巢湖富营养化危害及控制对策

来源：乌哈旅游

第22卷

1999年10月

合肥工业大学学报(自然科学版)

JOURNALOFHEFEIUNIVERSITYOFTECHNOLOGY

.22№S1VolOct.1999

巢湖富营养化危害及控制对策陈　慧1,　王　进2(1.合肥工业大学土木建筑工程学院,安徽合肥　230009;2.安徽省计量测试研究所,安徽合肥　230022)

摘　要:巢湖为中国五大淡水湖之一,具有防洪、灌溉、航运、给水、渔业、旅游等多种功能。由于水质污染,巢湖正面临富营养化危害,湖泊衰亡过程正在加速。文章针对巢湖富营养化的现状和成因进行分析,从水生生态环境,环境水文学及合理利用藻类的角度,探讨了减缓富营养化的途径。关键词:湖泊;富营养化;控制

中图分类号:X524　　　文献标识码:A　　　文章编号:100325060(1999)S120063204α

Endangermentandcontrolstrategyof

eutrophicationofLakeChaohu

CHENHui,　WANGJin

(1.SchoolofCivilEngineering,HefeiUniversityofTechnology,Hefei230009,China;2.AnhuiInstituteofMetrologyandMeasure,Hefei230022,China)

Abstract:LakeChaohuisoneofthefivelargestfreshlakesinChinawithfunctionsoffloodcontrol,irrigation,transportation,watersupply,fisheryandtourism.Becauseofwaterqualitypollution,LakeChaohuisconfrontedwitheutrophicationendangerment,whichresultsinaspeed2upprocessoftheLakewithering.

Inthepaper,thepresentconditionsandformationcauseofeutrophicationofthe

Thewayofreducingeutrophicationisstudiedinviewofaquaticecological

Lakeareanalysed.

environment,hydrologyofenvironmentandrationalexploitationofalgae.Keywords:lake;eutrophication;control

巢湖属中国五大淡水湖之一。该流域位于安徽省中部江淮之间丘陵地带,面积达13130km2,流域

内共有33条河流汇入湖中,水量丰沛,但年际年内分配不均。平均湖容约为1.7×109m3。

巢湖不仅可灌溉周围4×105ha农田,而且是合肥市及沿湖城市的主要饮用水水源,同时也是湖边城市通江入海的主要通道。

然而近40年来,巢湖流域人口剧增,森林锐减,水土流失严重,大量泥沙带入湖中淤积。据考证古巢湖面积约为2000km2,而今巢湖面积仅为760km2。由于每年接纳周边城市排入的工业废水及生活污

收稿日期:1999208216;修改日期:1999208227

作者简介:陈　慧(1957-),女,硕士,合肥工业大学讲师.

　　　　　合肥工业大学学报(自然科学版)　　　　　　1999年第22卷(S1)

水造成湖泊水质污染,水质下降,影响并制约了周边城市的经济发展。

1　巢湖富营养化及危害

1.1　湖泊富营养化现象

富营养化是湖泊分类与演化的概念,是水体衰老的一种表现。在光照和环境条件适宜情况下,水中富含氮素和磷酸盐营养物质可促使水体中藻类过度生长。藻类死亡后,又促使分解藻类的异养微生物大量繁殖,水体溶解氧减少,甚至被耗尽,造成水质恶化,水生生态结构被破坏。这就是水体富营养化现象。过量的植物性营养元素氮、磷排入水体会加速水体富营养化过程。1.2　巢湖富营养化成因的分析巢湖富营养化有以下几方面成因:(1)工业废水及生活污水的污染。巢湖每年接纳工业废水及生活污水约1.8×108t。其中97%以上

[2]

的污水未经处理直接排入湖内。据资料统计,每年入湖总氮量达18368t,总磷1050t。湖水中总氮、

[3]

总磷年平均浓度分别为2.30mg󰃗L和0.204mg󰃗L,这两项指标在我国五大淡水湖中分别居第一位和第二位。氮、磷元素的增加,使藻类异常增殖。1984年巢湖85.7%观测点为富营养水平。1987～1988年全湖4个观测点都已达到富营养化水平。合肥第四自来水厂距湖岸边1.5km和3.0km取水口处,采湖水样分析表明,1.5km取水口附近水域水质属富至重营养状态;3.0km处水质属富至中富营养状

态。该饮用水源区水质富营养化指标,几乎全部超标,见表1所列。

表1　1995年饮用水源区水质富营养化指标

(mg·L-1)非离子氨󰃗

(mg·L-1)总磷󰃗

0.32<0.100.223.20

(mg·L-1)凯氏氮󰃗

6.00<1.005.006.00

(mg·L-1)COD󰃗

29.60<15.0014.601.90

(mg·L-1)DO󰃗

5.25

平均值标准值超标值超标倍数

0.1

≤0.02

0.085.00

≥5.00

0.251.05

(2)非点源的污染。农田施用化肥、农药及水土流失将氮、磷元素通过地表径流带入湖泊。一般施入

农田氮肥只有部分被农作物吸收,而未被吸收的氮可达50%,甚至达80%。过量而不合理地施用化肥

是增加巢湖氮、磷负荷的重要原因,根据统计资料巢湖流域化肥施用量每年约为5×105t,并呈逐年增长的趋势,每年化肥流失量为2.0×105～2.5×105t。该流域各县市磷肥用量高达379.5kg󰃗ha,是美国同期磷肥施用量的84.3倍。合理地施用化肥及农药不仅可降低农产品成本,也是减少氮、磷元素流失的有效途径。

水土流失是巢湖氮、磷污染的又一条途径。由于不合理的农业耕作方式,造成土壤结构的破坏,水土流失严重,每年由于水土流失带入湖中的悬移质淤积量达106t以上。土壤普查资料表明,全省土壤平均含氮量为0.06%,含磷量0.001%,含有机质1%。据估算每年由于悬移质带入湖中的氮约为600t、磷10t、有机质10000t。

合成洗涤剂及某些工业用水添加剂聚磷酸盐是巢湖中重要的磷源途径。合成洗涤剂中含10%～20%P2O5,及三聚磷酸钠(Na2P3O10)。由于洗衣机的普及,合成洗涤剂消费量逐年增加。因此,巢湖流域地区应推广采用无磷或低磷洗涤剂产品,这是减少巢湖磷污染的又一条途径之一。

(3)湖盆浅,水量交换少。巢湖属浅水型半封闭水体,光热资源丰富,平均水深在2～3m左右,透光

1)章　琪.巢湖源水污染现状及其对策,1999.

[1]

　　　　　　　　　　　　陈　慧等:巢湖富营养化危害及控制对策65

性好,温度上升快,有利于藻类的生长。巢湖建闸后,水量交换减少,加速富营养化进程。据裕溪河多年流量观测资料表明,巢湖建闸前流域多年平均径流量为3.03×109m3,长江入湖交换水量多年平均为1.36×109m3,其比值为1∶0.45。1954年大水,该流域径流量高达7.8×109m3,江湖交换水量达3.7×109m3,比值1∶0.47。建闸后,流域多年平均径流量为3.49×109m3,江湖交换水量多年平均1.6×108

1969年径流量与1954年径流量相同,但江湖交换水量仅为3×108m3,其比值为m,其比值为1∶0.05。

1∶0.04。由此可见,巢湖建闸后,江湖水量交换少,水力冲刷系数小,磷滞留时间长,造成氮、磷在湖中积

累,加速了富营养化进程。

1.3巢湖富营养化的危害

巢湖富营养化,藻类过度生长。水体色度增加,透明度下降,并产生霉味和臭味。当藻类死亡经放线菌及异养细菌分解时,水体将散发更浓烈的腥臭。藻类在生长繁殖中分泌、释放有毒有害物质,不仅危害动物,而且对人类健康产生严重影响。现已发现蓝藻中微囊藻(Microcysitis)、鱼腥藻属(Anabaena)等过度繁殖时排出毒素进入供水中使人体、家畜出现胃肠炎等疾病。

以巢湖为水源的自来水厂,高藻期的高色度、高浊度、重异味的恶劣水质给水厂制水带来一系列问题,不仅增加水处理技术难度,影响水厂产水率,而且加大制水费用,严重时迫使水厂停产。

富营养化水体破坏了湖泊的生态平衡。巢湖水体以蓝藻为主,不利于鱼类生长。其原因:(1)有些种类蓝藻含胶质膜或有毒,不适于作鱼的饵料;(2)藻类大量繁殖,将导致分解藻体的异养微生物的繁殖加速,使水中溶解氧(DO)含量减少。巢湖水质5～8月份藻类密集区水域中DO常小于4mg󰃗L。当DO<4mg󰃗L,鱼类则难以生存,湖泊中水生生物食物链断裂,加速水质恶化。

2　巢湖富营养化控制对策

2.1　限制污水及氮、磷排入

巢湖的水质富营养化,实质上是巢湖水体生态系统受污染造成的。生态系统在尚未受到污染情况下,系统内生物群体种类多,而每个种的个体数少,各种群之间保持较为稳定的关系。生态系统受污染后,群体中种群数逐渐减少,存活的个别种的个体数将增加。富营养化水体中,种群生态结构破坏,群体种类明显减少,而藻类和异养菌个体数剧增,这就导致水质恶化,使水的使用价值降低。

富营养化湖中藻类生长的限制因素是氮和磷。水体中氮、磷增加是藻类过度生长的主要原因。从藻类对氮、磷需求关系分析,生产力受磷的限制更为显著。这是由于某些蓝藻具有生物固氮作用,即水体在缺氮条件下,只要存在充足的磷,某些固氮蓝藻可通过吸收空气中的分子态氮,并转化为有机氮固定在细胞中。据估计,在一些湖泊中,固氮微生物从大气中固定的氮量,可达需氮量的50%。

巢湖属浅水型水体,光照充足。除冬季硅藻在群落中占微弱优势外,其余各季均以蓝藻数量占优势,生物固氮作用活跃。因此,巢湖水体控制富营养化必须优先控制磷的排入,降低磷的水平,才能有效控制富营养化进程,降低湖泊衰亡速度。2.2　合理调控水量,减轻污染

湖泊生态系统优劣与水量多寡和径流状况有关。我国五大淡水湖中,鄱阳湖、洞庭湖与洪泽湖的流量大,污染较轻;而太湖与巢湖由于流量较小,则污染重,并已发展为富营养化。要促进巢湖生态系统良性循环,应合理调控水量,保持湖中一定流量。当流量过小,引外水补充;流量过大,迅速外排。在长江北

岸凤凰颈建立大型电力排灌站,设计引江流量300m3󰃗s,每年抽引江水9.5×10m入巢湖,在巢湖西北岸的丙子埠引巢湖水250m3󰃗s经瓦埠湖入淮河,这就是未来的江淮运河工程。经调控后,巢湖原污径比3.7%,可降至为1.2%。水质可达地面水三类标准。利用水量调控也可降低湖中磷的浓度,而缓解富营养化速度。

[1]

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根据Liebig最大因子定律,磷是主要限制因子。由狄龙(Dillon)磷浓度预测模型

C=L(1-R)󰃗Ze

式中　C——湖水总磷浓度,mg󰃗L

(m2󰃖a)L——磷的年度面积负荷,g󰃗

R——滞留系数Z——湖水平均深度,m

e——水力冲刷系数,e=年出湖水量󰃗湖容积

由上式可知,当增大水力冲刷系数(e),即由长江引水入湖,增加水量交换次数,磷浓度可相应减

小。调控前,湖水中磷浓度为0.204mg󰃗L,调控后下降为0.02mg󰃗L。湖泊营养水平由富营养化降低为中营养水平。水量调控效果列于表2。表2　巢湖水量调控效果对比表污径比󰃗%

调控前调控后

3.71.2

(mg·L-1)磷浓度󰃗

0.2040.02

营养水平富营养中营养

2.3　利用蓝藻,化害为利

巢湖在6～10月份为藻类繁殖增长旺盛期,当风力小于4级,湖面便出现厚厚的湖靛。蓝藻的覆盖

厚度可达1～5cm。

蓝藻是一种宝贵的自然资源,其蛋白质含量高达38%～47%,并含有高等动物所必需的某些氨基酸及维生素。日本等国正研究利用蓝藻,加工成饲料,并提炼制造维生素及营养添加剂。

巢湖中藻类以蓝藻为主,每年若从湖中获取5000t藻类(干重),即相当于从湖中提取525t氮和62t磷。可见,合理开发利用巢湖藻类,不仅有一定经济价值,还能减少水体中氮、磷及有机物的含量,减缓富营养化速度。

3　结束语

巢湖富营养化主要限制因子是磷元素。水量调控增加水力冲刷系数是恢复巢湖生态平衡,降低氮、磷浓度,减缓富营养化的经济可行的方法。开发利用藻类,不仅将湖中污染物质以藻类形式提取出来,降低湖水中污染物浓度,同时也是合理利用自然资源,为人类造福的一项有意义的工作。

[参　考　文　献]

[1]　郑兴灿,李亚新.污水除磷脱氮技术[M].北京:中国建筑工业出版社,1998.[2]　屠清瑛.巢湖富营养化研究[M].北京:中国科学技术出版社,1990.[3]　金相灿,刘洪亮.中国湖泊富营养化[M].北京:中国环境科学出版社,1990.

[4]　.OptimizationoftheecologicalsystemofLakeChaohu[M],JEH,USA,1994.WangDaqi

[5]　王大齐.引江济巢工程的生态环境影响对策研究[A].中国生态学会.生态研究进展[C].北京:中国科学技术出版社,1991.308～309.

(责任编辑　朱中稳)

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