水库水体富营养化.docx

《水库水体富营养化.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水库水体富营养化.docx（12页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、文献综述淡水水体富养分化的讨论进展生物科学系级生物技术专业本科班.指导老师.讲师0 I 刖百从国内外水体富养分化的现状及相关讨论分析了水体富养分化的产生气理与评价方 法，且从对于水体富养分化的猜测、掌握治理，缓解水体富养分化现状，促进水资源和生 态环境的可持续性进展具有肯定的理论意义和有用价值。1水体富养分化概述水体富养分化是指生物所需的氮、磷等无机养分物质大量进入湖泊、河口、海湾等相 对封闭、水流缓慢的水体，在相宜的外界环境因素综合作用下，引起水生生物尤其是藻类 及其它浮游生物的快速繁殖，从而引起水体溶解氧量急剧下降，水质恶化，鱼类及其它水 生生物大量死亡的现象口。水体富养分化后，由于浮游生

2、物大量繁殖，往往呈现蓝色、红色、 棕色、乳白色等。这种现象在江河湖泊中称为水华,在海中则叫做赤潮。富养分化一般分为自然富养分化和人为富养分化两种0。在自然条件下，水体富养分 化形成过程非常缓慢，近年来，由于人类活动加剧，特殊是在现代生产和生活中，人类对 环境资源的开发采用日益频繁，工农业进展快速，大量的养分物质进入水体并在其中积累,瑞典的Erken湖较好估测了叶绿素浓度2郭培章，宋群.中外水体富养分化治理案例讨 论.西安:中国方案出版社,2003.4.4.23 BP神经网络技术Recknagel4Recknagel F. ANNA Artificial Neural Network Model

3、for Predicting Species Abundance and Succession ofBlue-green AlgaeJ. Hydrobiologia, 1997, 349(1):47-57.采用神经网络，构造了层叠结构的B P神经网络模型猜测日本Kasumigaura湖五种藻类的生物量，基于该湖1986 1993年的监测数据，有效猜测了藻类水华的发生时间和强度。French等5French M, Recknagel E Modeling of Algal Bloomsin Freshwaters Using Artificial Neural NetworksJ. Comput

4、ational Mechanics, 1994: 87-94.应用BP神经网络从藻类生物量和环境掌握因素的历史数据中学习水生态系统的行为模式,猜测了藻类种群生物量的变化。1王淑芳.水体富养分化及其防治几环境科学与管理,2005, 30(6): 63-65.袁志宇，赵斐然.水体富养分化及生物学掌握几中国农村水利电,2022, (3):57-592尹真真.国内外水体富养分化机理讨论历史与进展几微量元素与健康研.2006, 23(3): 46-47.1蒋火华，吴贞丽世界典型湖泊水质探究几世界环境,2000, (4): 35-373税永红，杨景富，蒋月.景观水体富养分状况及水华防治技术讨论几水土保持

5、应用技术,2022, (6): 40-43.4曹正梅，郎印海，刘荣.崂山水库水体富养分化水平讨论几海洋湖沼通报,2022, (2 ) : 105-106.5杨永涛.国内淡水水体富养分化危害及其防治北济宁学院学报.2022,30(3):27-28.0黄萌.富养分化对水生生态系统的污染生态效应J .科技情报开发与经 济,2006,20(16):137-138.王淑芳.水体富养分化及其防治几环境科学与管理,2005,306:63-65.1YU S-Z.Prmi ary p revent ion of h epatocellular carcinomJJ G astroen terolH epatol

6、,1995,(10):674682.导致富养分化在短期内消失，水体富养分化问题面临越来越严峻的考验。2水体富养分化讨论现状针对水体富养分化的问题，早于上世纪60年月联合国环境规划署(UNEP)、世界卫生组 织(WH。)、国际经济合作与开发组织(OECD)等众多国际组织以及世界各国就相继开头了 其形成机理及其防治对策的讨论，进行了大量的试验、实践与探究，并已经取得了显著成 效。欧洲在统计的96个湖泊中有80%的湖泊不同程度地受到富养分化问题，如由于建筑阿 斯旺大坝使尼罗河水文发生变化而使开罗市的供水水源受到水体富养分化的影响；法国里 昂下游地区的河流中叶绿素值极高，氮、磷的污染，呈现出富养分化状

7、态【久大量的数据表明，我们我国国内的水体富养分化状况也渐渐严峻。1978-1980年的调 查显示，富养分化状态湖泊只占总调查面积的5.0%倒2005年，这一比例达到了 60%【5, 从目前来看我们我国自南向北不同程度地都存在着水体富养分化的现象。1992年，滇池 首次发生大规模有毒蓝藻水华，第三自来水厂为此而关闭。1997年官厅水库由于富养分化 严峻被迫退出北京市生活水源。千岛湖在1998和1999年连续两年消失大面积蓝藻水华。 2022年7月，南京玄武湖首次发生大面积以微囊藻为主要优势种群的蓝藻水华。2007年 5月太湖水华相对往年提前暴发，引发公共饮用水危机。2005年和2006年，三峡水

8、库香 溪河库湾于春季连续暴发藻类水华。2005年2月中下旬，高岚河库湾发生拟多甲藻水华。 2022年3月初，长江葛洲坝下游南岸的支流松滋河暴发水华，湖北省枝江市百里洲镇两 千名村民消失饮用水困难口。3水体富养分化的危害富养分化带来的问题是恶性的，它对水体危害主要表现在二个方面:1、富养分化是湖 泊等自然水风光临的最为严峻的环境问题，它最终会导致水质恶化、水生生物大量死亡、 水生生物群落结构转变、水生生态系统结构破坏和功能受损等一系列连锁效应，从而影响水 资源的采用，给饮用、工农业供水、水产养殖、旅游以及水上运输等带来巨大损失叫2、 富养分化水体底层积累的有机物质在厌氧条件下分解产生的有害气体，

9、以及一些浮游生物 产生的生物毒素也会损害水生动物。某些产毒藻类还能间接或直接危害人类的健康和生命 平安。流行病学调查表明，我们我国江苏省海门市、启东市和广西省扶绥县的原发肝癌发病 率高与当地居民长期饮用含微量微囊藻毒素的浅塘水或河流水有关io。4水体富养分化的形成机制面对富养分化问题所带来的巨大危害，讨论其形成机理成为了重中之重，国际经济合 作与开发组织对其开展了一系列的讨论工作，最终确定氮、磷等养分物质的输入和富集是水 体发生富养分化的最主要缘由，大约80%的湖泊富养分化是受磷元素的制约，大约10%的湖 泊与氮元素有关，余下10%的湖泊与其他因素有关。以下是国际上较为成熟的三个理论：1、食物

10、链理论该理论认为启然水域中存在水生食物链,假如浮游生物的数量削减或捕食力量降低，将 使水藻生长量超过消耗量，平衡被打破，发生富养分化。2、生命周期理论这种理论认为，含氮和含磷的化合物过多排入水体，破坏了原有的生态平衡，引起藻类大 量繁殖，过多地消耗水中的氧,使鱼类、浮游生物缺氧死亡，它们的尸体腐烂又造成水质污染。在合适的光照、温度、pH值、硅以及其它养分物质充分的条件下，藻类光合作用的总反应 式:106CO2 + 16N 03- + HP O24- + 122H2 0+18H + + 能量 + 微量 元素 CIO6H263O110N16P(藻类原生质) + 13802依据Leibig最小因子定

11、律，植物的生长取决于 外界供应它们养分最少的一种或两种,从藻类原生质CIO6H263O110N16 P可以看出，生产 1 kg藻类，需要消耗碳358 g,氢74 g,氧496 g,氮63 g,磷9 g,明显氮磷是限制因子。3、湖泊热分层对富养分化的影响温带气候地区的湖泊，水温由于受季节变化的影响而引起湖水分层和对流。由于热分层 效应,使湖泊水体表层水在夏季光照充分，温度较高,若供应水体的养分物质充分，藻类光合作 用便随之加强，生长旺盛，发生水华现象。水体的底层往往处于缺氧状态,加速底泥磷的释放, 导致湖水磷浓度增高。秋季湖水对流，底层的内源性磷对流到了湖表层才是高了表层水的磷浓 度，为其次年藻

12、类大量繁殖供应了充分的养分物质，使湖泊连续保持富养分状态4扰群，芮 孝芳.富养分化机理及数学模拟讨论进展几水文，2001,21(2):15-24.o5水体富养分化的评价用于描述水体富养分化状态的常用指标变量有总磷(TP)、总氮(TN)、叶绿素(chia)、 透亮度(m)、生化耗氧量(BOD,mg/L)、化学耗氧量(CODcr,mg/L)。常用的富养分 状态指数法有修正的卡森指数法(TSIM)、加权平均指数法(TLI)、养分度指数法(AH P PCA)、神经网络评价法5齐孟文，刘凤娟.城市水体富养分化的生态危害及其防治措施几环境科学动态,2004/1):44-46.o常用的富养分化判别标准有沃伦

13、威德负荷量标准、捷尔吉森判别标准等，而目前 国际上通行的富养分状态湖泊的磷负荷标准为0.02 mg/Lo3.1 修正的卡森指数法1修正的卡森指数法是以叶绿素a ( Ch为基准来确定TSIM指数，然后可以得 到评价养分状态指数的数值(0-100),在实际应用中只需对比已确定的养分分级标准，即可 判定水体富养分化程度。【杨扬，刘明清，吴振斌，等.亚热带水体养分状态定量评价及猜测 讨论几水生生物学报,2001, 25(3): 232.1一般需要测定如下儿个评价因子:Chia ,SD ,TP ,TN , COD的值。而养分程度划分为, 极度贫养分Q-10),贫养分(10-30)，贫中养分(30-40)

14、，中养分(40-50)，中富养分(50-60), 富养分化(60-70),重富养分化(70-80),异富养分化(80-100)这几个等级。通过测定的评 价因子和相关的养分等级来综合评价水体的富养分化程度。该方法已用于滇池等地表水体 的富养分化程度的评价，取得了较好的效果。【张英慧，张玉红，邙爱玲，等.水体富养分化 防治述评几工业平安与环保,2007, 33(8): 23-24.3.2 物元分析法物元分析法是近年来提出的一种新方法，将此方法用于水体的富养分化评价，可为设 计高水平的智能水体规划模型制造条件。3.3 数学模式推断法当化学耗氧量（ug/ L） *无机（10- 6 ） *无机氮（ug

15、/ L）大于等于1时，则可认为 水体已达到富养分化程度。Chau27 Chau K W. Calibration of Flow and Water QualityModeling Using Genetic AlgorithmJ. Lecture Nodesin Artificial Intelligence,2002,2 557:720-720.采纳遗传算法确定水流水质模型的合理参数，并基于珠江野外调查数据校准和验证参数，效果较好3.4 多样性指数推断法n =-i log Pii= I式中：Pi=Ni/No , Ni为第i属的藻类细胞数；N。为全部藻类的细胞数；n为藻类属细胞数。3.5 磷

16、负荷的推断法Cp = L (1- R) / ( Z*P )式中:Cp为湖泊稳态时的磷浓度,g/ m3 ; L为磷的面积负荷,g/( m3 a); Z为湖泊 的平均水深，m; R为磷的输出量与输入量之比；P为溢流率，年排放量湖泊容量，单位为1 ao6水体富养分化的防治对策4.1 消减外源是治理富养分化的根本措施湖泊水质恶化主要是外界输入的大量养分物质在水体中富集造成的，切实掌握外源性 养分物质的输入，是湖泊水体生态修复的重要前提。流域内污水的集中处理实现流域内污 水的达标排放，从根本上截断外部输入源，使水体失去养分物质富集的可能性。4.2 消退内源水生高等植物通过促进湖水含磷物质的沉降和抑制表层

17、沉积物的再悬浮而起到促进磷 沉积，从而降低了水体磷含量，水生植物将湖水中的氮传输究竟泥中，促其进入地球化学循环的功能，这对于降低湖水中的氮含量，防止湖泊富养分化有乐观意义。由于常年自然沉积，湖泊底部聚积了人量淤泥，富含可观的养分盐类，其释放也可能形成湖泊富养分化和水华暴发，将底泥从湖体中移出，是削减内源的直接有效措施。4.3 生态恢复掌握外源和内源技术会使养分物质浓度长期削减，但对于恢复水体的生态功能往往还 不够。各国经过长期的和人规模的讨论，讨论出很多有利于水体生态恢复的技术。4.3.1 生物掌握实行特殊的有机体以掌握藻类或其他食物链中的有机组成部分的生长。如采用浮游动 物掌握浮游植物，角类

18、掌握人型植物，生物掌握在经济上是可行的，一般不会导致环境恶 化。但是用于防治物种逃逸或入侵的风险必需充分考虑美国西雅图的华盛顿湖是个胜利的 范例，但佛罗里达州供应的却是教训I。4.3.2 藻类去除方法4.3.2.1 超声波蓝绿藻去除技术超声波除藻系统采用超声波辐射破坏藻类的液胞，从而使它们沉入湖底而被细菌分解。 该系统适用十发生水华或富养分化的中小型湖泊。我们我国已采用了该项技术。4.322采用有益微生物去除丝状蓝绿藻技术丝状蓝绿藻不但会增加湖水的COD值及浊度，还能产生一种降低絮凝效果的物质，从 而会阻碍固液分别的实现。日本研发了一种生物过滤器，其内部填充了人量的有益微生物, 当污水流经该过

19、滤器时有益微生物能捕食和分解丝状蓝绿藻，从而可达到净化水质的目的。由于这一系统的成本及能耗都较低，故较适用于进展中我国。4.4水体富养分化治理的进展趋势4.4.1 运用人文治理理念以人为本，每个人都应当乐观参加环境爱护工作。在治理富养分化的过程中，建立完 整的教育体制，培育环境方而的人才，加强宣扬教育工作，提高公众环保意识，促进公众 参与，树立一个爱护环境的理念。同时政府要行政参加，制定合理政策，保证各个层 而上的转变规律有序运作。以生态学为基础，以人与自然为核心，依据科学家的生态学理 论，法律规范人们的生产和生活活动，来逐步恢复富养分化，缓解环境几力，构建和谐社 4 Z-x o4.4.2 实施数字化监测与管理4.4.2.1 QS 技术在流域范围内确定重要污染区的检索程序，QS媒体和猜测养分损失的数学模型的相互 作用，确定投资效益，提出可持续的消退污染的最佳管理措施。4A2.2 RS技术运用遥感成像技术监测淡水中叶绿素a的技术讨论，例如小型航空光谱仪(CASI)收集超 高频数据，Landsat Thematic测绘仪收集多频数据用于湖泊水质成像。1997年