中国湖泊富营养化现状及综合治理方法

湖泊富营养化及综合治理方法湖泊生态1报告内容2我国湖泊富营养化现状1湖泊富营养化发生机制2综合治理的思路与方法3湖泊生态安全评价方法简介43我国湖泊富营养化现状1东部平原湖区东北平原与山地湖区青藏高原湖区蒙新高原湖区云贵高原湖区1.我国湖泊富营养化现状4我国湖泊概况湖泊数：2742(1km2)总面积:91020km2重富营养区富营养区中营养区贫营养区贫营养区磷浓度(mg/L)0.0191.00.4130.065•巢湖•太湖•洪泽湖•洞庭湖•鄱阳湖•东山湖•磁湖•西湖•麓湖•甘棠湖•长春南湖•流花湖•荔湾湖•蘑菇湖草海．•玄武湖•南太子湖•墨水湖•东湖•东钱湖•什刹海•南宁南湖•瘦西湖•南四湖呼伦湖．•镜泊湖•邛海•淀山湖•固城湖•乌梁素海•滇池•五大莲池•白洋淀•岱海•哈素海•千岛湖•抚仙湖•洱海•兴凯湖•松花湖•纳木错•青海湖•博斯腾湖•柴窝堡湖•长白天池我国主要湖泊富营养化的状态0.2350.76510总氮浓度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.我国湖泊富营养化现状72007年重点湖库营养状态指数富营养化的趋势指标2006年2010年预测值富营养化面积（km2）50006700具备发生富营养化的湖泊面积（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0123456200120022003200420052006高锰酸盐指数（mg/L）00.020.040.060.080.10.12200120022003200420052006总磷（mg/L）00.511.522.533.5200120022003200420052006总氮（mg/L）55565758596061626364200120022003200420052006营养状态指数太湖环湖河流水质年际变化7.912.6161918.238.228.4283122.710.115.9171822.742.742383134.12.311.11.110%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%20032004200520062007Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类Ⅳ类Ⅴ类劣Ⅴ类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00.20.40.60.811.21.41.620022003200420052006总磷（mg/L）草海外海012345678920022003200420052006高锰酸钾指数（mg/L）草海外海024681012141620022003200420052006总氮（mg/L）草海外海7976.479767060.862.763.36277010203040506070809020022003200420052006营养状态指数草海外海滇池湖体水质年际变化滇池环湖河流水质年际变化12.512.512.5252512.52550636362.512.512120%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%2003200520062007Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类Ⅳ类Ⅴ类劣Ⅴ类01234567820022003200420052006高锰酸钾指数（mg/L）东半湖西半湖00.050.10.150.20.250.30.350.420022003200420052006总磷（mg/L）东半湖西半湖00.511.522.533.544.520022003200420052006总氮（mg/L）东半湖西半湖41.954.254525361.867.36765640102030405060708020022003200420052006营养状态指数东半湖西半湖巢湖湖体水质年际变化巢湖环湖河流水质年际变化33.38816.7334241.7825504325508.380%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%2003200520062007Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类Ⅳ类Ⅴ类劣Ⅴ类18湖泊富营养化发生机制2营养状态与富营养化19营养状态是水体对营养盐的响应。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1m/min）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，溶解氧降低，水生生物随之大批死亡，水味变得腥臭难闻。湖泊富营养是一个状态，而富营养化指的是一个过程。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导致的湖泊自然演变过程的浓缩。营养状态与富营养化湖泊富营养化评价方法及分级20⑴TLI（chla）=10（2.5+1.086lnchl）⑵TLI（TP）=10（9.436+1.624lnTP）⑶TLI（TN）=10（5.453+1.694lnTN）⑷TLI（SD）=10（5.118-1.94lnSD）⑸TLI（CODMn）=10（0.109+2.661lnCOD）单位：chla：mg/m3，SD：m；其它为mg/L。010070605030贫营养中营养富营养轻度中度重度营养状态TLI(∑)我国湖泊营养状态评价方法分级标准参数项目单位贫营养中营养富营养总磷浓度mg/L0.010.01~0.020.02叶绿素浓度μg/L44~1010赛克板透明度m3.72.0~3.72.0溶解氧饱和度%8010~8010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、浮游植物和水生高等植物中的氮、磷总量。2营养增加阶段34生产力上升阶段56沉水植物消亡阶段藻华严重发生阶段黑臭阶段健康阶段1湖泊富营养化过程大量营养盐输入水化学平衡变化pH值升高DO降低CO2降低生态系统失调藻类异常增殖初级生产力失衡生态系统结构破坏湖泊生态系统功能丧失水化学平衡变化湖水pH上升。pH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pH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环境。DO下降。DO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。CO2降低。CO2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，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。湖泊生态系统中的生物结构24营养盐增加沉水植物浮游植物挺水植物底栖固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／L几千万个／L浮游动植物群落波动规律生物量营养盐小型浮游动物大型浮游动物浮游植物清水期浮游动物小型化PEG-模型的分析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（P）和呼吸作用（R）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）PRC106H263O110N16P+138O2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80%被直接利用，仍然有10%(沉淀)+10%(分解)+40%(Λ2的粪)=60%能量进入腐屑链，湖泊富营养化程度越高，进入腐屑链的能量越多。(ModifiedfromSchefferetal.1993)正效应负效应底泥再悬浮透明度藻类大型水生植物营养盐水深鱼类风浪化感物质浮游动物浅水湖泊的稳定机制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水体自净的能力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3）大型水生植物能够分泌化感物质，抑制藻类生长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，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。大型水生植物消失的影响30综合治理的思路与方法3水的性质基本不变31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32水的社会循环自然降水山体云与水汽降水水汽输送蒸发植物蒸腾湖泊小水体地下径流下渗地表径流林地、湿地331、维持水的自然循环，保证上游清水来源2、规范水的社会循环，减少人为污染3、恢复或保育湖泊生态系统，平衡系统结构，发挥系统功能流域综合治理思路人口与分布经济发展模式循环经济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监控管理治理湖泊低污染水入流湖河湖泊流域湖泊污染综合治理思路COD0.02.04.06.08.010.002004006008001000人口密度(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/km2若按降雨1500mm/a，形成径流７０％用水量500ℓ/人/d若每年流出P70%，COD70%，N50%.流域污染综合治理思路怎样解决这个问题呢?●改变生活方式●研发新的技术●采取新的对策0.13.00.21.51.00.30.0…Ⅲ类IV类V类(Ⅲ类0.2)(IV类0.3)(V类0.4)河流水环境质量标准值(ⅠA:1.0(前)/0.5(后))(Ⅱ级3.0)城镇生活污水排放标准(1B:1.5/1.0)(Ⅲ类0.05)(IV类0.1)(V类0.2)湖库水环境质量标准值生活污水排放与湖库、河流水质标准的比较(单位：mg/L)湖泊富营养化综合治理思路2006年1月1日200mg/L20mg/L5mg/L1mg/L城镇污水达标处理排水入湖排水湖水污水处理措施：污水处理厂、净化槽等生态处理工程：碎石接触氧化床、人工湿地、强化净化等生态修复技术：湖滨带生态、沉水植物修复、固着藻类修复等BOD综合治理技术体系④溶解氧控制②光强控制⑥湖滨带生态控制⑤鱼类群落控制①入湖河流营养盐源控制③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技术湖滨带生态修复技术多自然型植被净化技术生态景观设计技术植物优化配置技术基底修复技术湖泊水体修复技术水流控制技术光控制技术控制致臭与有害微生物技术渔业生态控制技术.污染底泥控制技术环保疏浚技术安全复盖技术安全固化技术湖泊生态修复技术河流生态修复技术–砾石接触氧化技术–旁侧式湿地净化技术–河床生态修复技术–生态堤岸技术–自然型河床曝气技术河口生态修复技术–河口净化技术–生态浮岛技术–河口藻类控制技术–河口生物栖息地恢复技术蓝藻控制技术–生物控藻技术–机械除藻技术–化学／菌剂控藻技术–扬水筒控藻技术霞浦湖(LakeKasumigaura)淡水湖（汽水湖）湖面积220km2，平均水深4m流域面积2156.7km2容积8.5亿m3滞留時间200天生物丰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湖库生态安全评估方法简介4项目目标建立湖库生态安全调查与生态安全评估方法。开展重点湖库生态安全调查与生态安全评估提出各重点湖库生态安全监控与预警方案制定生态安全保障综合方案和筛选关键技术全国重点湖泊水库生态安全调查与评估生态安全的概念生态安全生态风险生态健康生态安全：一个从人体健康、族群生存、社区生产与生活、区域经济发展与可持续发展能力、国家安全乃至全球