（生态学专业论文）千岛湖富营养化评价及其模型应用研究.pdf

中文摘要 摘要 ? f 水体富营养化问题已成为当今世界性的水污染治理难题，也是全球性的环境问题之一 欧洲和北美大多数内陆淡水水体都已处于或将处于富营养化目前，我国湖泊由水质污染引 起的富营养化问题十分突出，是困扰中国经济发展的主要环境问题之一在国家环境保护“九 五”规划中就把太湖、滇池、集湖三大湖泊的水污染治理列为重中之重的治理项目加以高 度重视少一 千岛湖位于浙江省西部，是l9 5 9 年新安江大坝建成蓄水后形成的, k y - 湖。坝址以上流 域面积1 0 4 4 2 k r n l ，其中6 0 的流域面积在安徽省千岛湖是一个具有发电、防洪、饮用、养 殖，航运、旅游和工农业用水等多种功能的大型水库，是作为浙江省、杭州市生命线的钱塘 江的重要水源，其水资源约占钱塘江水资源总量的3 0 ，因此它对浙江省的生态环境及社会 经济的可持续发展有重大的影响千岛湖历来以优异的水质而著称，但最近几年来，千岛湖 已出现明显的加速富营养化迹象已引起省、市环保局和国家环保局的严重关切，并启动了 一系列调查与应急行动 本研究根据1 9 9 8 2 0 0 0 年连续监测数据，对千岛瑚进行了查堕竺葑和皇堑翌盐；分析了 千岛湖水体富营养化的限制性因子：同时根据千岛湖各个取样点的污染状况，对千岛湖进行 盎墅撞重量垦型；利用前人的经验统计模型预测了千岛湖现有的磷浓度水平及治理所需要削 减的污染物负荷量；并且组建了多个旦塑笙盐搓型，运用这些模型预测千岛湖水体中的总磷 浓度；最后根据多年水质、底质、生物等方面的监测数据阻及千岛湖流域的气象和社会经济 状况的资料组建机理性的千岛湖富营养化模拟模型r 本研究得出如下结果： i ( 1 )水质评价结果表明，千岛湖总体上水质优良，大多处于贫营养水平，只有新安江进 入千岛湖的入口处街口处于中富营养水平生物评价结果认为，千岛湖浮游藻类平均密度 较同类营养水平的淡水水体高，其所有取样点浮游藻类平均密度都 10 6 个l ，国内外一般认 为当浮游植物平均密度 10 个l 时，其已经达到富营养化水平，因此单从浮游植物密度来 看可阻认为千岛湖已达到水体富营养化研究结果很显然地表明千岛湖营养盐及各种水质 指标相对较低，基本处于贫营养水平，而浮游藻类密度相对较高，这可能是深水湖泊的特征 ( 2 )限制性因子的确定对于湖泊富营养化治理十分关键199 9 和20 0 0 年千岛湖总氪 ( t n ) 、总磷( t p ) 质量浓度均值之比为3 4 ，t n t p 最小值为i4 ，晟大值达到5 9 ，l9 9 9 年 和20 0 0 年的t n t p 变化趋势基本一致。通常认为，t p t t p 1 4 的湖泊，磷是水体富营养化的 限制园子因此可以认为磷是千岛湖浮游藻类生长的限制性因子另外，还分析了水温、光 中文摘要 照和p h - 9 浮游藻类生长的相关性，但这些因子还不足以成为影响浮游藻类生长的限制性因 子 ( 3 ) 水环境质量区划对于水体综合利用与保护同样具有十分重要的意义根据千岛湖污 染现状相似性，把千岛瑚总体上划分为三大区域，即上游污染较重区、下游清洁水资源保护 区和中游中等污染区，同时应用f u z z y 聚类分析法对各十取样点污染状况进行聚类分析，结 果也验证7 上述的分类原则 ( 4 ) 水环境预测预报已成为国内外研究的热点运用国际上比较通用的多个经验统计模 型预测千岛湖目前的磷浓度水平，其中第6 个模型最适台用于千岛湖的预测预报利用该模 型预测了磷负荷量分别减少1 4 、t 2 、3 4 情况下，千岛瑚水体中总磷浓度的a 自应同时针 对千岛湖营养水平控制的短、长期目标，利用模型计算出7 所允许的总磷负荷量及入湖磷浓 度。 ( 5 ) 利用逐步线性回归法对各取样点的监测数据进行逐步回归，提出了各样点的回归统 计模型，运用这些模型所求出的预测值与实剥值基本相一致，表明这些模型可以用于千岛湖 营养水平的预测预报 ( 6 )根据现有所掌握的多年水质，底质，生物等方面的监测数据，组建了千岛湖磷一浮游 植物生态模型，该模型相对简单，只考虑了两个状态变量，即总磷浓度和浮游植物生物量， 由于数据不足，同时参数基本来自于前人的资料模型的预剥结果：生物量预测与实际水平 基本吻合，但总磷预测存在较大偏差，因此仍有待进一步研究和完善 千岛湖水体研究还处于低层次上，主要是定期的取样监剥等，而且只监剥表层水体作 为一独特的深水湖泊，在令詹研究当中，应当加强水体垂直分层结构及特性、外源性营养盐 负荷量及时空分布规律、整个湖泊湖流规律、湖泊生态系统结构及湖泊综合开发与利用等方 面的研究，从而在大量资料和数据的基础上组建机理性的千岛湖预测预报模型从而指导整 个湖泊的综合利用和水污染防治名 关冀词：千岛潮：水体富营养限制性固子；医划f 锢；型 i i a b s t r a c t a b s r a c t e u t r o p h i c a t i o n o fw a t e rb o d i e sh a sb e c o m ea g l o b a l a n dd i f f i c u l t p r o b l e m i n c o n t r o l l i n gw a t e rp o l l u t i o na n di so n eo ft h em o s ti m p o r t a n te n v i r o n m e n t a lp r o b l e m st h e m a j o r i t yo ff r e s hw a t e ri n l a n dl a k e sh a v eb e e no rw o u l db ee u t r o p h i ci ne u r o p ea n dn o r t h a m e d c aa tp r e s e n t e u t r o p h i c a t i o no fi n l a n dw a t e rb o d i e si sv e r ys e r i o u si nc h i n a w h i c h i st h em a i ne n v i r o n m e n t a lp r o b l e mo fl i m i t i n ge c o n o m i cd e v e l o p m e n t p r o t e c t i o na n d p r e v e n t j o nf r o mw a t e rp o l l u t i o ni nt h r e el a k e sn a m e l yt a i h ul a k e d i c h il a k ea n dc h a o h u l a k e ，h a sb e e nl i s t e da m o n gt h em o s ti m p or l a n ti t e m si nt h en i n t h f i v ey e a rp l a no f n a t i o n a le n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n q i a n d a o h ul a k ei sl o c a t e di nt h ew e s t e r np a r to fz h e j i a n gp r o v i n c ei nc h i n a i ti s a l a r g er e s e r v o i rw h i c hh a db e e nf or m e da f t e rs e t i i n gu pa na r t i f i c i a ld a m t h ea r e ao ft h e w h o l ew a t e r s h e di s10 4 4 2k m 2s i x t yp e r c e n to ft h ew a t e r s h e da r e ai sl o c a t e di na n h u i p r o v i n c e ，c h i n aq i a n d a o h ul a k eh a sb e e nu s e df o rm a n yp u r p o s e sl i k ee l e c t r i c i t y g e n e r a t i o n 。f l o o dc o n t r 0 1 a q u a c u l t u r e s h i p p i n g ，t o u n s m ，a sad o m e s t i cw a t e rr e s o u r c e ， e t c i ti sa ni m p o r t a n tw a t e rs o u r c ef o rq i a n t a n gr i v e r t h i r t yp e r c e n to fw a t e rr e s o u r c ei n q i a n t a n gd y e rc o m e sf r o mt h i sl a k e t h u st h el a k eh a si m p o r t a n te f f e c to ns u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n to fe c o l o g i c a l ，s o c i a l a n de c o n o m i ce n v i r o n m e n ti n z h e j i a n g p r o v i n c e q i a n d a o h ul a k ew a sv e r yf a m o u sf o ri t sc l e a nw a t e r q u a l i t y b u ti nr e c e n ty e a r s t h ew a t e r b o d yh a sb e c o m es e d o u s l ye u t r o p h i ce s p e c i a l l yd u r i n gs u m m e r m o n t h si ns o m ea r e a so f t h el a k ea n dc a m et ot h ea t t e n u o no fn a t i o n a l p r o v i n c i a la n dc i t ye n v i r o n m e n tp r o t e c t i o n a g e n c y t h em a i no b j e c t i v eo ft h i s s t u d yi n v o l v e dt h ef o l l o w i n g ：s a m p l i n g a n dm o n i t o r i n g w a t e rf r o mt h el a k e ；w a t e rq u a l i t ya s s e s s m e n ta n db i o l o g i c a la s s e s s m e n t ；a s c e r t a i nt h e l i m i t i n gf a c t o r sf o rp h y t o p l a n k t o ng r o w t h ；f u z z yc l u s t e ra n a l y s eo fw a t e rp o l l u t i o n o fa l l s a m p l i n gp o i n t s ；p r e d i c t i n gt o t a lp h o s p h o r u sc o n c e n t r a t i o ni n t h el a k eb yu s i n gs t a t i c m o d e l s ；s e t 【j n gu pr e g r e s s i o nm o d e l sa n dt h e i ra p p l i c a t i o n ；s e t 【i n gu pa ne c o d y n a m i c m o d e la n di t ss i m u l a t i o n t h ef o l l o w i n gw e r et h er e s u l t s ( 1 ) a c c o r d i n gt ow a t e rq u a i l t ya s s e s s m e n t ，i ng e n e r a l w a t e rq u a l i t yw a sv e r yc l e a n i nq i a n d a o h ul a k e ，a n dt h em a j o r i t yo fa l l s a m p l i n gp o i n t sw e r eo l i g o t r o p h i c o n l yt h e 一i 一 a b s t r a c t w a t e ra tj i e k o uh a db e e ne u t r o p h i c t h er e s u l to fb i o l o g i c a la s s e s s m e n tw a st h a tt h e a v e r a g ed e n s i t yo fp h y t o p l a n k t o na ta l lt h es a m p l i n gs p o t sw a sm o r et h a n1 ，0 0 0 0 0 0p e r l i t r e i n d i c a t i n g t h a tt h el a k ew a se u t r o p h i c g o i n gb yt h ep o p u l a t i o nd e n s i t y b u tt h i s d e n s i t yo fp h y t o p l a n k t o nw a sh i g h e rt h a nt h a ti ns i m i l a rl a k e sa tt h es a m ep o l l u t i o nl e v e l w ec a rt h e r e f o r e c o n c l u d et h a tt h ec o n c e n t r a t i o no fc h e m i c a le l e m e n t sw a s r e l a t i v e l yl o w b u tt h ea v e r a g ed e n s i t yo fp h y t o p l a n k t i o nw a sv e r yh i g h ，w h i c hm i g h tb eac h a r a c t e r i s t i c f e a t u r eo fd e e pl a k e s ( 2 ) t h e a v e r a g er a t i ob e t w e e nt o t a ln i t r o g e na n dt o t a lp h o s p h o r u si nq i a n d a o h u l a k ew a s3 4 ：1 t h el o w e s ta n dl a r g e s tr a t i ow a s1 4 ：1a n d5 9 ：1 ，r e s p e c t i v e l y i ng e n e r a l i f t h er a t i ow a sm o r et h a n 1 4 ：1 p h o s p h o r u sw a st h o u g h ta st h el i m i t i n g f a c t o r o fl a k e e u t r o p h i c a t i o na n dt h i s i tc a nb ec o n c l u d e dt h a t a f f e c t e dt h eg r o w t ho fp h y t o p l a n k t o ni n q i a n d a o h ul a k e i na d d i t i o n ，t h es t u d ya l s oa n a l y z e dt h ee f f e c to fw a t e rt e m p e r a t u r e ， r a d i a t i o na n dp ho np h y t o p l a n k t o n ，b u tt h e s ef a c t o r sm a yn o th a v eh a dl i m i t i n ge f f e c to n p h y t o p l a n k t o ng r o w t h ( 3 ) c o m p a r t m e n t a l i z a t i o n o fw a t e re n v i r o n m e n t a l q u a l i t y i s v e r yi m p o r t a n t f o r q i a n d o a h ul a k et ob ep r o p e r l yu t i l i z e da n dp r o t e c t e d a c c o r d i n gt ow a t e rp o l l u t i o nl e v e l s ， t h el a k ew a sd i v i d e di n t ot h r e ez o n e s ，a n dt h e s ea r e ( a ) r e l a t i v e l ys e r i o u s l yp o l l u t e dz o n e ( b ) c l e a nw a t e rr e s o u r c ep r o t e c t i o nz o n ea n d ( c ) l e s ss e r i o u s l yp o l l u t e dz o n e t h es a m e r e s u l tw a sc o n f i r m e db yt h e f u z z y c l u s t e ra n a l y s e ( 4 ) p r e d i c t i n g w a t e rp o l l u t i o nh a sb e e nah o t s p o ti nt h es t u d yo fw a t e rp o l l u t i o n i n t h i s s t u d y t h e r e f o r ew ep r e d i c t e dt o t a l p h o s p h o r u s c o n c e n t r a t i o n b yu s i n g s e v e r a l i n t e r n a t i o n a lg e n e r a ls t a t i cm o d e l s t h ec o n c e n t r a t i o nv a l u et h a tt h es i x t hm o d e lp r e d i c t e d w a sr e l a t i v e l yc o n s i s t e n tw i t ht h eo b s e r v e dv a l u e i n a d d i t i o n t h er e s p o n s e so ft o t a l p h o s p h o r u sc o n c e n t r a t i o nw e r ep r e d i c t e db yu s i n gt h es i x t hm o d e l s i ft h el o a d so ft o t a l p h o s p h o r u sw e r ed e c r e a s e db y2 5 ，5 0 a n d7 5 a tt h es a m e t i m e w ea d d r e s s e dt h e s h o r ta n d l o n gp e r i o da i m si nc o n t r o l l i n gt h ew a t e rp o l l u t i o n i nq i a n d a o h ul a k e t h e p e r m i t t e dl o a do ft o t a lp h o s p h o r u sa n di n f l o wp h o s p h o r u sc o n c e n t r a t i o nw e r ec a l c u l a t e d b yu s i n gt h es e c o n da n d s i x t hm o d e l s r e s p e c t i v e l y ( 5 ) b yt h es t e p w i s el i n e a rr e g r e s s i o no fm o n i t o r i n gd a t af r o m 19 9 8 - 2 0 0 0a te a c h s a m p l i n gp o i n to fq i a n d a o h ul a k e ，e l e v e nr e g r e s s i o nm o d e l s w e r es e t u p t h ev a l u e st h a t i v a b s t r a c t t h e s er e g r e s s i o nm o d e l ss i m u l a t e dw e r er e l a t i v e l yc o n s i s t e n tt ot h eo b s e r v e dv a l u e t h u s w ec o u l dp r e d i c tt h et r e n do fw a t e rp o l l u t i o nb yu s i n gt h e s em o d e l s ( 6 ) a c c o r d i n gt oa v a i l a b l eo b s e r v e d d a t ao ns e d i m e n t w a t e r q u a l i t ya n db i o l o g y t h e s t u d ys e tu pap h o s p h o r u s - p h ”o p i a n k t o ne c o - d y n a m i cm o d e lf o rq i a n d a o h ul a k e t h e m o d e lw a sr e l a t i v e l ys i m p l ea n do n l yh a dt w os t a t ev a r i a b l e s ，n a m e l yt o t a lp h o s p h o r u s c o n c e n t r a t i o na n dp h y t o p l a n k t o nb i o m a s s d u et or e a s o n ss u c ha sl a c ko fd a t aa n d a v a i l a b l er e f i a n ep a r a m e t e r s ，t h er e s u l tt h a tt h em o d e ls i m u l a t e dw a sn o tv e r ys a t i s f a c t o r y t h ep r e d i c t i o no fb i o m a s sw a sr e l a t i v e l yp r e c i s e b u tt h es i m u l a t e dv a l u eo ft o t a l p h o s p h o r u sw a sn o tv e r ya c c u r a t e t h es t u d yr e q u i r e dt o b ed o n eo v e rm u c hl o n g e r p e d o d t h es t u d yo fl a k e e u t r o p h i c a t i o nw a so n ! yb ys a m p l i n ga n dm o n i t o r i n g a n d t h e m o n i t o n n gw a sd o n eo n l yo nt h es u r f a c el a y e ro fw a t e rb o d y w h i c hi n o u rv i e ww a sn o t e n o u g h a sq i a n d a o h ul a k ei sap a r t i c u l a r l yd e e pl a k e ，r e s e a r c hs h o u l db es t r e n g t h e n e d i n c l u d i n gs t u d i e sd o n e o nt h ee n t i r ew a t e rl a y e r f r o mt h ew a f e rs u r f a c et ot h eb o t t o mo f t h el a k e ；m o n i t o r i n gt h ec h e m i c a le l e m e n ti o a d i n g sa n dt h e i rt e m p o r a l a n d s p a t i a l d i s t r i b u t i n g ；s t u d yt h ep r i n c i p l eo fl a k ew a t e rf l o w ；d e f i n el a k ee c o s y s t e ms t r u c t u r e ；a n d i n t e g r a f e du t i l i z a t i o no ft h el a k e i nt h i sw a y r e l i a b l ee c o d y n a m i cm o d e lm a yb es e tu pf o r i n s t r u c t i n gt h ei n t e g r a t e du t i l i z a t i o na n dp r o t e c t i o no f t h el a k ea f t e ra c q u i r i n ge n o u g h d a t a a n d e x p e r i e n c e k e y w o r d s ：q i a n d a o h ul a k e ；e u t r o p h i c a t i o n ；l i m i t i n gf a c t o r ；c o m d a r t m e n t a i i z a t i o n ； m o d e i v 一 致谢 本研究是在导师严力蛟副教授的悉心指导下完成的在三年学习期间，导师不但在 学业上给予耐心指导，在生活上也给予了诸多关怀和照顾、更教给了我许多做人的道理 导师严谨的治学态度、敏捷的学术思维、勤恳的工作作风和孜孜不倦的教诲，将使我终 生受益，在此表示衷心的感谢。 衷心感谢浙江大学农业生态研究所王兆骞教授、吴建军教授、扬京平副教授、睬欣 副教授、卢剑波副教授和叶旭君、陈杰、徐奇若等老师在学业上给予的悉心指导和耐心 的帮助。同时也感谢本所博士生马琨、李新平、丁军、j o h n 康华、刘尚继、祁素萍、 濮小英及硕士生方治国、王强、王芬、王洪星，洗刚、职桂叶、韩明春、赵兴征、祁真 等还有已毕业的本科生黄迅刃、黄昆、金晓辉，他们帮助我完成了论文的一部分工作， 非常谢谢他们。另外，农业生态所办公室的周卸乃、徐佩君和金芝英老师在生活上给予 了诸多关怀和照顾，令我十分感激 特别感谢杭州市环境保护科学研究所虞左明高级工程师、杭州市环境监测中心站焦 荔副站长，淳安县环境监测站方志发站长和浙江大学环境与资源学院吕唤春博士提供了 许多数据和资料 最后，把我的感谢献给我的父母、兄妹、同学及朋友，他们的理解、支持和鼓励是 我顺利完成论文的保证和动力 全为民 2 0 0 2 年5 月2 日 浙大华家池 浙江太学硕士学位论文千岛湖水体宙营养化评价厦其模型应用研究 1文献综述 1 1 概述 1 1 1 水体富营养化问题 水体富营养化问题己成为当今世界性的水污染治理难题已引起了人们极大的关注。自从2 0 世纪 初，人类就己经开始注意到水体的富营养化问题。当时人们为了区分水体中养分含量的多少，从而引 入了贫营养( 0 1 i g o t r o p h y ) 和富营养( e u t r o p h y ) 两个概念。e u t r o p h y 这一术语来源于希腊语：e l i 是 充分的意思，t r o p h y 是供给食物的意思。因此，富营养化就是充分供给养分的过程，不过是充分过头 了。富营养化是指在人类活动的影响下，为生物所需的氮、磷等营养物质大量进 湖泊、水库、河流 和海湾等缓流水体，引起藻类及其他水生生物迅速繁殖水体溶解氧下降，水质恶化，鱼类及其他生 物大量死亡的现象。国际经济与台作开发组织( o e c d ) 把富营养化定义为水体营养盐增加而引起的 系列征兆变化，藻类和大型水生植物生产力的增加，引起水质恶化，破坏了水资源价值。富营养化可 分为天然富营养化和人为富营养化。在自然条件下，湖泊也会从贫营养状态过渡到富营养状态，不过 这个过程十分缓慢，常需几千年甚至几万年。而人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的 水体富营养化现象，可在短期内出现“。 当前水体富营养化问题十分严重，已成为全球性的环境问题之一。欧洲和北美大多数内陆淡水水 体都已处于或将处于富营养化。特别严重的是最近几年近海海面发生大面积赤潮给海洋渔业造成巨 大的损失。据1 9 8 9 年至1 9 9 3 年中国1 3 1 个主要湖泊的调查： ( 1 ) 13 1 个主要湖泊中已达到富营养 化程度的湖泊有6 7 个占调查湖泊总数的5 1 2 。( 2 ) 目前几乎所有的城郊湖泊都存在着严重的富营 养化现象。如武汉东湖、杭州西湖、昆明滇池、济南大明湖等城郊湖泊均达到严重富营养化程度。 ( 3 ) 大型淡水湖泊的富营养化问题令人十分担忧。太淡水湖的太湖、洪泽湖等均已达富营养化程度。 都阳湖、洞庭湖目前虽然维持在中营养水平，但湖水的氮、磷含量偏高，处于向富营养化的过渡阶 段。目前，我国湖泊由水质污染引起的富营养化问题十分突出，是困扰中国经济发展的主要环境问题 之一。在国家环境保护“九五”规划中就把太湖、滇池、巢湖三大湖泊的水污染治理列为重中之重 的治理项目加以高度重视。“。 1 1 2 水体富营养化的成因 从富营养化的定义和图卜1 中可以看出，水体富营养化的原因主要是由于外源性营养物质( 主要 是氮和磷) 过量输入，造成水生生物大量繁殖，引起水生生态系统失衡。进入水体的营养物质根据其 来源可分为点源和非点源两种点源污染主要是集中从排污口排入水体的工业废水和生活污水：非点 源污染则是由太范围污染造成的，主要包括农业非点源污染、林地和草地的养分流失、城市径流和固 体废弃物的淋溶污染等。 第一幸文献综述 当然，水体富营养化是一个十分复杂的现象，也是当今世界水污染治理的难题。可以说水体富营 养化是在人类活动的干扰下，多种因素长期相互作用的结果。除了营养物质以外，其它影响园子还包 括气候因子( 如光、温和降水等) 、地理园子( 如湖盆地质状况等) 和生物因子( 如鱼的种类和数 量) 。水体富营养化就是由于这些因素综合作用，以致湖泊、水库等内陆水体失去原有的自然生态系 统结构，破坏了水生生态系统的平衡，使该系统处于恶性循环当中”。“1 。 湖j 6 内生物化学过程 结果 重i i 水棒富f 彝他的奉过程 f 【e ur c i 一1t h eb a ：icpr o c os s0 6 o m 1cr op h ic - t 【o “ 1 1 3 水体富营养化的危害 从图卜1 可以看出，水体富营养化的结果是水体中的悬浮物( s s ) 浓度上升，生物化学需氧量 ( b o d 。) 和化学需氧量( c o d “) 都显著增大，表明水体中的有机污染物浓度迅速增加：而溶解氧 ( d 0 ) 下降，毒物增加，从而使水生生态系统处于崩溃的边缘。综合起来，水体富营养化的危害主要 包括以下几个方面。”。”。： ( 一) 使水体变得腥臭难闻 在富营养化水体中生长着许多藻类，其中蓝藻门的束丝藻属和鱼腥藻属会散发出类似猪圈中令人 难闻的臭味，而土腥素及硫醇、吲哚、胺类、酮类等厌氧菌的次生代谢产物，则使水体散发出土腥 味，霉腐味、鱼腥味等臭味；这种腥臭一旦向水体四周扩散将会烦扰人们的正常生活。 ( - - ) 降低水体透明度 在富营养化水体中生长着以蓝藻、绿蓝为优势种类的大量水藻，这些水藻浮在湖水表面形成 一层“绿色浮渣”使水的透明度下降，湖水感官性状大大下降既降低了观光旅游价值，也使环境 质量发生恶化。 ( 三) 影响水体中的溶解氧 首先，宫营养化水体的袭层密集藻类，太阳光难以进入水体深层，使深层水体中的水生植物和浮 游藻类生长停止。其次，水体中的藻类死亡后不断地向水底沉积，不断腐烂分解，也消耗深层水体中 大量的溶解氧，严重时可能使深层水体的溶解氧消耗殆尽而呈厌氧状态。这种厌氧状态，可以触发或 加速底泥积累和营养物质的释放，造成水体营养物质的高负荷，眵成富营养水体的恶性循环。 ( 四) 向水体释放有毒物质 卜 塑兰苎芏墅主鲎堡垒墨 垒塑查堡重量查些堡丛墨苎! 薹型生盟堑查 g o r h a mp r 和z e h m d e ra 等人先后报道淡水蓝藻毒素“水华”在美国、加拿大、南非、南美、 日本、印度等国引起动物死亡。目前已知能够产生毒素的淡水蓝藻大约有t l 属2 5 种。最近研究结果 表明，由蓝藻微囊属、鱼腥藻属、束丝藻属的某些种类或品系产生的次生代谢产物一微囊藻毒素能损 害肝脏，影响蛋白酶活性，引起动物中毒和死亡，还具有促癌效应直接影响人类的健康和生存。 ( 五) 影响供水质量并增加制求成本 湖泊、水库常常是生活饮用水和工业用水的供给水源。富营养化水体在作为供给水源时，会给制 水厂带来一系列问题。首先是在夏季高温藻类增殖旺盛的季节，过量的藻类会给制水厂在过滤过程中 带来障碍，需要改善或增加过滤措施。其次，富营养化水体可能含有硫化氢、甲烷和氨等有毒有害气 体和水藻产生的某些有毒物质在制戒过程中，增加了水处理的技术难度同时也直接威胁着饮用水 的安全问题。 ( 六) 加速湖泊衰亡 随着富营养化水体中大量藻类的繁殖、死亡湖泊的底泥不断积累，湖床逐渐抬高，潮水变浅， 向沼泽转化，大大加速了湖泊的衰老进程。 1 2 水体富营养化评价方法 水体富营养化评价早期以综合评价法为主，此方法今后在评价标准和评价指标的选择上将进一步 完善“5 ”1 ；以数理统计为基础的模糊评价、灰色预测、层次分析等系统方注近年来发展很快 m 咀1 。”2 12 “：而3 s ( g e o g r a p h i c a l i n f o r ma l l o ns y s t e m ，g i s ：g l o b a lp o s i t i o n i n gs y s t e m g p s ；r e m o t e s e n s i n g ，r s ) 技术与传统方法相结合应用于湖泊富营养化评价及预测是今后研究的方向”3 “3 。 1 2 1 评价指标的选择 衰卜l 湖泊t 蕾井化蟪合评价的教 ! 生生! ：! ! i ! 已磐坐垡2 1 ! 型坚坚竖型2 11 些! ! ：塑趔型幽 湖盆的形态特征湖泊的长度和宽度、深度、湖底的平坦程度、湖岸线的控育程度 水质方面物理指标：水色( 级) 、透明度( m ) 、温度( ) 、悬浮物( m g l ) 化学指标：溶解氧( m g l ) 、耗氧量( t 蝇l ) 营养指标：氪( m g l ) 、磷( 日g 几) 、碳( m g l ) 等 生物方面生物初级生产力( c 【l g ( 一d ) ) ；叶绿紊a ( 【l i g 一) ：浮游植物：种群数( 个l ) 、生物量 ( m g m 1 ) ：微生物：细菌数( 个l ) ，大肠苗群( 个l ) 底质方面物理指标：颜色、颗粒物等：有机质含量( p p m ) ：营养物质吉量：磷( p p m ) 、氪( p p m ) 等。 水体富营养化，实质上是水中自养型生物( 主要是浮游植物) 在水体中建立优势的过程，是水中 藻类等生产性有机体( 除藻类外，还有一些光能和化学能微生物，有色原生物等) 在利用太阳能和化 学能，把简单的无机物( 氮、磷、碳、氢、氧等) 合成为复杂的有机物的过程。这一过程能否顺利进 行除了需要不断供给浮游生物生长所必须的营养物质而外，还需要有一个适合它们生长繁殖的良好 环境条件。如水体的温度、光能、潮流、风浪、水体滞留时间，水生生物掏成和数量，底质状况，乃 3 一 第一章文献综连 至湖泊的形态特征等。在上述诸因素综合作用下的水体富营养化，将产生一系列的生态连锁反应。在 湖盆形状，水体流动、水生植物的种类、组成、数量、底质性状方面发生明显变化外，由于大量藻类 的过度繁殖，使水体中摄食一次生产物的生物增多，水中总氮、总磷和叶绿素a 明显增加，进而引起 湖水透明度降低，下层水中的溶解氧消耗过程加剧。目前文献中采用的评价参数列于表卜l 。 当然，各个学者由于研究地点和测定方法的不同，各自选用不同的具有代表性能够反映所研究水 体特征的参数。在一个研究中不必要测定表卜i 中所列的所有参数通常在进行水体富营养化状况的综 合评价时，要选用其中有代表性的几个参数。 1 2 2 水体富营养化的综合评价方法 水体富营养化评价是对水体富营养化发展过程中某一阶段营养状况的定量描述。其主要目的是通 过对具有水体富营养化代表性指标的详细调查，判断该湖泊的营养状态，了解其富营养化进程及预测 其发展趋势，为水体水质管理及富营养化防治提供科学依据。当前世界各国广泛使用的评价方法有特 征法、参数法、营养状态指数法、生物指标法和 湖磷浓度一湖泊富营养化状态响应关系评价法等“ * 2 t ? 且】 特征法是根据水体富营养化的生态环境因子特征来评价水体营养状态的方法。最早于1 9 3 7 年由日 本的吉村提出。他把水体区分为贫营养和富营养。采用的指标主要分为湖盆形态、水质、生物和底质 等四个大的方面。把每一个指标定性区分为两种类型，如把水色区分蓝色或绿色和绿色一黄色两种类 型。显然此方法还是建立在定性的基础之上很少进行定量。同时，该方法把湖泊只区分为两种类 型，因而显得过分简单不能准确地描述湖泊的营养水平。 参数法是根据水体富营养化主要代表性参数，来评价水体营养状态的方法所选择的参数多为水 体中总磷、总氮、c h l a 、透明度等，通过对这些参数的数量大小分级，把水体分为多个营养程度，如 贫、中、中一富、富、极富等。各国学者针对具体湖泊或湖泊群的研究，所提出的评价标准不完全相 同瑞典的罗德河( r o 曲e ) 提出用湖泊生物生产力，判定湖泊富营养化程度的标准。他从日平均生产 量和年生产量两个指标来定量地评价湖泊富营养化程度。s e i r g e n s e w 于1 9 8 0 年从湖泊生态学的观点出 发，提出了湖泊富营养化程度的判断标准。 营养状态法是综合多项富营养化代表性指标，将其表示成指数，而对水体营养状态进行连续分级 的方法。由于以一套参数为基础的评价，指标简单、反应灵敏，但在使用时常因测试技术误差或水体 季节变化等因素的影响，往往难以反映出水体营养化状态的真实情况c a r l s o n 力图将单变量的简易性 与多变量综合判断的准确性相结合于1 9 7 7 年提出t s i 营养状态评价指数( t r o p h i c s t a t e i n d e x ) 它把透明度为基准的t s i 指数，分为o - i 0 0 的连续数值，作为评价湖泊营养状态的分级标 准。当t s i 指数为零时，湖泊的营养状态最低，此时的透明度应最大。c a r l s o n 提出的以透明度为基础 的t s i 指数，忽略了浮游植物以外的其它因子对透明度的影响。为了弥补以上不足之处日本的相崎 守弘等人，将以透明度为基础的t s i 指数改为以叶绿素浓度为基准的营养状态指数r 称之为修正的 浙江走学硕士学桩论文千岛湖水体富营养化评价及其棋型应用研究 营养状态指数( t s i ) 。应当强调的是，在使用t s i 指数或修正的t s i 指数方法时，要满足该方法的提 出前提：磷为藻类生长的限制因素；计算t s i 所采用的总磷和叶绿素等参数值取自湖泊的夏季值或 是选择湖泊中各参数值中具有明显相关关系时期的值。 生物指标评价法主要有优势种评价法和生物多样性指数评价法。水生生物调查结果表明，在一般 情况下，贫营养型水体中的浮游植物是以金藻为主：中营养型湖泊是以硅藻为主；富营养型湖泊以绿 藻、蓝藻为主。在评价工作中根据永生生物调查的资料，确定水体富营养化状况。自然界的水体， 在一般情况下各种水生生物的数量均维持相对稳定的关系，一旦发生富营养化，浮游植物中某些属 类大量繁殖，生物多样性降低因而，可以用藻类的多样性指数作为判定水体富营养化状况的依据。 另外，加拿大湖泊学家v o l l e n w e i d e r 根据湖泊富营养化特