江河湖泊的富营养化问题

关于江河湖泊的富营养化问题第1页，共29页，2022年，5月20日，5点21分，星期五湖泊水层结构1分层作用与翻腾表水层温和好氧混合好变温层下水层冷厌氧混合差夏天湖泊的分层现象示意图风第2页，共29页，2022年，5月20日，5点21分，星期五秋天温度降低，表水层开始冷却，当它的密度比下水层大时，表水开始下沉，造成表水与下水层的混合，于是发生翻腾作用。下水层的水因升至表面，被冷却后下沉，此时湖泊中发生完全混合作用，当温度达到4C时翻腾现象即停止，因为此时水的密度最大。表水进一步被冷冻而产生冬天的分层现象。变温层下水层4C冬天湖泊的分层现象示意图冰0C第3页，共29页，2022年，5月20日，5点21分，星期五2生物层沿岸层湖底层湖泊的生物层示意图透光层深湖层光照水面边界第4页，共29页，2022年，5月20日，5点21分，星期五3富营养化富营养化是一个自然过程。由于营养物质的引入与循环，湖泊逐渐变浅且生产力提高。因此贫营养湖逐渐经过中营养、富营养及老化阶段而最终被完全填平。当人类活动使沉积物和营养物质进入湖泊的速率增加时，天然富营养化过程会加速而形成人为富营养化过程。因此湖泊污染是一种天然过程被加速的作用。对湖泊进行水质管理就是要将富营养化速率至少减缓到天然过程的速率。首先了解影响藻类生长的因素。4藻类生长需求（1）碳藻类的碳源是溶于水中的CO2。由于CO2处于碳酸盐平衡缓冲体系中，可获得碳的量由水中碱度来确定。第5页，共29页，2022年，5月20日，5点21分，星期五当水中二氧化碳被消耗时，空气中二氧化碳随即补充进来。当藻类被较高等生物耗用或死亡后分解时，有机碳被氧化为二氧化碳，重新回到水或大气中而完成循环。（2）氮湖泊中的氮通常以硝酸盐形式存在，多来源于河流或地下水。在藻类摄取后氮被还原为氨基氮（NH2-）并转变成有机氮。当藻类死亡分解时，有机氮在水中释放出氨氮，再经硝化过程被氧化为硝酸盐(氮越多,硝酸盐越多,形成的藻类就越多,造成富集)。。只要水中维持好氧，就会形成由硝酸盐有机氮氨氮再回到硝酸盐的循环过程。在厌氧沉积物中和富营养湖的下水层，反硝化降低了氮在湖泊系统的停留时间。反硝化反应如下：2NO3-+有机碳N2+CO2+H2O第6页，共29页，2022年，5月20日，5点21分，星期五（3）磷湖泊的磷来自外部，经藻类以无机形式（PO43-）摄取后转变为有机化合物。藻类分解时，磷又转化成为无机形式。磷以未分解有机物的形式与铁、铝、钙等形成沉淀，或与粘土颗粒结合进入沉积物中。

(藻类的死亡速度大于分解速度,就造成湖中藻类的聚集,富集)。（4）微量元素藻类生长所需要的微量元素的量非常少。一般清水中已经含有藻类生长所需的足够的微量元素。5限制性营养元素植物的生长依赖于存在量最少的营养物质——liebig最小定律。即藻类的生长受限于最不容易获得的营养物质。磷的含量控制着藻类生长和湖泊的生产能力。据估计，磷的含量小于0.010~0.015mg/L时可限制藻类过量繁殖。第7页，共29页，2022年，5月20日，5点21分，星期五6湖泊中磷的控制磷为限制性营养物质。控制人为富营养化需要降低排入湖泊中的磷量。其它策略：加铝盐将磷沉淀，或挖出。但是如果排入量不减少，富营养化过程仍会继续下去。因此化学沉淀法或挖出淤泥仅能暂时改善水质。为减少磷的排入必须了解磷的来源和减少排入的各种可能方法。磷的天然来源是岩石的风化。就大部分湖泊而言，磷主要来自人类的活动：城市与工业废水；化粪池渗出以及农业径流是主要的磷源。第8页，共29页，2022年，5月20日，5点21分，星期五我国湖泊（水库）富营养化的急剧恶化趋势及现状70年代：全国重点调查的34个湖泊中，富营养化的占调查面积5％；80年代1984年：全国重点调查的34个湖泊中，富营养化的占调查面积26.5％；1988年：全国重点调查的34个湖泊中，富营养化的占调查面积61.5％；90年代1996年：全国26个国控湖泊水库中，总体富营养化的高达85％。我国东部的湖泊几乎全部处于富营养化状态，成为世界上湖泊富营养化最严重的国家之一。第9页，共29页，2022年，5月20日，5点21分，星期五湖泊(水库)富营养化防治工作的长期性、艰巨性、连续性及综合配套措施的必然性。根据国外的湖泊富营养化防治经验，类似于我国的太湖、巢湖、滇池等的大型湖泊的日本霞浦湖(220km2)、琵琶湖(2000km2)，从1972年开始，经过十多年的努力，分别投入1300亿元和1500亿元治理资金。第10页，共29页，2022年，5月20日，5点21分，星期五湖周城市污水处理率达到90％以上，流域污水处理率达到70％以上的情况下，现在未达到甚至不能确定十年后能否达到日本的环境标准。而我国的上述严重富营养化的三湖尚处在急剧恶化的状态中，其治理工作不可能“急功近取”，势必是数十年为单位的长期的，投入数亿为单位治理资金的工作。另一方面，治理工作又是控源（点源、面源、内源），生态恢复工程建设和流域产业结构调整的缺一不可的综合配套措施。第11页，共29页，2022年，5月20日，5点21分，星期五湖泊（水库）富营养化在有重点分步骤的进行控制、治理：在“十五”期间，于桥、淀山湖、大伙房水库、深圳东升水库、武汉东湖等5个城市水源地湖泊（水库）地治理有所突破，10年内达到饮用水源地水质标准。经过30年的努力，太湖、巢湖、滇池、南四湖、梁子湖、武昌湖、南湖、洱海等8个严重富营养化湖泊的水质恢复到三类水体。经过50年的努力，我国所有大于50平方公里的近100个湖泊（水库）基本达到二～三类水体。第12页，共29页，2022年，5月20日，5点21分，星期五编制湖泊（水库）富营养化防治国家方案的指导思想遵循可持续发展湖泊的基本原则，正确调整人类经济活动与湖泊环境的协调发展的相互关系，克服“急功近取”情绪清醒认识湖泊富营养化防治工作的长期性、艰巨性、复杂性。在充分肯定前期的成绩和工作的基础上，统筹规划制定国家湖泊富营养化防治方案，改善政出多头，相互牵制的管理体制，强化湖泊管理和法规建设，按照提出重点，分步骤治理方案的原则和标本兼治，综合治理的方法，制定近期、中远期富营养化治理计划。认真按治理计划要求投入资金、人员，坚持不懈，50年内实现全国湖泊进入生态环境良性循环，可持续发展的总体目标。第13页，共29页，2022年，5月20日，5点21分，星期五湖泊（水库）富营养化防治国家方案的投资估算一、天津于桥水库等5个城市水源地湖泊（水库）项目水域总面积约为310km2，按照0.5亿元/km2估算，投资为157亿元左右，其中2001～2005年计划94亿元（约占60%)；2006～2010年计划63亿元（约占40％）。二、江苏太湖等8个严重富营养化湖泊（水库）项目水域总面积为5462km2，按照0.5亿元/km2估算，投资为2731亿元左右，其中2001～2010年计划1092亿元（约占40%)；2011～2020年计划820亿元（约占30％）；2021～2030年计划819亿元（约占30％）。第14页，共29页，2022年，5月20日，5点21分，星期五湖泊（水库）富营养化防治国家方案的投资估算三、大于50km2的近100个富营养化湖泊（水库）项目水域总面积约为16309km2，按照0.1亿元/km2估算，投资为1631亿元左右，其中2001～2010年计划408亿元（约占25%)；2011～2030年计划408亿元（约占25％）；2031～2050年计划816亿元（约占50％）。按年度的投资估算2001～2005年约844亿元；2006～2010年约813亿元2011～2020年约1024亿元；2021～2030年约1023亿元2031～2050年约816亿元；50年总投资为4520亿元第15页，共29页，2022年，5月20日，5点21分，星期五我国湖泊（水库）富营养化控制近期行动计划（一）第一阶段：2001～2005年

（1）5个城市水源地湖泊（水库）富营养化防治项目 点、面、内源污染同时综合治理 管理体制和管理政策示范 生态工程建设与生态保护示范（2）8个严重污染湖泊（水库）富营养化防治项目

湖泊流域工业污染源全部达标 湖周城市污水处理率达到50％ 湖泊的湖滨带生态建设示范研究 湖泊流域管理政策法规与管理体制研究 建立我国湖泊（水库）富营养化监测及预警系统第16页，共29页，2022年，5月20日，5点21分，星期五我国湖泊（水库）富营养化控制近期行动计划（二）第二阶段：2005～2010年

（1）5个城市水源地湖泊（水库）富营养化防治项目 湖泊流域实施产业结构调整 推广生态工程建设及保护（2）全国湖泊环境质量标准的研究及实施（3）8个严重污染湖泊富营养化防治项目

推广湖泊湖滨带生态工程建设和保护 湖区产业结构调整

（4）100个50km2以上湖泊富营养化防治项目 湖周城市污水处理率达到50％ 湖周工业污染源全部达标 流域面源污染控制取得初步成效第17页，共29页，2022年，5月20日，5点21分，星期五二、我国湖泊（水库）

富营养化数据库及蓝藻灾害

监测、预警系统建设第18页，共29页，2022年，5月20日，5点21分，星期五湖泊(水库)富营养化模拟预警系统预期目标：在富营养化频发期内，对数个重点湖泊进行实验室或现场试验模拟，提前3－5日发出预警，为环境管理，饮用水，渔业部门防灾、减灾服务。项目内容及概算湖泊模拟装置100万元蓝藻分类计数装置约50万元藻毒素测试装置约40万元湖水运送灌车约10万元运转费20万/年×5年＝100万元合计：600万元实施期间2001－2002年建立2002－2005年试运行第19页，共29页，2022年，5月20日，5点21分，星期五湖泊(水库)富营养化灾害卫星照片监视读解系统预期目标：建立全国主要湖泊的富营养化及蓝藻灾害发生过程及实况的卫星照片监视解读系统，及时为各级环境管理部门提供有关信息。项目内容及概算遥感卫星照片读解计算机约200万元读解软件开发费用约100万元湖泊现场实测点建设费用10万/点×3点≌60万元运转费30万/年×5年＝150万元合计：410万元实施期间2001－2002年建立2002－2005年试运行第20页，共29页，2022年，5月20日，5点21分，星期五湖泊(水库)富营养化信息数据库及决策支持系统预期目标：建立全国富营养化湖泊（水库）流域自然、地质、气象、环境、生态、人口、经济等有关信息的数据库，并建立为国家对湖泊管理决策提供解析支持系统，为环境管理部门服务。项目内容及概算数据库及决策支持系统约400万元软件开发费用约200万元运转费50万/年×5年＝250万元合计：850万元实施期间2001－2002年建立2002－2005年试运行第21页，共29页，2022年，5月20日，5点21分，星期五三、我国湖泊(水库)富营养化控制重大政策和管理体制研究

第22页，共29页，2022年，5月20日，5点21分，星期五我国湖泊(水库)富营养化控制

重大政策和管理体制研究1、湖泊环境质量标准制定

中国湖泊水质、底质及湖泊生物标准制定2、湖泊富营养化防治重大政策研究

城市水源地湖泊(水库)保护政策、湖泊流域保护上下游补偿机制政策、湖滨带保护政策、退田还湖政策、含磷洗涤用品取代政策等研究3、湖泊流域综合管理体制研究

现行流域管理体制和运动机制国内外调查研究、跨省市湖泊流域管理体系研究、湖泊流域管理研究、流域管理的执法监督机制等研究

第23页，共29页，2022年，5月20日，5点21分，星期五四、我国湖泊(水库)富营养化及蓝藻灾害的防治研究

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