湖泊富营养化及湖泊富营养化及综合治理方法综合治理方法湖泊生态1 报报 告告 内内 容容2我国湖泊富营养化现状我国湖泊富营养化现状1 1湖泊富营养化发生机制湖泊富营养化发生机制2 2综合治理的思路与方法综合治理的思路与方法3 3湖泊生态安全评价方法简介湖泊生态安全评价方法简介4 4 3我国湖泊富营养化现状我国湖泊富营养化现状1 1 l东部平原湖区东部平原湖区l东北平原与山地湖区东北平原与山地湖区l青藏高原湖区青藏高原湖区l蒙新高原湖区蒙新高原湖区l云贵高原湖区云贵高原湖区1.1.我国湖泊富营养化现状我国湖泊富营养化现状4 4我国湖泊概况我国湖泊概况湖泊数：湖泊数：2742( > 1 km2)总面积总面积: 91020 km2 重富营养区富营养区中营养区贫营养区贫营养区磷浓度磷浓度(mg/L)0.0191.00.4130.065•巢湖巢湖•太湖太湖•洪洪泽湖湖•洞庭湖洞庭湖•鄱鄱阳阳湖湖•东山湖山湖•磁湖磁湖•西湖西湖•麓湖麓湖•甘棠湖甘棠湖•长春南湖春南湖•流花湖流花湖•荔湾荔湾湖湖•蘑菇蘑菇湖湖草海草海．．•玄武湖玄武湖•南太子湖南太子湖•墨水湖墨水湖•东湖湖•东钱湖湖•什刹海什刹海•南宁南湖南宁南湖•瘦西湖瘦西湖•南四湖南四湖呼呼伦湖湖．． •镜泊湖泊湖•邛邛海海•淀山湖淀山湖•固城湖固城湖•乌梁素海梁素海•滇滇池池•五五大大莲莲池池•白洋淀白洋淀 •岱海岱海 •哈素海哈素海 •千千岛湖湖 •抚仙湖仙湖 •洱洱海海 •兴凯湖湖 •松花湖松花湖 •纳木木错 •青青海湖海湖 •博斯博斯腾湖湖 •柴柴窝堡湖堡湖•长白天池白天池 我国主要湖泊富营养化的状态我国主要湖泊富营养化的状态0.2350.76510总总氮氮浓浓度度4.50(mg/L)0 中 营养69 ％富营养27 ％贫营养4 ％70 年代后期贫营养0 ％富营养85 ％中营养15 ％90 年代后期中营养35 ％贫营养4 ％富营养61 ％80 年代后期据调查的26个湖泊，在70年代末富营养化湖泊只占27％，80年代末达61％，90年代末高达85％，2000年以后发展更为迅速。
我国已成为国际上湖泊富营养化严重国家之一湖泊富营养化发展速度迅速 1.1.我国湖泊富营养化现状我国湖泊富营养化现状7 720072007年重点湖库营养状态指数年重点湖库营养状态指数 富营养化的趋势富营养化的趋势 指 标指 标2006年年2010年预测值年预测值富营养化面积富营养化面积（（km2））50006700具备发生富营养化的具备发生富营养化的湖泊面积湖泊面积（（km2））14000西部中部东部4515%3013.429.956.7富营养化湖泊分布情况富营养化湖泊分布情况 滇池巢湖太湖梅梁湾滇池草海水葫芦 太湖湖体水质年际变化太湖湖体水质年际变化 太湖湖体水质年际变化太湖湖体水质年际变化 太湖环湖河流水质年际变化太湖环湖河流水质年际变化 随营养盐浓度的增加，太湖水体中蓝藻水华发生的频率、程度、面积也呈逐渐增加的趋势1950’s1970’s19801987199420002006太湖蓝藻水华发生面积的变化太湖蓝藻水华发生面积的变化 滇池湖体水质年际变化滇池湖体水质年际变化 滇池环湖河流水质年际变化滇池环湖河流水质年际变化 巢湖湖体水质年际变化巢湖湖体水质年际变化 巢湖环湖河流水质年际变化巢湖环湖河流水质年际变化 18湖泊富营养化湖泊富营养化发生机制发生机制2 2 营养状态与富营养化营养状态与富营养化1919Ø营养状态是水体对营养盐的响应。
营养状态是水体对营养盐的响应Ø富营养化是指氮、磷等营养物质大量进入封闭性、半封闭富营养化是指氮、磷等营养物质大量进入封闭性、半封闭性水体，或某些滞留（流速性水体，或某些滞留（流速<1m/min）河流水体中，导致）河流水体中，导致水体初级生产力异常增殖，致使水体透明度下降，溶解氧水体初级生产力异常增殖，致使水体透明度下降，溶解氧降低，水生生物随之大批死亡，水味变得腥臭难闻降低，水生生物随之大批死亡，水味变得腥臭难闻Ø湖泊富营养是一个状态，而富营养化指的是一个过程湖泊富营养是一个状态，而富营养化指的是一个过程Ø富营养化是自然演变过程，但不能忽视人类活动对富营养富营养化是自然演变过程，但不能忽视人类活动对富营养的促进作用湖泊富营养化是人类社会活动对湖泊的影响的促进作用湖泊富营养化是人类社会活动对湖泊的影响导致的湖泊自然演变过程的浓缩导致的湖泊自然演变过程的浓缩营养状态与富营养化营养状态与富营养化 湖泊富营养化评价方法及分级湖泊富营养化评价方法及分级2020⑴⑴ TLI（（chla））=10（（2.5+1.086lnchl））⑵⑵ TLI（（TP））=10（（9.436+1.624lnTP））⑶⑶ TLI（（TN））=10（（5.453+1.694lnTN））⑷⑷ TLI（（SD））=10（（5.118-1.94lnSD））⑸⑸ TLI（（CODMn））=10（（0.109+2.661lnCOD）） 单位：单位：chla：：mg/m3，，SD：：m；其它为；其它为mg/L。
010070605030贫营养养中中营养养富富营养养轻度度中度中度重度重度营养状养状态TLI(∑)我国湖泊营养状态评价方法我国湖泊营养状态评价方法分级标准分级标准 参数项目参数项目单位单位贫营养贫营养中营养中营养富营养富营养总磷浓度总磷浓度mg/Lmg/L<0.01<0.010.01~0.020.01~0.02>0.02>0.02叶绿素浓度叶绿素浓度μg/Lμg/L<4<44~104~10>10>10赛克板透明度赛克板透明度mm>3.7>3.72.0~3.72.0~3.7<2.0<2.0溶解氧饱和度溶解氧饱和度%%>80>8010~8010~80<10<10吉克斯塔特划分水质营养状态的主要参数和标准吉克斯塔特划分水质营养状态的主要参数和标准 评价水体的营养状态，需要综合考虑水体中、浮游植物评价水体的营养状态，需要综合考虑水体中、浮游植物和水生高等植物中的氮、磷总量和水生高等植物中的氮、磷总量 2营养增加阶段营养增加阶段34生产力上升阶段生产力上升阶段56沉水植物消亡阶段沉水植物消亡阶段藻华严重发生阶段藻华严重发生阶段黑臭阶段黑臭阶段健康阶段健康阶段1湖泊富营养化过程湖泊富营养化过程大量营养盐输入大量营养盐输入水化学平衡变化水化学平衡变化üpH值升高值升高üDO降低降低üCO2降低降低生态系统失调生态系统失调ü藻类异常增殖藻类异常增殖ü初级生产力失衡初级生产力失衡ü生态系统结构破坏生态系统结构破坏湖泊生态系统功能丧失湖泊生态系统功能丧失 水化学平衡变化水化学平衡变化Ø湖水湖水pH上升。
上升pH上升有利于水华藻类的生长，而大上升有利于水华藻类的生长，而大量藻类的异常增殖又进一步提高湖水的量藻类的异常增殖又进一步提高湖水的pH值，进而值，进而为水华藻类入微囊藻的大量增殖提供了适宜的生长为水华藻类入微囊藻的大量增殖提供了适宜的生长环境ØDO下降DO下降有利于蓝藻的生长，而对其他藻下降有利于蓝藻的生长，而对其他藻类生长不利，这样蓝藻能够很快形成竞争优势类生长不利，这样蓝藻能够很快形成竞争优势ØCO2降低CO2在水中溶解度随水温升高而降低，当在水中溶解度随水温升高而降低，当湖水氮磷营养盐对藻类生长已达到饱和的情况下，湖水氮磷营养盐对藻类生长已达到饱和的情况下，碳也有可能成为限制因子，此时增加碳有利于水华碳也有可能成为限制因子，此时增加碳有利于水华藻类生长藻类生长 湖泊湖泊生态系统中的生物结构生态系统中的生物结构2424 营养盐增加 沉水植物沉水植物浮游植物浮游植物挺水植物挺水植物底栖固底栖固着藻类着藻类相对初级生产力营养盐限制光限制富营养湖泊中初级生产力失衡与异常增殖几十万个／几十万个／L几千万个／几千万个／L 浮游动植物群落波动规律浮游动植物群落波动规律生生物物量量营养盐营养盐小型浮游动物小型浮游动物大型浮游动物大型浮游动物浮游植物浮游植物清水期清水期浮游动物浮游动物小型化小型化PEG-PEG-模型的分析模型的分析 湖泊生态系统失调湖泊生态系统失调 藻类生成和分解是水体中进行光合作用（藻类生成和分解是水体中进行光合作用（P）和呼吸作）和呼吸作用（用（R）的一典型过程，可用简单化学计量关系来表征：）的一典型过程，可用简单化学计量关系来表征： 106CO2+ 16NO3-+ HPO42-+122H2O +18H+（（+痕量元素和能量）痕量元素和能量） P R C106H263O110N16P + 138O2 水生态系统中，腐屑链的能流大于牧食链。
据水生态系统中，腐屑链的能流大于牧食链据Newell(1984)的估算，初级生产量有的估算，初级生产量有80%被直接利用，仍然被直接利用，仍然有有10%(沉淀沉淀)+10%(分解分解)+40%(Λ2的粪的粪)=60%能量进入腐屑能量进入腐屑链，湖泊富营养化程度越高，进入腐链，湖泊富营养化程度越高，进入腐屑屑链的能量越多链的能量越多 (Modified from Scheffer et al. 1993)正效应正效应负效应负效应底泥再悬浮底泥再悬浮透明度透明度藻类藻类大型水生植物大型水生植物营养盐营养盐水深水深鱼类鱼类风浪风浪化感物质化感物质浮游动物浮游动物浅水湖泊的稳定机制浅水湖泊的稳定机制 1 1）大型水生植物能起到净化水质的作用，它的消失直接削弱了）大型水生植物能起到净化水质的作用，它的消失直接削弱了水体自净的能力水体自净的能力2 2）大型水生植物是与浮游植物竞争养料的，前者的消失使后者）大型水生植物是与浮游植物竞争养料的，前者的消失使后者能独享养料资源，导致浮游藻类的大量孳生，反过来通过在能独享养料资源，导致浮游藻类的大量孳生，反过来通过在养料和光照方面的竞争优势，进一步压制水草的恢复养料和光照方面的竞争优势，进一步压制水草的恢复3 3）大型水生植物能够分泌化感物质，抑制藻类生长）大型水生植物能够分泌化感物质，抑制藻类生长4 4）水草是好几种产粘性卵的鱼类、螺类以及水生昆虫卵粒附着）水草是好几种产粘性卵的鱼类、螺类以及水生昆虫卵粒附着的基质，产出的鱼卵、虫卵、和螺的卵囊没有水草可资附着，的基质，产出的鱼卵、虫卵、和螺的卵囊没有水草可资附着，卵的孵化率大大降低卵的孵化率大大降低5 5）水草也是许多幼鱼和水生无脊椎动物躲避敌害的隐蔽场所，）水草也是许多幼鱼和水生无脊椎动物躲避敌害的隐蔽场所，少了这样的避难所，这类动物死亡的机率大增，进而影响到少了这样的避难所，这类动物死亡的机率大增，进而影响到生态系统的生物多样性。
生态系统的生物多样性大型水生植物消失的影响大型水生植物消失的影响 30综合治理的思路与方法综合治理的思路与方法3 3 水的性质基本不变3131湖泊流域水自然循环特征湖泊流域水自然循环特征 抽 提处 理河流、湖泊生产、生活水的性质不断变化水的性质不断变化3232水的社会循环水的社会循环自然降水 山体山体云与水汽云与水汽降水降水水汽输送水汽输送蒸发蒸发植物蒸腾植物蒸腾湖泊小水体小水体地下径流地下径流下渗下渗地表径流地表径流林地、湿地林地、湿地33331 1、维持水的自然循环，保证上游清水来源、维持水的自然循环，保证上游清水来源2 2、规范水的社会循环，减少人为污染、规范水的社会循环，减少人为污染3 3、恢复或保育湖泊生态系统，平衡系、恢复或保育湖泊生态系统，平衡系统结构，发挥系统功能统结构，发挥系统功能流域综合治理思路流域综合治理思路 人口人口 与分布与分布 经济发经济发 展模式展模式 循环经济 循环经济清洁生产清洁生产乡镇污水工业废水村落污水农田径流其它面源污染源污染源 监控监控 管理管理 治理治理湖泊低污染水入入流流湖湖河河湖泊湖泊 流域流域湖泊污染综合治理思路湖泊污染综合治理思路 COD0.02.04.06.08.010.002004006008001000人口密度人口密度(人人/km2)COD(mg/l)人口人口+农田人口+农田+牲畜环境限值 150P/km2环境限值 800P/km2n若按降雨1500mm/a，形成径流７０％n用水量 500ℓ/人/dn若每年流出 P 70% ， COD70%，N 50%. 流域污染综合治理思路流域污染综合治理思路怎样解决这个问题呢怎样解决这个问题呢? ● 改变生活方式改变生活方式 ● 研发新的技术研发新的技术 ● 采取新的对策采取新的对策 0.13.00.21.51.00.30.0…Ⅲ类类IV类类V类类(Ⅲ类类0.2)(IV类类0.3)(V类类0.4)河流水环境河流水环境质量标准值质量标准值(ⅠA:1.0(前前)/0.5 (后后) )(Ⅱ级级3.0)城镇生活污城镇生活污水排放标准水排放标准(1B:1.5/1.0)(Ⅲ类类0.05)(IV类类0.1)(V类类0.2)湖库水环境湖库水环境质量标准值质量标准值生活污水排放与湖库、河流水质标准的比较生活污水排放与湖库、河流水质标准的比较(单单位位：： mg/L )湖泊富营养化综合治理思路湖泊富营养化综合治理思路2006年年1月月1日日 200mg/L20mg/L5mg/L<1mg/L城镇污水城镇污水达标处理排水达标处理排水入湖排水入湖排水湖水湖水污水水处理措施：理措施：污水水处理厂、理厂、净化槽等化槽等生生态处理工程：理工程：碎石接触氧化床、人工湿碎石接触氧化床、人工湿地、地、强化化净化等化等生生态修复技修复技术：：湖湖滨带生生态、沉水植物修、沉水植物修复、固着藻复、固着藻类修复等修复等BOD综合治理技术体系综合治理技术体系 ④④溶解氧控制溶解氧控制②②光强控制光强控制⑥⑥ 湖滨带生态控制湖滨带生态控制⑤⑤鱼类群落控制鱼类群落控制①①入湖河流营养盐入湖河流营养盐源控制源控制③③垂直混合控制垂直混合控制湖泊生态修复中六个主要控制原理湖泊生态修复中六个主要控制原理湖泊生态修复技术湖泊生态修复技术 湖湖滨带生生态修修复复技技术£多自然型植被多自然型植被净化技化技术£生生态景景观设计技技术£植物植物优化配置技化配置技术£基底修基底修复复技技术 湖泊水体修湖泊水体修复复技技术£水流控制技水流控制技术£光控制技光控制技术£控制致臭控制致臭与与有害微生物技有害微生物技术£渔业生生态控制技控制技术. . 污染底泥控制技染底泥控制技术£环保疏浚技保疏浚技术£安全安全复复盖技盖技术£安全固化技安全固化技术湖泊生态修复技术湖泊生态修复技术 河流生态修复技术河流生态修复技术–砾石接触氧化技术砾石接触氧化技术–旁侧式湿地净化技术旁侧式湿地净化技术–河床生态修复技术河床生态修复技术–生态堤岸技术生态堤岸技术–自然型河床曝气技术自然型河床曝气技术 河口生态修复技术河口生态修复技术–河口净化技术河口净化技术–生态浮岛技术生态浮岛技术–河口藻类控制技术河口藻类控制技术–河口生物栖息地恢复技术河口生物栖息地恢复技术 蓝藻控制技术蓝藻控制技术–生物控藻技术生物控藻技术–机械除藻技术机械除藻技术–化学／菌剂控藻技术化学／菌剂控藻技术–扬水筒控藻技术扬水筒控藻技术 霞浦霞浦湖湖(Lake Kasumigaura)(Lake Kasumigaura)l淡水湖（汽水湖）淡水湖（汽水湖）l湖面湖面积积 220km220km2 2，，l平均水深 平均水深 4m4ml流域面流域面积积 2156.7km2156.7km2 2l容积容积 8.58.5亿亿m m3 3l滞留時滞留時间间 200200天天l生物生物丰丰富富 筑波山高浜入土浦市日本 霞浦湖 1300亿元（折算成人民币） 治理近37 年 污水处理率达80% 现在相当于四类水 富营养状态 42湖库生态安全评估湖库生态安全评估方法简介方法简介4 4 项目目标项目目标 Ø建立湖库生态安全调查与生态安全评估方法。
建立湖库生态安全调查与生态安全评估方法Ø开展重点湖库生态安全调查与生态安全评估开展重点湖库生态安全调查与生态安全评估Ø提出各重点湖库生态安全监控与预警方案提出各重点湖库生态安全监控与预警方案Ø制定生态安全保障综合方案和筛选关键技术制定生态安全保障综合方案和筛选关键技术全全国国重点湖泊水库生态安全调查与评估重点湖泊水库生态安全调查与评估 生态安全的概念 生生态安全安全生生态风险生生态健康健康生态安全：生态安全：一个从人体健康、一个从人体健康、族群生存、社区生产与生活、族群生存、社区生产与生活、区域经济发展与可持续发展区域经济发展与可持续发展能力、国家安全乃至全球格能力、国家安全乃至全球格局的极其复杂、深厚而又不局的极其复杂、深厚而又不可回避的保障体系可回避的保障体系生态健康：生态健康：指生态指生态系统没有病痛反应、系统没有病痛反应、稳定且可持续发展，稳定且可持续发展，即生态系统随着时即生态系统随着时间的进程有活力并间的进程有活力并且能维持其组织及且能维持其组织及自主性，在外界胁自主性，在外界胁迫下容易恢复迫下容易恢复生态风险：生态风险：指生态指生态系统中所发生的非系统中所发生的非期望事件的概率与期望事件的概率与后果。
后果 湖库生态灾变湖库生态灾变水华暴发水华暴发水源地水质恶化水源地水质恶化湖库生态安全的设计考虑湖库生态安全的设计考虑 水生态健康水生态健康生态服务功能生态服务功能人类活动影响人类活动影响①①驱动力力/ /压力力②②状状态③③影影响响③③风险③③风险 生态安全调查生态安全调查水环境变化水环境变化水生态变化水生态变化湖泊生态安全评估的技术路线湖泊生态安全评估的技术路线水质底质人类活动的影响生态服务功能损失生生态服服务功能功能评估估人人类活活动影影响响评估估生生态健健康康评估估 生生态灾灾变评估估 生生态安全安全综合合评估估历史资料历史资料现状调查现状调查浮游浮游植物植物浮游浮游动物动物底栖底栖生物生物大型大型水生水生植物植物大型大型水生水生动物动物 湖库生态安全湖库生态安全4+14+1评估方法框架评估方法框架很安全很安全>100安全安全75-100一般一般55-75不安全不安全40-55很不安全很不安全<40 。