长沙湖泊富营养化成因、治理的调研与分析
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摘 要 城市湖泊与现代人类生活和生产之间关联紧密，水体质量易受不同程度的污染和破坏。城市湖泊富营养化是一种常见现象，其成因包括自然因素和人为因素，本文以中南地区长沙湖泊为具体对象，从水体指标参数、富营养等级等方面进行调研分析，论述了污染源管控等治理策略，以及生态修复和除藻等技术手段。
关键词 城市湖泊 富营养化 湖泊治理 除藻
中图分类号：X524 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2015.11.089
Research and Analysis of Changsha
Eutrophication Causes and Governance
LI Xinran
（Yali High School， Changsha， Hu'nan 410021）
Abstract Urban lakes and modern human life and production are closely associated， water quality susceptible to different degrees of pollution and destruction. City eutrophication is a common phenomenon， its causes both natural factors and human factors， this article South Africa Changsha lakes concrete objects， conduct research and analysis from the water indicator parameters， eutrophic grade， etc.， discusses the sources of pollution controls and other governance strategies， and techniques of ecological restoration and algae.
Key words urban lake; eutrophication; lake management; algae
0 引言
由于社会经济快速发展和治理措施的相对滞后，我国湖泊尤其是南方城市湖泊的富营养化问题日趋严重。湖泊富营养化是指氮、磷等营养物质大量进入湖泊等缓流水体，导致藻类及其它浮游生物大量繁殖，水体溶解氧和透明度减低，造成水质恶化滋生“水华”，严重时出现鱼类等水生生物大量死亡的现象。既破坏城市湖泊生态系统，又对饮水、灌溉、水产养殖、水上运输等带来大的损失。因此，对城市湖泊富营养化的成因和治理措施的研究日益引起关注。图1为城市湖泊富营养化的成因、治理及其影响之间的关系图。
图1 城市湖泊水体质量影响因素及其关联关系图
1 城市湖泊富营养化成因与影响
城市湖泊富营养化的成因有自然因素和人为因素两种。其中人为因素的作用日益突出，水质恶化对生态系统和人类生产所产生的负影响日趋严重。
1.1 自然因素
自然因素包括湖泊形态、地理位置、气象气候以及水动力条件等。
城市湖泊的水深普遍较浅，长沙地区的年嘉湖、洋湖垸等大面积水体平均水深约两米左右，且水缓特征。中南大部分地区气候温和，光照充足，雨热同期，长沙素有“火炉”之称，水温较高。湖南丘陵地带多为弱酸性红土壤，经河流、雨水冲刷搬运，将富含氮、磷等营养物质大量带入湖泊。浮游蓝藻类一般都是喜温性的，溶解氧也是藻类繁殖的一个重要条件，水动力条件能直接作用于水华藻类细胞，影响其生长繁殖与种间竞争，同时改变水体环境及营养盐的状况，酸碱度对湖泊生态的初级生产力有相当显著的影响。
1.2 人为因素
城市湖泊水体富营养的外部污染源可分为点源、线源和面源。
点源指城镇生活污水、企业生产污水等集中固定的污染源，目前已受到环保部门和人士的重点关注，较易于控制。线源指雨水将地表营养物质冲洗带入湖泊水体，如城市餐厨垃圾等已成为湖泊周边的主要污染因素。面源包括大气中N、P经大气降尘或雨水进入水体，游客直接投喂和丢弃到水体的食物和垃圾，另外雾霾等加剧该类因素的影响。
另外，长期沉淀在地表水体底部的污泥，源源不断地向水体释放营养物质，是不容忽视的内部污染源之一。
1.3 富营养化影响
城市湖泊水体富营养化的影响从水源水质到生态系统再到人类生活，呈现多支链状的作用特征。
富营养化导致藻类异常增殖，分泌大量生物毒素，威胁水生生物生存，进而造成大型水生植物群落减少，对人体健康也构成威胁。富营养化使水体透明度降低，影响水中植物光合作用，降低水中溶解氧，造成鱼类死亡。富营养化水体增加净水厂成本，水体中硝酸盐和亚硝酸盐使人中毒致病。湖泊富营养化会对渔业等生物资源和风景湖泊等旅游资源的开发利用产生不利影响。水体富营养化加速水体淤积，降低江河湖泊蓄水能力，导致洪涝灾害。
2 城市湖泊富营养化治理方法
受气候异常变化和城市化建设的快速发展的影响，长沙地区城市湖泊近年来多次出现水华现象，水体富营养化程度严重（参见我国湖泊营养化评价标准），如表1所示，居民区周边景观湖泊尤为严重，耗费了大量的人力财力用于水体营养化治理。
城市湖泊水体富营养化治理方法有物理、化学、生物和水力等，主要从控制水体营养盐类、除藻等方面着手。
2.1 水体盐类控制
水体盐类控制湖泊是改善湖泊富营养化程度的根本之一，可采用控源和生态修复两种方法。
控源是控制流入湖泊的营养物质或减少湖泊底部污泥向水体释放污染物。截污、污水改道、污水除磷等手段可用于控制外源性污染物，而清淤挖泥、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手段，可用于应对内源性污染物。但是，上述手段往往涉及城市规划和市政建设，环节繁杂、成本偏高，只能局限于点源控制如工厂排污、生活排污等等，此外，水体营养物质如雨水冲刷或大气降尘等难以控制。
生态修复是指通过湖泊各种水生植物的恢复能力，有效地降低沉积物悬浮和内源污染释放。针对中南地区的亚热带季风性气候，凤眼莲可去除NH4-N、NO3-N、COD、TN等物质;水浮莲可去除BOD5等物质;芦苇、狭叶香蒲、菱等高等水生植物对水中氮、磷都有富集能力;萝卜螺可直接吸收溶解的营养物及有机碎屑，又可吃掉大量藻类;风车草、菖蒲、富贵竹三种植物可吸收NH4-N、氮、磷等物质，同时三种植物对真实色度有一定的去除效果。生态方法的成本低、效果明显、副作用较小、不产生二次污染，可行性较好。
2.2 除藻
除藻技术有机械除藻、化学除藻、微生物控藻、电化学除藻、植物抑藻、黏土除藻、人工湿地、遮光除藻等除藻方式，其中，机械类除藻成本较高，化学类除藻会破坏生态系统，引发二次污染等缺点。超声波除藻利用超声波的生物效应、触变效应抑制藻类生长，不破坏生态系统、无二次污染，易于实现自动化操作，已引起广泛的重视和发展。
3 总结与展望
城市湖泊富营养化破坏生态系统，影响生活用水、水产养殖等，造成环境和经济上的损失。本文选择长沙湖泊作为中南地区城市湖泊的考察对象，分析城市湖泊富营养化的产生原因和影响，以成本低、效率高、副作用小为目标，介绍了生态修复、超声波除藻等先进的湖泊富营养化治理方法，调研分析表明，及时采取控源、除藻等预防和治理措施，由被动治理变为主动预防，是从根本减少城市湖泊富营养化的唯一途径。
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