水体富营养化专家讲座

主要内容1、富营养化概念2、富营养化危害3、富营养化产生原因4、国内外富营养化现实状况5、富营养化治理水体富营养化专家讲座第1页1、富营养化概念

第一个确实、科学观察应在19世纪20年代——瑞士莫尔登湖湖水变成红褐色。周围居民认为是二百多年前德瑞战争中法国士兵血迹回溯。经过植物学家观察，发觉是因为大量红色颤藻[Oscillatoriarubencens(D.C.)Gom.]生长，而它大量出现可能与畜牧业中大量施用肥料相关。水体富营养化专家讲座第2页1、富营养化概念

当前认为湖泊中营养物迟缓增加称为天然富营养化；而只有突然、快速营养物增加(通常是人为原因)，才可称为真正富营养化，或人为富营养化(cultural或anthropogeniceutrophication)。对于人为富营养化在湖泊演替中地位，过去大都认为是加速了演替过程，使湖泊走向衰老．但现在有些人把它看作是演替过程逆转，使湖泊由衰老走向“年青化”。“人为富营养化”是一个环境污染问题。水体富营养化专家讲座第3页1、富营养化概念

“因为人类活动，水体中营养物质增加，引发浮游生物过量生长和整个水体生态平衡改变，因而造成危害一个污染现象”。淡水——水华咸水/海洋——赤潮水体富营养化专家讲座第4页1、富营养化概念

指标N>0.2~0.3mg/L,P>0.01~0.02mg/L，生化需氧量>10mg/L，细菌总数>105

个，叶绿素a>10g/L。特征浮游生物大量繁殖，水中溶解氧含量降低；藻类数目快速增加；因占优势浮游藻类颜色不一样，水面往往展现蓝、红、棕、乳白等颜色水体富营养化专家讲座第5页1、富营养化概念

水体富营养化专家讲座第6页1、富营养化概念

以总磷年平均浓度进行判断水体富营养化专家讲座第7页水体富营养化专家讲座第8页水体富营养化专家讲座第9页1、富营养化概念

特征贫营养湖泊富营养湖泊湖形态水色透明度溶解氧营养物生物群落深、湖岸陡淡、呈蓝色高浓度高N<0.3mg/LP<0.03mg/L种类多，数量少，主要是硅藻，贝壳动物浅、湖岸较平缓浓、呈绿、蓝绿和黄色低昼夜相差悬殊N>0.3mg/LP>0.03mg/L种类少，数量多，主要是蓝藻，普通缺乏底栖动物。富营养湖泊与贫营养湖泊比较水体富营养化专家讲座第10页富营养湖泊与贫营养湖泊比较1、富营养化概念

富营养湖泊贫营养湖泊微生物数量品种分布昼夜间迁移水华现象主要藻类丰富较少主要在水体表面有限经常发生蓝藻科鱼腥藻属、囊丝藻属、微囊藻属等，片硅藻科直链藻属、脆杆藻属、冠盘藻属、星干藻属。稀少很多可生长至深层频繁极少出现绿藻科角星鼓藻属、片硅藻科平板藻属，小环藻属；金藻可锥囊藻属水体富营养化专家讲座第11页2、富营养化危害(1)

透明度降低，阳光难以穿透水层，影响水中植物光合作用，同时浮游生物大量繁殖，消耗水中大量氧，使水中溶解氧严重不足，造成鱼类大量死亡。——养殖水体富营养化专家讲座第12页2、富营养化危害(2)富营养化水中含有亚硝酸盐和硝酸盐，人畜长久饮用，会中毒致病等。——供水水体富营养化专家讲座第13页2、富营养化危害(3)水体富营养化，常造成水生生态系统紊乱，水生生物种类降低，多样性受到破坏——旅游。水体富营养化专家讲座第14页3、富营养化产生原因富营养化发生所需最必要外力条件：发生富营养化暴发“水华”富营养化(1)总磷、总氮等营养盐相对充分；(2)迟缓水流；(3)适宜气候条件(包含水温、光照条件)。

水体富营养化专家讲座第15页营养物质起源点源面源内源3、富营养化产生原因水体富营养化专家讲座第16页营养物质起源（1）点源主要包含工业废水和城市生活污水污染，通常有固定排污口集中排放。3、富营养化产生原因水体富营养化专家讲座第17页水体富营养化专家讲座第18页水体富营养化专家讲座第19页营养物质起源（2）面源又称非点源，污染物从非特定地点，在降水（或融雪）冲刷作用下，经过径流过程而汇入受纳水体（包含河流、湖泊、水库和海湾等）并引发水体富营养化。3、富营养化产生原因水体富营养化专家讲座第20页水体富营养化专家讲座第21页营养物质起源（3）内源是指江河湖库水体内部因为长久污染积累产生污染再排放。3、富营养化产生原因水体富营养化专家讲座第22页4、国内外富营养化现实状况世界湖泊和水库营养化情况水体富营养化专家讲座第23页4、国内外富营养化现实状况当前欧洲在统计96个湖泊中有80%湖泊不一样程度地受到氮、磷污染,展现出富营养化状态。在北美洲最受人关注五大湖泊中,苏必利湖水质最好,属贫营养湖泊,休伦湖和密执安湖处于中营养状态,而伊利湖和安大略湖则水质相对较差,属富营养型湖。亚洲南部大部分湖泊富营养化问题突出,适宜自然条件和湖中营养盐轻易引发水华。全球现状水体富营养化专家讲座第24页AlgaebloominMoundsDamimpoundmentcausedbyeutrophication水体富营养化专家讲座第25页4、国内外富营养化现实状况水体富营养化专家讲座第26页富营养化湖泊个数占调查湖泊百分比由20世纪70年代末~80年代后期41%发展到80年代后期61%,至20世纪90年代后期又上升到77%,我国湖泊富营养化发展趋势十分严峻。4、国内外富营养化现实状况国内现状水体富营养化专家讲座第27页4、国内外富营养化现实状况年8月16日，在武汉东湖风光村旁官桥湖水面上，大量蓝藻形成一块漂浮油布，湖水就像稠稠绿色油漆，浑浊还发出腥臭味。

水体富营养化专家讲座第28页4、国内外富营养化现实状况昆明环境状态公报公布：滇池水体富营养化加重水体富营养化专家讲座第29页4、国内外富营养化现实状况太湖夏季水华频繁发生，严重时造成绿色藻细胞覆盖整个水体，水厂停水；同时，水中有机物和氨氮含量严重超标，尤其是溶解性DOC有机物占总有机物COD百分比为88%。水体富营养化专家讲座第30页水体富营养化专家讲座第31页水体富营养化专家讲座第32页沿海省（自治区、直辖市）赤潮发觉次数

水体富营养化专家讲座第33页5、富营养化防治化学法物理法生态法水体富营养化专家讲座第34页1）化学法（1）应用除藻剂

惯用除藻剂有硫酸铜或含有铜有机螯合物、氯、二氧化氯等。硫酸铜等除藻剂可使藻细胞破坏，增加水体透明度，但有些藻细胞破坏后会释放毒素，造成二次污染。而造成水体铜盐浓度上升，铜离子易在生物体内蓄积，危害水生生物及人体健康。

水体富营养化专家讲座第35页1）化学法（2）混凝沉淀除磷

加入絮凝剂可钝化沉淀水体中磷，使氮磷百分比失调，预防水华发生。惯用化学药剂有3类：石灰、铝盐、铁盐。化学除磷去除磷效率较高，去除率可达85％以上。其优点是能去除溶解性与胶体性磷盐，适合用于胶体状和溶解性无机磷含量较高封闭或缓流水体。水体富营养化专家讲座第36页1）化学法（3）电化学除藻

直接电解水溶液取得氧自由基和活性氯等抑菌成份，对细菌和病毒有较高灭活率。这种技术具备成本低廉，对环境友好优点，在污水处理方面得到快速发展。电化学除藻效率与电极材质、电流强度和搅动频率等原因相关，在恰当条件时除藻率可到达90％以。水体富营养化专家讲座第37页2）物理法采取截流、疏浚、稀释和污水分流等办法。应用最成功经典是华盛顿湖，治理花了17年，费用1亿3千万美元。（1）流体动力方法

利用流体动力改变藻类生存条件和破坏藻细胞囊，促使藻细胞死亡，到达去除目标。水体富营养化专家讲座第38页2）物理法（2）曝气充氧技术

向水中补充氧气，在一定程度能够预防因藻类大量繁殖而造成缺氧使鱼类死亡，对维持水体生态平衡起到一定作用。曝气设备分为鼓风曝气、机械曝气及射流曝气，在河湖水库中多用机械曝气。水体富营养化专家讲座第39页2）物理法（3）物理吸附技术

利用多孔介质使水体中一个或各种物质被吸附在固体表面而去除方法。此方法主要经过分子力而引发，不发生化学作用，在低温或常温下就能进行。去除对象主要是有机物、无机氮，对封闭微污染水体去除率在40％以上。水体富营养化专家讲座第40页3）生物法（1）遮光除藻

遮避光源会显著抑制藻类光合产氧速率，并促使藻类消亡。试验结果显示，遮光

9d之后叶绿素a浓度、浊度、COD都显著下降，去除率分别到达80.1％、68.0％、93.8％。——实际应用困难：如太湖湖水面积约2425平方公里，要遮蔽50~60％光照面积来实现除藻，工程巨大。

水体富营养化专家讲座第41页3）生物法（2）微生物治理

很多原生动物可取食藻类，主要有：鞭毛虫、变形虫和纤毛虫三个大类。现今已分离到取食微囊藻、束丝藻等滇池优势藻种原生动物。原生动物含有食量大、抗逆性强、易繁殖等优点。水体富营养化专家讲座第42页3）生物法（3）食藻生物防治

部分鱼类或贝类等直接或间接以藻类为食，从而抑制藻类过分生长控制其危害。巴西一个热带水库试验结果表明鲢能成功控制微囊藻水华。武汉东湖鲢鳙大量放养，是蓝藻水华消失决定性原因。

水体富营养化专家讲座第43页5、富营养化防治生活污水经过处理后再排放水体富营养化专家讲座第44页5、富营养化防治构建人工湿地，滞留污染物水体富营养化专家讲座第45页5、富营养化防治水体富营养化专家讲座第46页5、富营养化防治黏土除藻技术利用，可将藻类快速沉降，改进水质水体富营养化专家讲座第47页“滇池蓝藻水华污染控制技术研究”基地重力斜筛自动脱水设备对滇池蓝藻水华进行脱水处理，脱水后藻浆经去毒处理，可成为上好有机肥料或饲料。水体富营养化专家讲座第48页中科院水生所“滇池蓝藻水华污染试验技术研究”课题组示范区6.1km2滇池水面在治理中水质逐步好转，成群红嘴鸥飞至湖面捕食、嬉戏。水体富营养化专家讲座第49页我校在三峡库区支流富营养化及水华方面研究工作-当前水体富营养化专家讲座第50页TGRAtthelevelof175m,thelengthisabout668kmfromdamuptoJiangjin,averagewidthis1100m,andwatersurfaceis1084km2oftheTGR.Itisatypicalriver-typereservoir,with40incomebranches,2763.1kmofthem.水体富营养化专家讲座第51页TGR水体富营养化专家讲座第52页GeneralintroductionofTGRStat.resultsinshowedthat:In,

industrialwastewaterdischargedtobe5.58billiont,increasing17.7%morethanlastyear,urbansewage5.93billiont,24.1%morethanlastyear.水体富营养化专家讲座第53页MorefarawaytheDam,lowerofthepercentageofforestcoverGeneralintroductionofTGR水体富营养化专家讲座第54页GeneralintroductionofTGR水体富营养化专家讲座第55页GeneralintroductionofTGR水体富营养化专家讲座第56页GeneralintroductionofTGR水体富营养化专家讲座第57页QuantitylargerthanothersRatiooftreatmentlowerthanothersGeneralintroductionofTGR水体富营养化专家讲座第58页Forthephosphorscarriedoutbythesedimentswiththebigcatastrophic"1-in-100chanceflood"GeneralintroductionofTGR水体富营养化专家讲座第59页DurationofimpoundingGeneralintroductionofTGR水体富营养化专家讲座第60页SinceimpoundingoftheTGRinJune,thereweremanytimesofalgaebloomindifferentbranches.资料起源：国家环境保护部长江三峡工程生态与环境监测公报（-）GeneralintroductionofTGR水体富营养化专家讲座第61页Monitoringresultsonthemainstreambyourgroupshowedthat:theconcentrationsoftotalnitrogenandtotalphosphorexceedthanthestandardsoftheeutrophicationintheworld.

茅香巴巫奉云万石忠丰涪坪溪东山节阳州宝县都陵寨

茅香巴巫奉云万石忠丰涪坪溪东山节阳州宝县都陵寨0.2mg/L0.02mg/LGeneralintroductionofTGR水体富营养化专家讲座第62页ChinaThreeGorgesUniversityChinaThreeGorgesUniversityAlgaebloomintypicalbranchesSpring:Dinoflagellate/diatomSummer:Greenalga/blue-greenalgaeAutumn：Dinoflagellate/GreenalgaWinter：DinoflagellateRiver:Dinoflagellate/diatomLake:Greenalga/blue-greenalgaeSuccessionwiththeseasonAlgaebloominXiangXiBayfromtoDinoflagellateDinoflagellate/diatomDinoflagellate/diatomDinoflagellate/diatom/greenalga/blue-greenalgaeDinoflagellate/diatom/greenalga/blue-greenalgaeDinoflagellate/diatom/greenalga/blue-greenalgae水体富营养化专家讲座第63页AlgaebloominXXbaySpringin:Dinoflagellate水体富营养化专家讲座第64页AlgaebloominXXbayMar.19,GudongkouApr.27,GaolanMar.20,GudongkouApr.16,XiakouSpringin:Dinoflagellate水体富营养化专家讲座第65页AlgaebloominXXbayMar.22,GaolanMar.13,XiakouMar.22,XiakouSpringin:DinoflagellateMar.12,XiakouMar.25,Quyuan水体富营养化专家讲座第66页AlgaebloominXXbayApr.3,GaolanApr.16,GaoyangMay6,XiakouMay9,PingyikouPracticeStationSpringin:Dinoflagellate/diatom/greenalgaGreenalgaDiatom水体富营养化专家讲座第67页AlgaebloominXXbayJun.22,GaolanSurfacesamplingSummerin:blue-greenalgaeJun.22,GaolanJun.22,GaolanJun.22,Gaolan水体富营养化专家讲座第68页AlgaebloominXXbayApr.16,XiakouApr.22,XiakouMay30,GaoyangMay,PingyikouJun.15,UpstreamSpringandSummerin:Dinoflagellate/diatom/greenalga/blue-greenalgaeDiatomDiatomBlue-greenalgaeDinoflagellateGreenalgae水体富营养化专家讲座第69页AlgaebloominXXbayFeb.18,GaoyangMay23,PingyikouJun.18,GuangzhuangpingJun.21,XiakouSpringandSummerin:DinoflagellateDinoflagellateDinoflagellateGreenalgaeDiatomblue-greenalgaeAug.14,水体富营养化专家讲座第70页StudyRegiongeneralregionalsurvey:TGRandit’sbrancheskey-pointinvestigationarea：HeadofTGRandXiangxihe,DaningheandXiaojiangXiaojiangDaningheHeadofTGRandXiangxihe水体富营养化专家讲座第71页StudyRegion水体富营养化专家讲座第72页StudyRegionTensamplingpoints水体富营养化专家讲座第73页StudyRegionEightsamplingpoints水体富营养化专家讲座第74页StudyRegionThreesamplingpointsfourteensamplingpointsThreesamplingpointsFivesamplingpoints水体富营养化专家讲座第75页RegionBranchArea(km2)Length(km)Averageflow(m3/s)Distancefromthedam(km)ZiguiJiuwangxi514.042.117.520.0Xiangxihe3099.094.047.432.0Puzhuanghe248.036.66.434.0Zaxihe193.752.48.342.0WushanDaninghe4199.0165.098.0123.0YunyangXiaojiang5276.0182.0116.0250.0StudyRegion水体富营养化专家讲座第76页StudyRegionXiaojiang,afirstorderbranch

ontheleft,isabiggerbranchofthereservoir,withthedistancefromdamtobe250.0km，originatedfromkaixiancounty,Chongqing,importingintoChangjangattheShuangjiangtown.TheareaofXiaojiangbasinis5276km2.水体富营养化专家讲座第77页StudyRegionDaninghe,afirstorderbranchontheleft,originatedfromWuxicounty,Chongqing,importsintoChangjangattheeastofWushancounty.Thelengthofthemainriveris165.0km,withthewindingriverway,averagegradienttobe11‰,andthearea4199.0km2.Thedistancefromthedamis123.0km.水体富营养化专家讲座第78页StudyRegionThedistanceofJiuwangxi,Xiangxihe,PuzhuangheandZaxihefromthedamis20.0，32.0，34.0and42.0km，separately,withhighmountainsandgorges。XiangxiheandZaxihelieontheleftofChangjiangRiver,flowingfromnorthtosouth,aversely,JiuwanxiandPuzhuangheontherightofChangjiangRiver,fromsouthtonorth.XiangxiheisthebiggestbranchofthereservoirinHubei,originatedfromtheforestofShennongjia,importingtoChangjiangattheZiguitown.ThedistanceofbackwaterofXiangxiheismorethan40.0kmwiththelevelofreservoirtobe175m.水体富营养化专家讲座第79页Mechanismofalgaebloom(I)algalbloomnoinCJyesinXXFieldobservationVCJ＞VXXCriticalflowvelocityV＞VcriticalOperationOfTGRSluicingMechanismofalgaebloomQuestionSlowflowEnoughnutrientsProperEnv.bloomCriticalvelocityCriticalvelocityCriticalvelocity??????ExperimentsinLab.FieldObservationNumericalcalculation水体富营养化专家讲座第80页ExperimentsinLab.FiledObservationCriticalvelocityCriticalvelocity1.1m/s0.1m/sDensitycurrent…………Waterleveldailyfluctuation…………………………Mechanismofalgaebloom(I)水体富营养化专家讲座第81页Note:ItisdifficulttoacceleratetheflowvelocitythroughsluicingofTGRtocontrolalgaebloom;MaybeCriticalvelocitydoesn’texist,orotherparameterscanbeusedtoshowthedifferentcharacteristicsofflowinXXandCJ;Waterlevel,waterleveldailyfluctuation,etc.can?？Sluicingtoacceleratetheflow水体富营养化专家讲座第82页OriginationofalgaeMechanismofalgaebloom(II)Dailyverticalchangesofalgae

EquationofalgaebloomFiledObservationDensitycurrentWaterleveldailyfluctuationEuphoticMixingEuphoticWTdifferenceStabilitycoefficientWatertemperatureIrradianceundersurfaceEco-districtMechanismofalgaebloomCorrelationanalysis水体富营养化专家讲座第83页Mechanismofalgaebloom(II)Interchangesection交换区Transitionsection过渡区Residencesection滞留区Variationsection变动区leftleftright水体富营养化专家讲座第84页relativestratifieddensitycurrentinXXOne-dimensionalinCJMixingStratificationvariedwithspaceDestroylayerImpoundingMixinglayerEuphoticNutrientsAlgaebloomMechanismofalgaebloomYESZmix＞Zeu……algalbloomnoinCJyesinXXFieldobservationVCJ＞VXXCriticalflowvelocityV＞VcriticaldischargeMechanismofalgaebloomQuestionSlowflowEnoughnutrientsProperEnv.bloomOperationOfTGRNOMechanismofalgaebloom(II)水体富营养化专家讲座第85页OperationoftheTGRforalgaebloomcontrolNotes3.Densitycurrentinbrancheswillstrengthenmixing,destroystratification,andlesseneuphotic,whichwillleadtoZeu:Zmix<1,andcontroleutrophicationandalgaebloominashorttime.2.WiththeimpoundingofTGR,densitycurrentwilldropintobranchesfromCJ,especialthewaterleveldailyfluctuationistobe1.0-1.5m/d,thewaterrecycleledbydensitycurrentisobviousinbranches.1.TherangeofwaterlevelinTGRis30m,from145mto175m,whichisenoughtooperateforsomeenvironmentalandecologicalobjectivesprotection.？水体富营养化专家讲座第86页OperationprogramtomeetanemergenceNormalAdvantage:controlalgaebloominSpring,increaseelectricenergyproduction；Disadvantage:doharmtothechannelofdownstream.EcologicalNo.1Impoundinginashorttime,withWLrising4-10min2-5days,WLDFtobe1.5-2m.水体富营养化专家讲座第87页NormalOperationprogra