中国湖泊富营养化：成本，成因与控制外文翻译.doc

中国湖泊富营养化：成本，成因与控制c. le y. zha y. li d. sun h. lu b. yin摘要 湖泊水体富营养化已成为一个阻碍中国可持续经济发展最主要的因素。要制定完善的解决方案的先决条件的问题是知识的现状和湖水富营养化及其机制的决心。根据文献回顾，本文只在中国内陆湖泊水体富营养化阐述进化过程和当前状态。从营养来源对湖泊水体富营养化机理进行了探讨。在已确定的机制策略建议控制和处理湖水富营养化。这项审查表明，水体富营养化在大多数湖泊开始于民族经济有了迅速发展的八十年代时。目前，水的富营养化问题仍然严重，经常发生藻类大量繁殖的破坏，破坏了海岸城市饮用水的正常供应。每个破坏性盛开造成的直接经济损失高达人民币十亿美元。来源非点源污染，即废物排放农田及养分释放，被确定为两个氮和磷的主要来源。因此，所有控制水体富营养化和恢复湖泊的措施，应针对这些营养来源。为了控制住这个问题的生物措施是，建议恢复富营养化湖水和恢复湖泊生态系统。关键词：浅水湖泊 水体富营养化 机制 生态恢复中国是一个湖泊中的大量国家世界。凡有超过1平方公里的淡水湖泊总共有2759个，和为91019面积平方公里，是该国的领土0.95。这些淡水湖泊大约有三分之一，主要是在东部沿海地区和长江中游、下游。它们占有60-70中国所有的淡水湖泊的水。其中大部分是比较浅（王窦1998）并在过去两年已富营养化或正在富营养化，再加上经济快速发展对水资源不合理的开发（秦2002年）。湖泊水体富营养化是指水过多积累化学性质营养素引起的变化，如氮、磷。这是光，热一个共同的副产品，并从产物流出的一系列生物，化学和物理过程。水体富营养化可导致浮游植物快速生产和其他微生物，两者都对水生生物有害生态和水体的正常运作并恶化水的质量（oeco 1982）。随后，湖泊生态系统被破坏和水的功能被削弱。在最坏的情况下，水体富营养化会导致藻类爆发式的大量繁殖，并威胁到电力供应和饮用水。文件的目的是阐述演化浅内陆水体富营养化对中国湖泊的地位，评估其经济成本，并由污染源探讨其原因。提出预防措施来控制水体富营养化。这些措施应成为纠正浅水湖泊富营养化退化和水生态系统恢复的有用指导。演变，现状和水富营养化危害在长江中部和下游，面积1在平方公里浅水湖泊有651，总和为16558平方公里。他们占在中国所有湖泊面积的60。对于这些问题的一个最重大转折点是20世纪80年代水质量演变。八十年代以前，他们享有比较好的水质除少数毗邻湖泊的城市。但是，自80年代后期，他们多数成为中度或高度富营养化（舒和黄1996年，金1990年）。朝湖和太湖受影响最大。例如，太湖水了，由于20世纪60年代中期，污染物排放较少，水质量等级为i级（适合饮用）和ii级（适合捕鱼和洗澡）。水富营养化是不存在的或只小部分发生。然而在经济快速发展 的80年代初期和中期改变了局势。乡镇企业肆无忌惮的蓬勃发展伴随着污染物排放总量稳定增长。工业废水大量排入，湖集水区从1979年上升至1989年1.7倍。因此，平均水质降至第三级的水平，或中等水平的富营养化。在20世纪90年代沿海岸迅速工业化的见证在工业废水排放指数上升。下面的这些变化是一个高层次的水富营养化的湖泊。平均而言，在2000年29太湖地区有中等程度的富营养化，而其余71是重度的。（林 2002年）。目前，湖泊水体富营养化依然十分严重。国家最新调查表明：在67个主要湖泊的，其中80已被污染的第四级水平（对人们健康有威胁）或更低。只有约20有比较好的品质，在第二和第三级（李2006年）。湖泊氮和磷含量为18个，他们已经几乎富营养化，占总面积的67个主要湖泊为37.6，是如此之高。严重富营养化湖泊的数量已达到49个，约62.4的全水域面积。估算，3/4湖泊已严重的富营养化。另一项调查中长江中部和下游的50湖泊中发现，其中绝大多数受到严重富营养化（图1）。图1：在中、中下长江游湖泊富营养化的现状（来源：秦2007）湖泊水体富营养化已成为城市集水区最重要的环境问题的。例如，自20世纪90年代太湖藻类大量繁殖影响工业、农业生产和城市居民的生活。 1990年 的爆发迫使整个供水系统关机，引发的城市人口的用水安全危机。直接经济损失估计为2亿元人民币（约合3000万美元）。1998年夏天水中的藻类为当地居民再次造成饮用水的供应了不足。破坏最广泛的藻华暴发于2007年5月25日。它严重影响了海岸城市饮水的供应。例如，无锡市政府不得不关闭其供水系统。朝阳湖和滇湖富营养化已经到非常严重的程度，也受到了藻类大量繁殖的攻击（余等人2002年）。湖泊富营养化程度提高使大量的鱼窒息死亡。仅在1998年就有9起这样的事件。此外，蓝藻水华已使该区域环境退化，破坏旅游和餐饮业。1998年在太湖流域集水区赤潮总的经济损失预计46.5亿元人民币（约65亿美元，或这一年的国内生产总值（gdp）的5.9。 同样，在滇湖和朝阳湖的藻华严重阻碍了经济发展，影响人们在集水区居住。总之，湖水富营养化，导致生态系统退化，水质量恶化和水资源的利用、社会经济发展、人类的生活条件产生了不利影响。它已成为有关集水区实现可持续发展的一个首要问题。湖泊水体富营养化机理水体富营养化的一个湖泊中的确切机制随其区域设置，如地理，自然环境（如气候），水生生态系统，特征污染物。养分如氮，磷导致藻类和其他微生物来异常繁殖，从而消耗水氧。营养物质的积累是湖泊水体富营养化一个过程的关键。这些营养素的主要来源外部。对于内陆浅湖泊，从底部释放存款的营养物质也是一个重要的来源。外部注入养分自从七十年代后期经济改革后快速工业化和湖泊集水面积都市化。虽然这些工业活动带来骄人的经济回报，他们也制造了大量废水即未经妥善处理的水。由于生活方式改进，国内大幅增加的城市人口也产生超多废水。农民也采用更加多的肥料提高农业产量。工业废物水，国内污水，和雨水从农业流出最终结束在湖泊。在积累营养素已解除这类元素浓度水平作为氮和磷湖泊水域。在右环境（即温度）他们恶化水产品环境，恶化湖泊生态功能，并导致水体富营养化。水富营养化和工业发展关系之间的关系如图2（金 2006年）。它表明养分放入1湖泊（例如，太湖外部来源）恰密切跟随着在其岸上经济发展水平。随着在集水面积gdp的增长，一般所有水质指标经历了太湖1980-2000年期间恶化趋势。图2 1980年至2000年增长的gdp和太湖流域面积水的主要质量指标变化从外部来源营养物有两种方式排放进入湖泊：点源排放和非点源排放。点源排放，是指在固定地点向湖泊排放入工业废水和生活污水。非点源排放，包括从农业，水产养殖，农村居民和土壤侵蚀的废水。太湖，朝阳湖，滇湖，三个最富营养化中国的湖泊，都是以这两个方式在不同程度上的排放（高和燕 2002年）。点源污染物是比较容易处理是由于可以用控制方式处理工业废水和国内污水。相比之下，从非点源废水排放是更难处理。它变得越来越迫切解决面源污染，因为它已经成为污染的水产品、降低水质主要环境因素。这些非点源农业废水具有压倒性效果（高等人2002年）。在中国调查许多湖泊显示，大约一半的污染物排放进入湖泊来自非点源（金2001年）。例如，朝阳湖。在内湖所有排放进入的营养成分，非点源的约占总排放磷68，或总氮的74（张等人1999年），远远超过了从点源排放的数量。至于太湖，排放入它的氮从非点源排放占57，而从国内排放污水中的氮占另外40。进入湖农业生产的磷占总磷的39（胡2003年）。滇湖流域非点源污染物主要是土壤侵蚀中从农场的地表径流。这些来源，地表径流和农业生产的提供超过70氮，磷入湖（郭和孙 2002年）。在2002年在所有的氮源中，促进工业废物只有2。生活污水占53，这个数字略微超过农田的45。在所有的磷源中，只有4来自工业，国内污水的69和农业领域的27形成鲜明对比（万等人2007年）。因此，非点源营养物质排放已成为外部污染物进入中国湖泊的主要手段。如何控制这些养分排放带来的湖泊富营养化是关键内载的养分内部的营养素是指湖泊装载的过程中内分解有机微粒通过电，氧化，和脱氧可沉积成水溶性营养物质（秦和范2002年）。重金属和有机质微粒所有营养物游离态的最终积聚存放在集水区湖层上。连同植物遗骸，它们是一个大型的湖泊水库污染物（秦和朱2005年）。在武汉排入东湖的生活污水中的磷，大约60被保留在湖内，使湖泊的磷存款含量显着上升（谢和谢2002年）。这种保留营养的直接被释放形成了湖水中的营养负荷。氮，磷浓度水平存储不垂直统一的。最常见水和养分混合存储的地方需要在湖泊的顶端0-25厘米范围内（王等人2002年），但没有那么深（高等人2004年）。这是偶尔中断混合波和动荡引起的。再在悬浮的湖相沉积加快了存储营养物质的扩散空隙，并释放这些从内部来源的。最终的结果是加速水体富营养化。内部养分释放可能在两种模式，静态和动态。静态模式是指不同水深养分平静条件下在向上扩散释放静电梯度的结果。这释放一种是在分子水平下分散在完成。相比之下，动态模式在湖底要求释放电流，重悬波和存储。都适用于大型浅水湖泊内部发行的模式。太湖在静态条件下，每年公布nh4+n的量总数约10,000吨（秦等人2005年）。po43-p.这一数字较低900。在氮和磷释放的波作用下，每年总数量分别为81,000至21,000吨。两者都约在2到6倍的外部补充营养。水体富营养化控制一般来说，富营养化湖泊水域康复应包括三个部分：污染源的控制，恢复受损生态系统，集水区管理。他们都着眼于减少营养物负荷和恢复湖泊生态系统（秦等人2006;约布根等人2004年）。为了控制湖泊水体富营养化，努力的重点应在从利用外部点地面排放的养分及存储的养分。受损生态系统的恢复应中心围绕沿湖边及湖泊水生植物植被恢复。沿线的生态系统恢复湖岸可以有效地拦截污染物进入湖泊集水区。水湖植物可以帮助减少悬浮量问题和内部释放养分。营养物负荷控制在一个湖泊营养物负荷，可通过调整产业布局，流域管理，并人为的干预进行控制。工业布局结构调整湖泊水富营养化点源污染物最重要来源是矿山，工厂，和居住（图3）。例如，太湖。它的集水区主要是重工业污染企业，例如化学和染料的工厂和冶金炼油厂。这些乡镇企业没有足够的污水处理设施。事实上，在城市周围的湖泊只有约40-70的工业废物得到治理（刘等人2001年）。从这些工厂污水如废水已严重污染了湖水，其颜色转向为红色和黑色（王1997）。因此，有必要关闭污染严重企业，如化学工业，染料工厂，造纸厂，以及电镀车间。此次关闭行动具有经济意义，中国企业在20世纪80年代和90年代期间，因为环境 破坏所造成的损失是同期整个过程中产生的利润的79.79（王1997）。越少污染的植物应搬迁到指定的工业园，使其废水得到有效地集中处理。他们应更换高科技企业和服务行业，造成很少或没有污染。图3 废水排放总量流域管理由于控制点源污染物相对容易，营养物从农田到出院浅水湖泊已上升成为主要外部来源污染，这是最好的集水解决管理或土地的合理利用。土地使用大大影响水文和水环境的影响。土地利用的变化改变了土壤的基本特征和对水资源循环和物质传递产生深远的影响（budherdra等2003）。在太湖流域地区，城市化导致地表径流1980-2000年期间每年上升的4.11（李等2006）。总氮平均以5.35（最高= 21.62）的产量增加。然而，在迅速城市化的江苏省城市土地利用变化引起了总氮17.11的更高产量，如苏州，无锡，常州。在上海的浦东，浦西为10.72，这一数字较低。地表径流和沉积物有95与水平雨量相关。为了减少来自农田的面源污染率，土地利用应当合理化，耕地布局适当。在这样的营养吸收提高，而不是大部分进入水道流失。实现这一目标的一个方法是重新塑造和再利用山区耕地，因为每年的产量如下营养的坡耕地规律性梯田耕地坡地果园梯田果园。另一种策略是不同的空间并列，作物轮作，并同时培养多作物（燕和包2001）。此外，还必须建立一个保护区，恢复湿地沿湖岸河岸植被吸收残留的氮和磷（何2002年）。人为干预关键要恢复富营养化浅水湖泊退化的生态系统，在于控制内部养分释放量。过去的实践表明，营养盐负荷及浅水湖泊蓝藻水华的外部养分来源反应缓慢，或从湖泊沉积微营养素补充的控制（保迪沙克和雷诺1998年）。这样可以减少营养物质通过理化性质和物理的方法。这两项措施的目的是捕获的营养素和消除底部储存。理化方法包括氧化储存，化学沉积，沉积层和外壳。 物理方法包括地面冲洗和疏浚存储（秦等人2006年）。这些方法，因为它们可以提供临时解决方案，但未能解决根源的问题。一旦停止人为干预，营养素会弹回到原来的水平。生态系统的恢复生态恢复的目标是恢复受损生态系统的功能及其相关的物理，化学和生物学特性。生态恢复本质在于建立一个自然、自我调节的生态系统，构成了一个不可分割整个生态景观的组成部分（李等人 2007）。生态恢复，可通过减少藻类水生植物实现。作为初级产品生产者，先进的水生植物和微生物互相竞争的生态资源，如营养物质，光，生活空间和其他。在他们的成长过程中，先进的水水生植物释放化学物质除了直接吸收氮，磷，也有利于抑制藻类生产。在这些元素的植物他们可以从水中提取储存的营养并通过有效的物理法方从湖中去除这些植物，从而减少湖泊水域营养水平（杨等人2007）。沉水植物的一个好处是，抑制再悬浮颗粒的存储，因此水质得到很大的改善（drenner等1997）。生态恢复注意到水生植物和微生物之间的这一竞争关系的优势。水生植物繁殖有助于改造前藻类为主的生态系统的湖泊形成一个健康草为主的生态系统。在生态恢复的成功在于选择最合适的增长正确的植物物种种类，同时也要考虑湖水的独特性。由于其生物倾向，不同的水生植物，需要不同的生长环境。他们在消除和凝聚营养素在水和分解藻类是有不同的吸附能力。一旦水生植物生态系统得到确认，这将有能力自我净化和修复湖水富营养化。但是，必须谨慎选择正确的水生植物。否则，不适当的外来植物引种如果他们的增长不能得到有效控制，可能意味着另一个环境灾难。总结湖水从不能充分吸收高浓度营养成分的结果是水体富营养化。中国浅水湖泊富营养化最早开始于20世纪80年代，但目前仍然严重，频繁的藻类大量繁殖，它们破坏了海岸城市的正常供水，造成直接经济损失价值在十亿人民币。近年来，越来越多的关注工业废水针对其治疗超过了基本点。相比之下，在城市地区未经处理的生活污水，从农业领域的营养素已成为浅水湖泊富营养化带头捐助者，以及从地面存储释放养分。这些非点源污染物对水质是空间有一个渐进滞后的影响。他们没有得到妥善解决，因为排放的来源通常远离污染区。为了有效地控制水体富营养化，需要更多的努力来控制非点源污染。在处理浅水湖泊水体富营养化的最根本的是要控制污水排放量，通过重组，以及在集水区工业布局，集水区管理，人为干预。重污染行业应被关闭，而中度污染行业更应搬迁至远离集水区。流域管理包括的土地利用的合理化。在内部控制释放养分，重点应放在学习上的水在湖相沉积界面营养成分和营养存款扩散的特点。需要更多研究和控制，如农田污染规律和不同范围内的土地利用类型的转移量从养分。生态恢复措施，建议恢复富营养化湖泊水域生态系统。靠近湖泊沿岸的建立水生植物植被，这种生态湿地，作为一个缓冲地带，水生植物的繁殖，意味着内水是倾向于物理和理化手段，因为它们是不可持续的。随着各种手段结合使用，希望可以根据它在不久的将来中国的浅水湖泊水体富营养化问题得到控制。鸣谢 this work was financially supported by the research plan foundation of the ministry of science and technology of china (no. 2008bac34b05); the scientific research foundation for returned overseas chinese scholars, state education ministry (no. 20071108) and nanjing normal university (no. 2007105xlh0039); and the scientific research foundation for outstanding doctoral thesis of nanjing normal university (no. 181200000223).参考文献budhendra b, harbor j, engel b, grovem(2003) assessing watershedscale, long-term hydrologic impacts of land-use change using a gis-nps model. environmental management 26(6):643651drenner rw, day dj, basham sj, simth dj, jensen si (1997) ecological water treatment system for removal of phosphorus and nitrogen from polluted water. biological application 7(2):381391 gao lq, yan wj (2002) eutrophication of chinas three lakes: current situation and countermeasures. resources science 24(3):1925gao c, zhu jg, dou yj (2002) contribution of agricultural non-point source 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