太湖流域富营养化控制机理的研究.pdfVIP

太湖流域富营养化控制机理研究 1,2 1,2 1,2 崔广柏 ，陈星 ，余钟波 1 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，南京（210098 ） 2 河海大学水资源环境学院，南京（210098 ） E-mail: gbcui@ 摘 要：近年来，随着点源污染物控制和治理技术的不断走向成熟，非点源的研究受到越来越 多的关注。太湖流域人口密集、社会经济发展程度较高，流域水资源量已远远不能满足用水需 求。近20 年来，严重的流域水质型缺水已成为制约流域经济社会可持续发展的瓶颈。本研究将 太湖流域复杂的生态系统细分为三个具有内在联系的子系统：陆域、河网和湖体，结合室内外 实验和数值研究方法，主要有四个方面的研究内容：（1 ）流域非点源营养物质在水—土界面的 迁移及量化研究；（2 ）太湖流域河网水体污染物累计和迁移规律研究；（3 ）太湖污染物累计和 迁移规律研究；（4 ）太湖流域污染物负荷承载力与污染控制原理研究。建立了太湖流域非点源 污染物质在水—土界面输送通量响应关系，进一步揭示了藻类暴发机制，提出了利用人工湿地 和水利工程调控改善水环境的原理。在研究中，还提出了流域控制与区域控制相结合的环境治 理新思路，以区域治理为其目标，最终达到全流域的治理目标，取得了明显的效果。 关键词：太湖流域，非点源污染，富营养化，控制机理 中图分类号：X5 1. 引言 太湖流域人口稠密，城市化进程快，农业开发历史悠久，是我国经济最发达的地区之一， 同时也是我国富营养化水体分布的主要地区。受流域工业污染源、城镇生活污染源、农村生活 污染源、农业非点源及其它污染源排放影响，河网水污染和湖泊富营养化状况日趋严重，对社 会、经济的负面影响也日益增加，影响工农业、渔业、第三产业的发展以及饮用水安全，造成 巨额经济损失。水体富营养化造成藻类的过度生长，这些藻类还会产生对其他有机体有害的化 学物质，对生态健康和人类健康有着极大的威胁[1] 。 国内外对富营养化的发生机理和控制原理都做了大量的研究探索，主要有两个研究热点。 一是研究流域非点源污染物的产生和输出机理，自20 世纪70 年代以来，国外相继开发了许多 非点源污染模型，如CREAMS、EPIC 、ANSWERS 、AGNPS 、SWAT 等。现如今国外的非点源 污染模型已由简单的统计模型发展到基于物理基础的机理性模型、由输出次暴雨总产流产污量 发展到分析产流产污随时间的连续过程、由集总模型发展为分布式模型，并强调研究成果的普 遍适用性和实际应用价值。自20 世纪80 年代，我国也逐渐认识到非点源污染的危害性并开始 了非点源污染的研究和控制工作，但针对产流与产污的物理过程研究较少，多用统计方法和确 定性方法建立水文与水质关系。在太湖流域进行的此类研究相当之多，包括研究非点源 N 、P 的来源以及随水土流失的输出量，作物对N 、P 的吸收量，N 、P 在迁移过程中的转化规律等。 随着计算机技术的发展以及数据可获取性的提高，地理信息系统（GIS ）开始广泛应用，为进一 步研究产流产污物理机制、分析空间要素变化的影响提供了便利的工具。二是湖泊富营养化模 拟的研究，大概有以下三个发展阶段:单限制因子模型、多限制因子模型、生态-动力学模型。可 见，湖泊富营养化模型经历了由单一因素、局部过程、均匀性向复杂因素、系统过程、时空不 本课题得到国家自然科学基金（项目编号）资助。 - 1 - 均匀性的发展。生态-动力学模型是现今湖泊富营养化模拟研究的主流，用来阐述湖泊富营养化 发生的机理，并对其发展趋势作出预测。在湖泊富营养化机理模型构建方面，我国学者也做了 大量工作，如建立了武汉东湖的磷-浮游植物动态模型，描述东湖藻类的生长和磷循环；在研究 滇池碳、氮、磷时空分布，藻类动力学、浮游植物动力学及沉积与营养释放的基础上，建立了