生物操纵方法调控湖泊富营养化研究进展

随着流域资源的不合理利用与农业面源污染的持续加剧,我国湖泊富营养化已呈现出日益严重趋势,由此引起湖泊生物多样性下降、生态系统退化等一系列生态环境问题．文中简要概述了湖泊富营养化的现状、发生机理及其危害,详细论述了利用生物方法调控湖泊富营养化的研究进展．具体包括种植水生维管束植物、生物浮床技术、微生物净化技术、生物链调控技术等,并对各种方法的适用性、经济性、限制条件进行评价．着重介绍了通过构建具有削盐、控藻、碎屑功能的复合生物链,来调控湖泊富营养化水平,分析了藻类、水生维管束植物、浮游动物、鱼类之间的相互关系及其在维持湖泊生态平衡中的作用．另外,对目前湖泊富营养化治理过程中存在的问题及今后发展趋势进行了分析与展望．     

富营养化治理应放宽控氮、集中控磷

传统上普遍认为,湖泊富营养化及蓝藻水华治理需要严格控制氮的排放．国际上最新研究否定了这一观点．文中首先通过分析指出传统控氮观念的科学基础并不可靠,其中氮磷比假说只是一种臆断,而封闭瓶营养添加实验未能模拟自然固氮过程．然后介绍在长江流域40多个湖泊多年比较研究的最新成果：无论总氮浓度是高还是低,总磷浓度都是限制浮游藻类生长的最重要因素,藻类总量决定于总磷而不是总氮,从而证明在野外条件下控氮不能减少藻类总量．研究结果得到北美长期全湖实验的证实．这两个研究点面结合,共同阐明了“减氮不能控制藻类总量、反而诱发固氮蓝藻水华”这一普适规律．从氮磷循环特点来看,这一结论也是必然的．进而从多方面论证指出：富营养化治理无需控氮、只需控磷,除非氮浓度过高对人类和生物造成直接毒害．最后提出了关于放宽或取消氮控制及湖泊富营养化治理的具体建议．     

基于地表水环境质量标准的富营养化评价方法

目前富营养化评价方法众多。但各评价方法之间缺乏可比性,不利于湖泊富营养化的有效管理和治理。在对现有湖泊富营养化的评价方法进行分析、评价的基础上,提出了适合我国国情的基于GB3838--2002《地表水环境质量标准》的湖泊畜营养化评价方法。该方法是将水质评价和主要富营养化因子评价相结合的综合的富营养化评价方法,在巢湖西半湖等合肥市湖、库富营养化评价中应用表明：该方法不仅可以对不同湖、库的富营养化状况进行比较,而且可以对同一湖泊富营养化的时空变化进行分析,有利于对湖泊富营养化程度做出客观、合理的判断,进一步探讨湖泊富营养化成因．为治理富营养化提供全面、科学的决策依据。     

湖泊主要生态因子及富营养化治理研究展望

湖泊是一个开放的生态系统,其内部各种生态因子彼此交织在一起构成网状生态结构,由系统的能量流和物质循环引起的水质动态变化也是自然因素和人类活动综合作用的结果,而人类活动更为突出.湖泊面积减少,营养化程度日趋严重,引发一系列生态环境问题.为此综述了湖泊水域主要生态因子的研究进展,并在总结藻型湖泊与草型湖泊的主要区别以及主流的富营养化治理方法的同时介绍了一种富营养化治理的新方略--能效渔业,以期为更好的开发利用湖泊以及湖泊富营养化防治提供理论依据.     

湖泊富营养化问题及其防治浅议

富营养化的防治是水污染治理中十分棘手而又代价昂贵的困难问题,针对我国很多湖泊已呈现轻度富营养化问题,必须及时采取有效措施,治理富营养化,做到科学合理。本文正是在这一背景下系统针对性的分析了产生湖泊富营养化的原因,并提出了相关防治对策。     

富营养化湖泊中沉积物原位治理技术进展

回顾了各种化学、物理和生物的原位治理技术,简要介绍了一种新的生物膜合成载体.在户外实验中,富营养的沉积物促进了毒藻的生长,而新合成的生物膜载体的布设可以阻碍藻类的生长.当应用这种新的合成载体来改善富营养化湖泊水质时,沉积物中P的形态也向有利于水质改善的方向变化.     

我国科学家关于湖泊水华治理的研究取得重要进展

在国家科技部和国家自然科学基金委员会的资助下，中国科学院生态环境研究中心潘纲研究员经过多年的努力，在湖泊富营养化治理方面取得重要进展．最近其代表性成果以3篇系列论文的形式发表于Environmental Pollution，并被国际环境领域的著名期刊Environmental Science＆Technology在Technology News专栏以“Quick，cheap method for algae removal”为题做了重点介绍．ES＆T评价认为“这是一种快速、廉价清除藻华的方法，特别适合于淡水有毒藻华的应急清除，而且可提供一个永久性修复遭受藻华危害的湖泊并恢复其生态的长期战略”．     

三种高等水生植物对铜绿微囊藻生长的影响

蓝藻水华是一个重要的湖泊环境问题,尤其是微囊藻(Microcystis)水华最为严重,被称为湖泊癌症。因此,如何控制微囊藻的生长一直是湖泊富营养化研究中的重要课题。近年来,利用水生植物控制水体富营养化已受到国内外的广泛重视,有关高等水生植物对藻类的相生相克作用研究也有一些报     

内源性营养盐调控湖泊藻类生长机制研究

在外源污染得到控制后,最能影响富营养化水体中藻类生长的是内源性营养盐。研究不同富营养化湖泊中内源性营养盐的不同比例对藻类生长机制的影响,能为解决湖泊内源性污染提供理论依据。通过室内模拟的方法,根据藻类的经验分子式,确定以磷为限制因子时的N∶P=7.2∶0.4和以氮为限制因子时的N∶P=4.6∶1来调控上覆水中的营养盐比例,进行试验。实验结果显示:温度对富营养化湖泊中藻类生长影响程度很大;内源性营养盐对富营养化湖泊的影响程度依次是:重度富营养化湖泊中度富营养化湖泊中营养化湖泊,磷作为限制因子比氮更能有效抑制湖泊藻类生长。     

富营养化治理应放宽控氮、集中控磷

传统上普遍认为,湖泊富营养化及蓝藻水华治理需要严格控制氮的排放.国际上最新研究否定了这一观点.文中首先通过分析指出传统控氮观念的科学基础并不可靠,其中氮磷比假说只是一种臆断,而封闭瓶营养添加实验未能模拟自然固氮过程.然后介绍在长江流域40多个湖泊多年比较研究的最新成果:无论总氮浓度是高还是低,总磷浓度都是限制浮游藻类生长的最重要因素,藻类总量决定于总磷而不是总氮,从而证明在野外条件下控氮不能减少藻类总量.研究结果得到北美长期全湖实验的证实.这两个研究点面结合,共同阐明了"减氮不能控制藻类总量、反而诱发固氮蓝藻水华"这一普适规律.从氮磷循环特点来看,这一结论也是必然的.进而从多方面论证指出:富营养化治理无需控氮、只需控磷,除非氮浓度过高对人类和生物造成直接毒害.最后提出了关于放宽或取消氮控制及湖泊富营养化治理的具体建议.     

长江流域重点湖泊的富营养化及防治

 近几十年,湖泊富营养化问题严峻,限制了流域社会经济可持续发展。为实施长江大保护,修复长江生态环境,推动长江经济带可持续发展,沿程湖泊富营养化问题亟需解决。本文以长江水系沿程6个重点湖泊为对象,探讨其富营养化历史演变特征、成因及控制对策。结果表明,长江流域6个主要湖泊的富营养化指数在近几年基本呈逐渐降低趋势,富营养化程度得到进一步改善。富营养化成因复杂,外源输入与内源释放是其主要原因,湖泊形态与水文条件也起了辅助作用：6个湖泊都是浅水湖泊,且多为封闭或半封闭状态,利于营养物质积累与藻类生长。对于外源中工业和生活源输入,其控制措施相对成熟,通过扩建污水处理厂、提高污水处理率及完善配套管网建设等措施,可大大减少入湖营养物含量;而外源中的面源污染则需通过种植结构调整、平衡施肥、生态工程（湿地、塘等）防治。对于内源释放,其治理过程相对复杂,目前主要有底泥疏浚、沉积物氧化、化学沉淀、底泥覆盖、微生物制剂、生物浮床等多种物理化学生物方法。但不同湖泊因其物理化学条件差异,适用方法也不同,故各湖采取的内源控制技术有待进一步论证。控制湖泊内外源营养盐输入的同时,进行流域生态修复并保障治理与管理并重,才能确保湖泊富营养化治理的长期有效性。     

Mechanism and control of lake eutrophication

China is rich in lakes. The total lake area is 91000 km2 in which approximately one third, namely 27000 km2, is the fresh water lake[1]. In these fresh water lakes, about 16558 km2 (accounting for 60% of total fresh water lake area) is located in the midd…     

Lake eutrophication and its ecosystem response

China is a country with many lakes, about one-third of which are freshwater mainly distributed in the middle and lower reaches of the Yangtze River. Currently most of the lakes are mesotrophic or eutrophic. Lake eutrophication has become one of the major ecological and environmental problems faced by lakes in China and can lead to a series of abnormal ecosystem responses, including extinction of submerged plants, frequent occurrence of cyanobacterial blooms, increased microbial biomass and productivity, decreased biodiversity, accelerated cycles, and a change in the efficient use of nutrients. With development of eutrophication, the whole lake ecosystem suffers decreased biodiversity, simplification of biotic community structure, instability of the ecosystem, and ultimately the clear-water, macrophyte-dominated ecosystem gradually shifts to a turbid-water, algae-dominated ecosystem. This ecosystem succession mechanism is speculated to be caused by different nutrient utilization efficiencies of macrophytes and phytoplankton. The ultimate ecosystem succession trend of seriously eutrophic lakes is that a phytoplankton-dominated autotrophic lake shifts to a heterotrophic lake dominated by micro-organisms, protozoans.     

洪泽湖淮河入湖河口区群落间营养元素分布特征

洪泽湖是淮河中游的河道型大型水库，是淮河上游污染的“汇”。笔者研究营养元素在洪泽湖淮河入湖河口区不同群落间的分布差异，探讨营养元素在群落间的转移机制，为湖泊水体富营养化的防治提供依据。     

灰色关联度模型对相思湖治理的应用

以相思湖为研究对象,运用灰色关联度模型对其进行了湖泊富营养化的评价.实例分析表明,该方法计算简便,评价结果合理、可靠;同时分析了湖泊富营养化的现状、危害、产生的原因,提出了防治对策,为相思湖的富营养化防治提供科学依据.     

岳阳市南湖水体富营养化趋势研究

本文监测了湖南岳阳市南湖水体富营养化指标和纳污状况,分析了南湖水体富营养化趋势,探讨了人工水产养殖对南湖水体富营养化的影响.研究结果表明南湖已处于富营养化的边缘.     

灰色关联度模型对相思湖治理的应用

以相思湖为研究对象，运用灰色关联度模型对其进行了湖泊富营养化的评价．实例分析表明，该方法计算简便，评价结果合理、可靠；同时分析了湖泊富营养化的现状、危害、产生的原因，提出了防治对策。为相思湖的富营养化防治提供科学依据．     

中国湖泊渔业与富营养化的关系

分析了湖泊中不同养殖鱼类对水体富营养化的影响,认为以“四大家鱼”为主体放养鱼种的中国湖泊养殖模式,加强了湖泊的富营养化。根据国情,大型水生植物收获法应是中国湖泊富营养化治理的最佳途径。     

内源污染对湖泊富营养化的作用及对策

富营养化是中国湖泊的重大环境问题.造成水体富营养化的污染来源可分为外源和内源.当湖泊的外源受到控制以后,由于沉积物中营养盐内负荷的存在和释放,湖泊仍然可以发生富营养化.这时,沉积物中的营养盐就成为湖泊富营养化的主导因子.文章主要就内源污染对富营养化的作用进行分析,并提出初步对策.     

Mitigation of lake eutrophication: Loosen nitrogen control and focus on phosphorus abatement

Traditionally, nitrogen control is generally considered an important component of reducing lake eutrophication and cyanobacteria blooms. However, this viewpoint is refuted recently by researchers in China and North America. In the present paper, the traditional viewpoint of nitrogen control is pointed out to lack a scientific basis: the N/P hypothesis is just a subjective assumption; bottle bioassay experiments fail to simulate the natural process of nitrogen fixation. Our multi-year comparative research in more than 40 Yangtze lakes indicates that phosphorus is the key factor determining phytoplankton growth regardless of nitrogen concentrations and that total phytoplankton biomass is determined by total phosphorus and not by total nitrogen concentrations. These results imply that, in the field, nitrogen control will not decrease phytoplankton biomass. This finding is supported by a long-term whole-lake experiment from North America. These outcomes can be generalized in terms that a reduction in nitrogen loading may not decrease the biomass of total phytoplankton as it can stimulate blooms of nitrogen-fixing cyanobacteria. To mitigate eutrophication, it is not nitrogen but phosphorus that should be reduced, unless nitrogen concentrations are too high to induce direct toxic impacts on human beings or other organisms. Finally, details are provided on how to reduce controls on nitrogen and how to mitigate eutrophication.