我国湖泊富营养化研究现状

摘要 综述了我国淡水水域富营养化的现状、成因、主要危害，以及水体富营养化的治理措施。指出要从污染源头着手，生态防治。

关键词 湖泊；富营养化；研究现状

中图分类号 X524文献标识码A文章编号1007-5739（2008）16-0334-03

湖泊富营养化及其水华是当今国际上重大的水环境问题之一，已引起世界各国的高度重视，目前中国也正在开展富营养化的研究及其综合治理。中国政府把巢湖、太湖、滇池作为“九五”期间水环境治理的重点，并一直连续边治理边研究，至今虽然积累一定的经验，但效果不是太理想。加之我国湖泊水库众多，且富营养化问题非常复杂，为世界难题，在国内尚无成熟的成套治理措施。

湖泊富营养化是由于水体中过量的营养物质的积累，从而导致过高的生物生产力（如水草、藻类、芦苇、鱼类、浮游生物），同时伴随水质恶化、水体的生态变化，逐渐将水体转化为湿地、沼泽，进而丧失湖泊原有的功能，改变湖区的生态环境。自然条件下湖泊富营养化的发展是一个极其缓慢的过程，但会由于人类的活动而剧烈加速，如生活污水、工业污水的排放，农业面源污染、畜禽生产，旅游开发的影响。影响其进程的自然因素较多，包括水流、气候、土壤类型。湖泊的富营养化分为4种类型，即浮游植物相应型、大型水生植物相应型、草藻相应型、非相应型。从营养相应看，主要为草型和藻型2类，草藻混合型应视为过渡型。

1江河、湖泊与水库富营养化现状

20世纪80年代对湖泊（水库）水体富营养化调查结果表明：在中国东部地区，被调查湖泊大多数已进入富营养化状态（如巢湖、太湖、洪泽湖、南四湖等），少数水库处于富营养化边缘，众多的城市湖泊已达严重富营养化（如南京玄武湖、杭州西湖、九江甘棠湖、广州东山湖、武汉墨水湖等），形成一个宽带状分布，洞庭湖和鄱阳湖已具备了发生富营养化的营养盐条件；云南高原地区的湖泊水交换能力弱，一旦入湖营养盐负荷超标，则富营养化发展速度快，是中国湖泊富营养化的易发区和敏感区，如滇池、异龙湖、杞麓湖的营养状态相当高，特别是滇池富营养化问题更为严重；东北、蒙新、青藏地区的湖泊富营养状态相对较低，一般处于中营养状态。

近20年来，我国湖泊富营养化发展速度相当快。调查结果表明，富营养化湖泊个数占被调查湖泊的比例由20世纪70年代末至80年代前期的41%发展到80年代后期61%，至20世纪90年代后期又上升到77%，我国湖泊富营养化的发展趋势十分严峻。在26个国控重点湖泊中，水质一般较差，低于《地面水环境质量标准》（GB3838—3838）V类标准，氮、磷污染较高，相当一部分湖泊还发生了“水华”灾害。水库富营养化的问题也较严重。根据对全国39个大、中、小型水库的调查结果表明：在所调查的水库中，处于富营养状态的水库个数和库容分别占所调查水库的30.8%和11.2%，处于中营养状态的水库个数和库容分别占所调查水库的43.6%和83.1%。总体而言，水库水质是良好的，但是濒临城市和作为水源的水库也有不少出现了向富营养化演变的趋势，特别是邻近城镇的水库富营养化程度较高，如北京的官厅水库、天津的于桥水库、石河子市的蘑菇水库等几乎达到富营养化程度。

此外，近年来我国部分河流水域如汉江、珠江、葛洲坝水库的黄柏河也出现了“水华”等富营养化现象的报道。可见富营养化已成为我国水环境保护中最为重要的环境问题。

江河、湖、库等3类淡水水体中均有可能以惊人的速度由贫营养向富营养方面发展，其中湖泊和水库发生水体富营养化的现象较多；但对河流发生水体富营养化的问题不可轻视。因为一旦河流发生富营养化现象，其对人类生产与生活造成的危害可能会更大。

2水体富营养化的成因

2.1自然因素

水体自身的特征、循环周期、所处地质环境与气候环境的性质都可能是导致富营养化问题的关键，这些因素往往交互作用，共同促进富营养化的生成。

浅水湖泊相对于深水湖泊更容易发生富营养化问题，如发生富营养化的太湖、巢湖，由于水浅，其光照强烈，温度亦高，光合作用充分，生产力高。同时由于水浅，使进入的营养物质在相同的面积下亦有过高浓度。

水体的循环周期决定水体的交换速率，决定水体营养物质的浓度和沉淀量。水体周围的地理环境决定水体的营养物质的来源类型和补给量。这些营养物质在合适的气候环境条件下，就会使藻类的繁殖速率加快。

2.2人为因素

具有富营养化特征的这些水体受人为因素干扰，将会促使和加速水体富营养化。人为因素的干扰可分为2个方面：一是可能使地理特征的改变为富营养化的产生创造了条件。例如水库的修建，导致了气候的改变并改变水体的流速、流量，如巢湖的闸门、三峡的大坝、滇池的防浪堤。二是人类的生产生活活动产生大量的促使水体富营养化的营养物质。

2.3可导致富营养化的营养物质

水体富营养化的根本原因是营养物质的增加。淡水水域藻类大量增殖的限制因子主要是磷，其次是氮，可能还有碳、微量元素或维生素。藻类可以利用水中溶解的二氧化碳作为自身生长所需的碳源，而氮和磷成为限制性因素。在正常情况下，水域中藻类可利用的氮远比磷多。因此，磷成为最主要的因素。已有许多研究表明富营养化过程中磷的重要性。

2.4营养物质的主要来源

（1）水土流失和农业施肥。沿水体周围农田地表径流、融雪和降雨冲刷的化学肥料、牲畜粪便、农药、除草剂等溶入水体内，也会造成水体营养物质的提高。包含氮和磷的这些营养物质有部分沉积底泥中，并可能通过再悬浮、溶解的方式返回水中，构成水源的二次污染。据调查，太湖底泥每年释放的总氮和总磷约占总负荷的25%～35%。杭州西湖富营养化的一个重要原因是西湖底泥厚达0.86m，全湖1年约平均释放7.22t磷，相当于外源性磷的2倍。

（2）工业污水。工业废水中氮磷物质是富营养化的重要来源。荷兰地表水富营养化的一个重要原因是工业废水的排放，而大量未经处理的工业废水流入滇池也是其富营养化的主要原因。美国环保局把城市地表径流列为导致全美河流和湖泊污染的第3大污染源。在磷矿区，人类活动破坏了原来的土壤结构和植被面貌，使土壤表层裸露，在降雨条件下，散落在矿区的矿渣、泥沙、磷酸盐等污染物随地表径流进人湖泊、水库、江河、海湾，从而导致水体污染。

（3）生活污水与污水灌溉。近些年，由于工业的不断发展和人们生活水平的提高，工业废水和生活污水的大量排放成为主要的营养物质来源之一。如大量含磷的洗涤剂的使用，食品厂、化工厂、毛皮工业等都会带来大量的营养物质。据估计，我国人口人均体内排除的磷约1g/d左右，每天消耗的洗衣粉中的磷为0.21g。另外，污水作为一种可靠的水源和廉价的肥料常被用于灌溉农田，是污水农业利用的一种提倡方式。但由于一些污水中的营养物含量较高或技术原因，常常造成土壤和地表水的污染。据对37个污水灌区调查发现，有32个灌区水质不符合要求。据对富营养化的伊利湖的研究表明：其主要污染源是沿湖1 100万人排放的生活污水。

（4）畜牧业、渔业。在一些畜牧业发达的地区，畜牧排泄会产生大量营养物质进人土壤；圈养家禽、家畜也会产生大量富含营养物和细菌的排泄物。这些排泄物极易随地表径流、亚表面流流入江河、湖泊而污染水体。随着水产养殖业的发展，许多水体成为人工养殖的场所。人工投放的饵料以及鱼类的排泄物也给水体带来了部分氮磷。有资料报道，生产1t鱼每年要产生15kg的磷，生化需氧量（BOD）为1.04kg。据研究：长寿湖水体氮的主要来源为上游来水，占总量约76.2%；其次水产养殖约11.5%；农田径流占输入量的11.3%；湖面降雨约1%。磷的主要来源为水产养殖，占总量约34.0%；其次为上游来水，占33.1%；农田径流占总量的32.5%。

（5）大气沉降。大气沉降不仅是悬浮颗粒物、有害气体的来源之一，也是氮的来源之一。燃料燃烧时，氮以氧化物的形式进人空气，随雨雪降落在土壤或水体表面，污染地表水源。随着大气污染日益严重，大气沉降也成为重要的水域富营养化原因之一。

不过，由于富营养化的一个重要标志是藻类的过度生长，而影响藻类生长的物理、化学和生物因素是极为复杂的。因此，不能完全根据水中营养盐浓度来判断水体富营养化程度，通常要通过浮游植物种类、种数和密度，全年总氮、总磷含量及以叶绿素a、总氮、总磷、氨氮、COD、BOD为参数的营养状态指数（TU）等来综合评价，确定营养化状况。此外，通过各系数与叶绿素a相关程度可推测出富营养化的形成原因，从而确定治理方案。

3水体富营养化的主要危害

3.1对水质的影响

（1）使水体变得腥臭难闻，如束丝藻属和鱼腥藻属呈现猪粪味、腔球藻属呈现烂草味、空球藻呈现鱼腥味。降低水的质量和影响人们的正常生活。

（2）降低水体的透明度，给旅游及观赏带来负面影响。

（3）消耗水体的溶氧。富营养化的水体往往表层由于可获得充足的阳光和丰富的藻类而有丰富的溶氧，底层由于光线的剧减和大量死亡的藻类沉降腐烂而消耗大量的氧，使之呈厌氧状态。

（4）桐城市水产技术推广站向水体释放有毒物质。如蓝藻门的不定腔球藻、铜绿微囊藻分泌的带毒性的物质可引起人畜消化道疾病。

3.2影响水体的利用

富营养化给饮用水处理及饮用水水质带来的问题有：①水中大量藻类和水生微生物堵塞滤池和配水管道，破坏正常运行；②水中大量藻类、有机物和氨氮的存在，使得混凝剂和消毒剂用量大大增加，富营养化使水体水质不能符合工业冷却水及工艺用水的水质要求，易造成冷却设施堵塞失效。1987年，巢湖水厂曾因大量藻类堵塞滤池被迫停止运转，造成近亿元经济损失。

3.3对水生生态的影响

处于富营养化的水体，水体的正常生态平衡被扰乱，其原有的水生生物类群被打破，生物种群量显示出剧烈的波动；某些生物种类明显减少；而另外一些生物种类则显著增加，表征湖泊富营养化的蓝藻和绿藻上升为优势种。水生生物深度多样性和稳定性降低，破坏了湖泊的生态平衡。

3.4对渔业生产的影响

（1）水体富营养化会引起鱼类种群结构的变化，表现在优势鱼类种群的变化和冷水鱼类向温水性鱼类的转化。

（2）渔业生产力会从极贫营养的低生产力到中营养、富营养的高生产力，最后到富营养、超富营养的鱼产力下降和鱼病频发。

（3）发生赤潮或水华时，水体中藻类及浮游生物和绿色植物迅速繁殖，使水体透明度下降，溶解氧减少，水质恶化，有些赤潮生物还会分泌出黏液，粘在鱼、虾、贝等生物的鳃上，妨碍呼吸，导致鱼类及其他水生生物大量死亡。

（4）含有毒素的赤潮生物被海洋生物摄食后能引起中毒死亡，人类食用含有毒素的海产品，也会造成类似的后果。

3.5加速水体沼泽化、陆地化进程

由于富营养化的水体含有大量营养物质，使得藻类和水生生物大量生长和繁殖，加速了水体沼泽化和陆地化进程，破坏了特定地区的生态平衡。

另外，富营养化使水体中的大片藻类和高等水生植物的过量繁殖造成运输困难。

4水体富营养化的防治

4.1制定相应的政策措施和法规手段，编制湖泊富营养化控制规划

各地环保部门及政府部门要加强富营养化治理的宣传教育工作，并从生态学角度制定出长期的、整体的、分阶段的、科学的治理体系；用法律法规的强制性加以约束则更能产生治理效果。同时各地政府部门应就水体的自然环境条件、水文与地质条件、富营养化特征、府库周围污染源排放规划，制定湖库流域的富营养化控制方案。加强蓝藻暴发机制、预测系统与直接控制技术的研究及骨干工程调度管理系统、排污治理工程监控。

4.2控制外源营养物质向水系的输入

（1）生活污水。防止水体富营养化产生最有效的办法是防止含氮、磷等营养物质的污水进入水体。控制污水排放的措施：一是减少工业排放总量，提高工业废水再利用率；二是做到达标排放。工业废水与生活污水在排入环境前应先按照国家标准进入污水处理系统进行处理，去除其中的有害物质，降低氮、磷含量。

（2）农业面源污染的控制。减少农业面源污染的有效措施包括：减少农药、化肥的使用量；改进施肥方式，减少农业废水中氮磷的含量；选择合适的时间施肥；合理的作物轮作；减少污水灌溉；采取生态养殖方式。

（3）工业废水。应优先选择的对策是推行清洁生产及生产绿色产品，将污染消除于生产过程中。对需要外排的废水，一定要实行污染物总量和限期达标排放的原则。

（4）畜禽养殖与“三网”养鱼控制。在湖库一级保护区内应不允许新建规模化养殖场，流域内畜禽养殖场粪尿及废水一定要经妥善处理，达到排放标准才允许外排。控制“三网”养鱼规模和品种，取缔施肥养鱼。

4.3工程措施

（1）生态恢复工程措施。包括湖泊生态系统的恢复、湖泊滨带生态系统恢复、浅水区沉水植物生态恢复。这些系统具有巨大污染物累积场所的净化作用，可以缓冲淤泥、泥沙、生态系，恢复生物气息场。

建立流域生态系统：保护湖库区及周围上游的森林资源植被；防止营养物质的过多流失，减少非点源污染物入湖量。投放食藻鱼、禁湖休渔：利用鲢鳙吞藻习性来带走水体营养负荷，其放养应以鲢、鳙为主，配养青鱼、鲫鱼；减少浮游生物、有机碎屑；去除底泥沉积物。

（2）水利工程措施。①底泥疏浚：将含氮、磷浓度高的底泥直接从水体取出，以降低水体营养物质浓度。但该措施会使源水体沉水植物和底栖动物大量毁灭，破坏生态系统；且该工程耗资巨大，投入产出不成比例。②设置前置水库、生物稳定塘，构筑人工湿地。对进入湖库的水源先进行预处理，减少营养物质含量。③对分层的湖库水层进行人工混合：采用曝气混合将水体内浮游植物输送到光照微弱的深水层，导致生物内源呼吸速率超过光合作用速率。混合分层有利于浮游动物的生存，特别对大型水蚤有好处，能促使浮游植物减少。由于人工混合导致水质较浑浊，亦能抑制藻类的生长繁殖，通过浮游动物吞食藻类，进而控制其生长。

（3）农业工程措施。①植树造林，绿化湖库周围山丘和大地以涵养水源，减少氮干湿沉降与径流量，建立美好生态环境。②建立种植业、养殖业、林果业相结合的生态工程，将畜禽养殖业粪尿用于粮食苹果的种植业，形成一个封闭系统，使生态系统中产生的营养素在系统中循环利用。

4.4抑藻杀藻

去除藻类的方法有化学法、物理法和生物控制法等。常用化学除藻剂有硫酸铜、氯、二氧化氯、臭氧、季铵盐等；而常用的生物控制方法是通过施用有效微生物种群和以浮游动物、鱼类、高等水生植物控制浮游植物。20世纪90年代日本开始进行超声波抑藻杀藻技术的研究，初步结果表明，适当频率和强度的超声波处理5min就可以严重抑制藻类生长（减少50%）。

5结语

对水体的富营养化应充分认识其危害、成因；对其治理措施应采取预防和治理相结合的方法，主要从污染源头上着手，采取生态学的长远方法，才能取得良好的效果。

6参考文献

[1] 金相灿.中国湖泊富营养化[M].北京：中国环境科学出版社，1990.

[2] 郭培章，宋群.中外水体富营养化治理案例研究[M].北京：中国计划出版社，2003.

[3] 金相灿，刘树坤，章宗涉.中国湖泊环境（第一册）[M].北京：海洋出版社，1995.

[4] 国家环保总局科技标准司.中国湖泊富营养化及其防治研究[M].北京：中国环境科学出版社，2001.

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