湖泊藻型富营养化控制技术理论及应用

湖泊藻型富营养化控制———技术、理论及应用王国祥1成小英2濮培民2(1:南京师范大学地理科学学院,南京210097;2:中国科学院南京地理与湖泊研究所,南京210008)提要湖泊富营养化防治走过了从控制营养盐、直接除藻,到生物调控、生态工程及生态恢复等艰难历程,各国为此投入了巨额资金,然而收效甚微,富营养化依然是全球性重大水环境问题.回顾和分析富营养化湖泊治理研究与实践的成功经验与失败教训,无疑将有助于采取更切实可行的技术有效控制湖泊富营养化.综观全球富营养化治理研究成果,不难看出,富营养化是一个典型的生态问题,生态问题只有用生态学方法解决.在全湖性富营养化难以快速根治的情况下,如何集中技术优势和有限财力,优先解决对人类生产生活影响较大的局部水域富营养化问题,逐步修复受损的湖泊生态系统、提高水体自净能力、改善水体环境质量并建立湖泊健康生态系统.关键词富营养化湖泊治理综述分类号P343.3富营养化已成为一个全球性的重大水环境问题,引起了广泛重视.早在20世纪初,湖泊水库富营养化的出现引起了欧美一些国家的关注,研究和防治随之展开.特别是最近40年来,随着全球水体富营养化问题的不断加剧,各国为控制富营养化进行了大量研究与实践.近20年来,我国对湖泊富营养化状况、产生原因进行了一系列研究与防治的实践,但是,富营养化仍未得到有效控制.最近几年,中央和地方在湖泊富营养化治理方面投入了不少资金,滇池耗资40亿元,太湖耗资100亿元,一些小型城市湖泊的治理动辄也是上亿元,但是几乎没有一个见到明显效果.富营养化藻型水体的显著特征是浮游植物大量发生,进而造成水质恶化、水体功能下降、水生生物死亡等灾难性后果,它不仅制约了湖泊资源的可利用性,而且直接影响人类的健康生存与社会经济的持续发展.“七五”以来,我国在江苏太湖、安徽巢湖、昆明滇池、武汉东湖开展了较为系统的湖泊富营养化研究,并取得了一系列研究成果.过去的几年间,我国对一些严重富营养化的湖泊(如玄武湖、西湖、滇池)采取截污、清淤挖泥、引水冲污等治理措施,从实际效果来看,对这些异常富营养化的湖泊,任何单一的措施,都难以控制富营养化藻类种群暴发,有时甚至还会导致藻类生物量增加、富营养化呈现加重的趋势.回顾和分析国内外富营养化治理研究与实践的成功经验与失败教训,无疑将有助于采取更切实可行的技术有效控制湖泊富营养化.1营养盐控制控制水体营养盐浓度是传统的富营养化防治措施,它基于限制因子原理,以实验室藻类生长瓶法测定结果为依据,对于外源性污染采取截污、污水改道、污水除磷,对于内源性污染采取了清淤挖泥、营养盐钝化、底层暴气、稀释冲刷、调节湖水氮磷比、覆盖底部沉积物及絮凝沉降等一系列措施.1.1以截污为代表的外源性营养盐及污染控制一些水体,特别是浅水湖泊,磷的负荷减少了75%～95%,但是湖水富营养化状态往往难见缓解.Rostherne湖截污后,水体的营养盐浓度虽然有明显降低,但是湖水中叶绿素(Chla)的浓度却未能降低[1].1975～1978年,芬兰Vesijarvi湖在削减外源污染(磷负荷削减了93%)、湖水中磷由0.15mg/L降到0.05mg/L之后,蓝藻水华依然肆虐了十多年[2];荷兰的Loosdrecht湖群自1984年后,磷的输入降到历史收稿日期:2001-09-20;收到修改稿日期:2002-03-10.王国祥,男,1959年生,博士,教授.第14卷第3期湖泊科学Vol.14,No.32002年9月JOURNALOFLAKESCIENCESSep.,2002最低水平,但其富营养化程度却未见缓解[3].美国Moses湖自1977年起每年4～9月引入低营养盐的水冲刷,引水速率为8.2m3/s,每年冲刷183d,全湖的平均冲刷率为0.46%,个别湖区达5.8%,此外还采取了截污、覆盖底泥等措施,结果显示,自1978年起,除1985年出现“水华”,Chla急剧上升外,其余年份湖水TP和Chla一直在较低水平波动,湖水透明度由0.8m提高到1.0～1.8m;但是,与引水前相比,藻类组成却没有变化[4],这就为在适宜条件下藻类再次暴发埋下了隐患,导致了1985年“水华”暴发.德国为控制面积为476km2的康斯坦茨湖磷的输入,花费了65亿马克,历时15年时间,才初步显示出水质改善的迹象[5].日本琵琶湖的综合开发计划(1972～1997),25年间投资15248亿日元(约合人民币1000多亿元),主要用于工业及城乡污水处理等;1986年又制定了琵琶湖水质保护规划,但是,到1997年,琵琶湖的富营养化仍未能得到有效控制[6],藻类水华仍时有发生.南京玄武湖是一个严重的富营养化小型浅水湖泊,从1990年开始截污,但截污后,湖区水质改善进程十分缓慢,死鱼事故依旧频频发生,富营养化藻类生物量和种类组成亦未见明显变化