湖泊富营养化及综合治理方法.ppt

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,4,3,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( 1 km2) 总面积: 91020 km2,磷浓度(mg/L),0.019,1.0,0.413,0.065,我国主要湖泊富营养化的状态,0.235,0.765,10,总氮浓度,4.50,(mg/L),0,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,7,2007年重点湖库营养状态指数,富营养化的趋势,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。,太湖蓝藻水华发生面积的变化,滇池湖体水质年际变化,滇池环湖河流水质年际变化,巢湖湖体水质年际变化,巢湖环湖河流水质年际变化,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,20, TLI（chla）=10（2.5+1.086lnchl） TLI（TP）=10（9.436+1.624lnTP） TLI（TN）=10（5.453+1.694lnTN） TLI（SD）=10（5.118-1.94lnSD） TLI（CODMn）=10（0.109+2.661lnCOD） 单位：chla：mg/m3，SD：m；其它为mg/L。,我国湖泊营养状态评价方法,分级标准,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、浮游植物和水生高等植物中的氮、磷总量。,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,富营养湖泊中初级生产力失衡与异常增殖,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） P R C106H263O110N16P + 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%(2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。,(Modified from Scheffer et al. 1993),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,33,1、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,湖泊 流域,湖泊污染综合治理思路,流域污染综合治理思路,怎样解决这个问题呢? 改变生活方式 研发新的技术 采取新的对策,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/L,20mg/L,5mg/L,1mg/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,溶解氧控制,光强控制, 湖滨带生态控制,鱼类群落控制,入湖河流营养盐 源控制,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(Lake Kasumigaura),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：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、国家安全乃至全球格局的极其复杂、深厚而又不可回避的保障体系,生态健康：指生态系统没有病痛反应、稳定且可持续发展，即生态系统随着时间的进程