in systems and mechanic innovations, establishing lake region management institutions, and ensuring implementation of governance and management measures.     

典型云南高原湖泊叶绿素a与影响因子的定量关系及对比分析

湖泊富营养化的影响因子涉及水文、物化、生物等多方面,具有复合性和非线性特征,定量化其与影响因素间的相关关系有助于识别影响湖泊营养状态的关键因子,可以用较低的成本、较短的时间达到理想的控制效果.云南高原湖泊具有易发生富营养化的自然和气候特征,对其富营养化发生条件及影响因子的分析可为科学的控制决策提供参考.本文选取云南滇池、程海、抚仙湖和异龙湖4个高原湖泊,比较湖泊自然特征与流域社会经济条件的异同;构建包括绝对主成分多元线性回归分析(APCS-MLR)、结构方程模型(SEM)及人工神经网络模型(ANN)的综合分析方法,重点关注并确定浮游初级生产力的代表指标(叶绿素a,Chla)与相关影响因子间的定量相关关系.研究发现:14个湖泊中,对Chla浓度变化影响最大的均为理化因子,但在各湖中该影响的正、负性及不同理化因子的贡献权重有较大差异;2流域污染源构成的不同在一定程度上影响了入湖的氮、磷负荷,使4个湖泊表现出不同的营养盐限制性特征;3流域面积、湖泊形态及湖体水动力条件影响着营养盐在湖体中的迁移转换,造成4个湖泊富营养化的差异性特征;4对Chla与影响因子间因果关联的识别须结合深入的机理过程分析.     

骆马湖富营养化调查

骆马湖为一浅水湖泊,具有典型的过水性特征,其已经处于中—富营养化阶段。通过对骆马湖富营养化发生机制的研究,发现入湖河道携入大量营养物质入湖和水生植物的破坏是骆马湖富营养化进程加快的主要原因。并提出了控制骆马湖富营养化的一些措施:控制外源污染物入湖、加强湖滨湿地建设和水生植物的保护、合理的水库调度以及湖泊内部的生物治理。     

Nutrient exchange and release experiment and its simulation study in lake water-sediment interface

The sediment distributed and insolated under lake was collected for experiments. The nutrient layer distribution conditions of sampled sediment and its physical and chemical characteristics were analyzed to simulate and assess the influence degree to lake water quality. Based on the dynamic water exchanging experiments the nutrient release process in sediment and influence mechanism to substance exchanging on water-sediment interface was studied, and the correlation between the changing content of total phosphors and total nitrogen in sediment and covered water were analyzed for setting up a simulation model. At the same time the influence degree is explained in detail. The experimental results indicated that even if clean water without nutrient contents was used for water exchangement so as to decrease pollution or prevent eutrophication, however owing to the vertical nutrient distribution in lake sediment, it will lead to the increasing release amount greatly especially when the organic nutrient contained in sediment turns into inorganic status because of isolation. Besides the release process of total phosphate （TP） and total nitrogen （TN） were modeled and each nutrient＇s exchanging equation at interface caused by covered water nutrient concentration changing was set up. According to the simulating prediction, TP and TN content of cover water will also sustain a steady higher level in a long period. The nutrient release amount of sediment is not only affected by the covered water concentration but also connects with accumulative time. The experiments provide the fundamental theoretical and practical basis for taking ecological restoration project. And research is helpful to prevent or restore lake eutrophication.     

牛栏江污染物源解析与空间差异性分析

牛栏江-滇池补水是缓解滇池生态用水短缺的重要工程,对牛栏江流域主要污染源与空间差异性的识别分析,将有助于进一步改善牛栏江的水质. 采用CFA(对应分析)对牛栏江流域污染源进行解析识别,结果表明流域内TN、NH₃-N(氨氮)等污染物主要来源于嵩明县境内,TP、氟化物等污染物主要来源于寻甸县境内. 在CFA分析的基础上,采用HCA(层次聚类分析)和SOM(自组织映射神经网络)对4个监测点、10种污染物指标进行分析,以识别空间分布的差异性和相似性,并且评价各指标的空间分布特征及监测点代表性. 结果表明:4个监测点中,TP、氟化物、砷化物、Vph(挥发酚)在寻甸县境内的七星桥污染最严重;TN、NH₃-N在牛栏江上游嵩明县境内的四营污染最重. 结合流域污染负荷调查可知,寻甸县的磷负荷最大,占流域总负荷的58.73%,七星桥的TP污染贡献大于其他3个监测点,与七星桥TP污染最为严重相符合. 该研究结果可为牛栏江流域实施进一步的分段治理提供决策支撑.      

湖泊富营养化防治对策研究

据统计,目前全国有90％以上的湖泊处于富营养化状态.日趋严重的湖泊富营养化问题亟待解决.分析了湖泊富营养化的现状、成因与危害,从控制水体中的营养物质、除藻、生态修复等三个方面提出了湖泊富营养化的防治对策.生态修复是最根本有效的防治方法,符合可持续发展的要求.政府相关部门应加大监管和宣传力度,培养公民环境保护意识,严格控制外源污染排入湖泊水体.     

基于AQUATOX的城市景观湖泊的水环境模拟与控制

城市浅水景观湖泊因其在水循环系统中的特殊性和其景观功能容易产生富营养化污染。针对位于成都市的某小型景观水体,混合了点源污染和非点源污染多种污染源,可持续生态维护难度较大,探索了利用水生态系统模型AQUATOX来模拟和预测该景观水体的水环境状态。根据为期1年的水质参数监测数据,分析不同来源污染负荷对水体营养物质含量的影响。利用实测数据拟合模型结果,分析模型运行的敏感参数,对相关参数进行率定,以增加模型对该水体水生态演变预测的准确性。使用高度拟合模型对水体富营养化关键决定参数TP、TN以及NH₃-N对该浅水景观湖泊水质的影响,利用SWMM模型模拟LID措施对入湖雨水污染负荷的削减效果,LID措施后TP和TN的雨水径流污染负荷分别减少59.34%和58.39%,NH₃-N的负荷降低21.94%,对降低面源污染效果负荷良好。水体中TP、TN和NH₃-N含量的平均削减效果分别为38.57%、42.2%和58.31%,可为景观水体富营养化生态修复提供理论指导。     

综合营养状态指数法在陶然亭湖富营养化评价中的应用

根据2006年-2010年陶然亭湖富营养化监测数据,采用综合营养状态指数法,分别从年均值及月份变化两方面对陶然亭湖的营养状态进行详细的分析和评价。结果表明,2006年-2010年陶然亭湖的营养状态指数呈现逐年下降的趋势,营养级别从重度富营养下降至中度富营养。湖泊富营养化程度随季节变化十分明显,富营养化程度在夏季和秋季形成高峰,冬季和春季一般较低。由于污水处理厂的再生水水质较差,补给到景观湖泊,加剧了富营养化程度。可以从污水处理厂加强对再生水质中氮、磷的处理和控制、利用生物-生态修复技术等方面采取措施来降低陶然亭湖的富营养化程度。