（环境工程专业论文）松花湖氮磷污染的初步研究.pdf

大连理工大学专业学位硕+ 学位论文 确妥 根据2 0 世纪9 0 年代前期的调查结果，我国湖泊已经普遍面临富营养化问题，富营 养化已成为我国水环境的最为重要的环境问题。我国富营养化湖泊主要分布在长江中下 游湖区、云贵湖区、部分东北山地及平原湖区与蒙新湖区。我国主要淡水湖泊除处于人 烟稀少地区的与原始状态的部分湖泊外，其营养盐水平基本上达到了富营养化发生的标 准浓度，水体的富营养化在多数湖泊中已处于相当水平。 由于气候变迁、泥沙淤积的影响和围湖垦殖等不合理丌发活动导致我国大量湖泊萎 缩消亡，湖泊贮水量急剧减少，湖泊水质遭受污染，根据当前我国的国民经济发展速度 和污水治理的经济技术水平，到本世纪末，凡是流域每平方公里超过1 2 0 0 人的湖泊， 其水体将达富营养化水平。 松花湖是丰满电站建成后形成的大型人工湖泊，是经国务院批准的国家级风景名胜 区，位于吉林市松花江上游2 5 公里处。松花湖不仅具有饮用、发电、农灌、防洪、渔 民业、旅游、航运等多种功能，同时又是吉林市、长春市、哈尔滨市及下游松花江沿岸 近千万人民生产生活的水源地，在经济建设和人民生活中占有特殊重要位置。近年来由 于入湖支流的污染，农药化肥随地表径流进入湖区或渗入地下及水土流失、旅游业的丌 发等，给松花湖水质造成了很大污染，目前已呈富营养化趋势。 本次研究运用吉林市环保监测站2 0 0 4 年5 月至1 0 月连续六个月对丰满、沙石浒、 桦树林子、小荒地、辉发河口、墙缝、杨木沟和爱林渔场共8 个断面水质监测分析( 所 有监测项目均采用国家颁布的标准方法进行化验分析) 的大量数据，通过统计分析，对 松花湖氮磷污染现状给予评价，并对其污染原因进行分析，为环境管理和治理服务。 关键词：富营养化；氮磷污染：标准；监测 夏懿：松花湖氮磷污染的初步研究 p r i m a r yr e s e a r c ho f n i t r o g e na n dp h o s p h o r u sp o l l u t i o no fs o n g h u al a k e a b s t r a c t a c c o r d i n gt o t h ei n v e s t i g a t i o nr e s u l ti nt h ee a r l y9 0 s 2 0c e n t u r i e s t h eu n i v e r s a l p r o b l e m o fo u rn a t i o n a ll a k e si se u t r o p h i c a t i o n w h i c hh a sb e e nm o s t i m p o r t a n te n v i r o n m e n t p r o b l e m t h er i c hn o u r i s h m e n tl a k e si no u rc o u n t r ym a i n l yd i s t r i b u t ei nt h ed o w n s t r e a ml a k e a r e ao fy a n g t z er i v e r ，y u n g u il a k ea r e a ，p a r t so fn o r t h e a s tm o u n t a i n o u sc o u n t r i e sa n dt h e l a k ea r e ao f t h ep l a i n s e sa n dt h en e wl a k ea r e a m a n ) , l a k e so fo u rn a t i o na r ei na t r o p h y ，t h ep o n d a g eo ft h el a k ed e c r e a s eq u i c k l y ，m o b i l i t y a f f a i r si nl a k es u f f e rf r o mt h ep o l l u t i o nb e c a u s eo fe f f e c to fw e a t h e rc h a n g e ，a c c u m u l a t i o n o fs i l ta n dt h el a n dd e v e l o p m e n to fal a k e a c c o r d i n gt ot h ec u r r e n tl e v e lo ft e c h n o l o g ya n de c o n o m yd e v e l o p m e n to fc h i n a a l lt h e l a k e sw i t h1 2 0 0p e o p l ep e rs q u a r em e t e rw i l la t t a i nt h e i rr i c hn o u r i s h m e n ts t a t eb yt h ee n do f t h ec e n t u r y s o n g h n al a k ei sag r e a ta r t i f i c i a ll a k ed u et ot h ec o n s t r u c t i o no ff e n g m a ne l e c t r i cp o w e r p l a n t 2 5t h o u s a n dm e t e r sf a rf r o mt h eu p r i v e rs t r e a l - no ft h es o n g h u ar i v e r i th a st h e v a r i o u sf u n c t i o n ss u c ha s p r o v i d i n g d r i n k i n gw a t e r ，e l e c t r i c a lp o w e rg e n e r a t i o n t h e a g r i c u l t u r ei r r i g a t i o n ，f l o o d i n gc o n t r o l ，f i s h e r yi n d u s t r y ，t o u r ，a n ds h i p p i n g a tt h es a m e t i m e i ti st h es o u r c eo fw a t e rf o rj i l i nc i t y ，c h a n g c h u nc i t y h a e r b i nc i t ya n ds o n g h u a j i a n g d o w n s t r e a mr e g i o nw i t hn e a rt e nm i l l i o n p e o p l e i nr e c e n ty e a r t h ep o l l u t i o no ft h er i v e r s t ot h el a k e ，h a sa l r e a d yc a u s e dt h ee u t r o p h i c a t i o nt r e n d d r a m a t i c a a l y t h i sp a p e rw i l lr i s et h ew a t e rq u a l i t yd a t ac o l l e c t e db yt h ej i l i nc i t ym o n i t o rs t a t i o no f e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o nf r o m8c r o s ss e f i o n si nt h el a k e a l lm o n i t o ri t e m sa d o p tt h e n a t i o n a ls t a n d a r dm e t h o dt oc a r r yo u tt h ea n a l y s i s t h es t a t i s t i c st h ea n a l y s i se v a l u a t e s ，t h e p l e s e n ts i t u a t i o no fn i t r o g e na n dp h o s p h o r u sp o l l u t i o n s a n da n a l y z e st h er e a s o n c a u s e dt h i s p o l l u t i o n i ti sv e r ys i g n i f i c m a c eo fe n v i r o n l n e n t a in l a n a g e n a e n ta n da d m i n s t r a t i o n k e yw o r d s ：e u t r o p h i c a t i o n ：p o l l u t i o n o f n i t r o g e n a n d p h o s p h o r u s ：s t a n d a r d ： m o n i t o r 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导卜- 进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 作者签名： 趸整日期：逆五= 生笆：1 2 人迓璎i 人学专业学位硕十学位论文 大连理王大学学位论文叛投使用援投枣 本学位论文乍毒及指导教师完全了鲻“大连理工大学硕士、媾士学位论文舨毅使弱 娥定”，同意大连理工大学僳鳃并向圜家有关郝门或机专 ； 送交学位论文的复印件萼b 电予 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工大学可以将本学位论文的全部或部分内 容缡入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论 文。 作糍名：趸整 作者签名： 文点篁： 导耀签名：笙l i & 壁艘曼年竺嗣童f | 引言 我国是一个多湖泊国家，大于1 k m 2 的天然湖泊有2 3 0 0 余个，湖泊面积为7 0 9 8 8k m ! ， 湖泊总贮水为70 8 x1 0 “m 。，水库共8 6 8 5 2 座，总库容4 1 3 1 0 “m 。是我国最重要的淡 水资源之一“j 。 由于人们的环境意识淡薄，在近年来经济飞速发展的同时，也严重污染了我们赖以 生存的空间。一批新建项目在湖泊流域不断开发，工业废水和生活污水排放量的增加、 围湖造f 日、网箱养鱼等给诸多湖泊环境造成了不良影晌。全国性的湖泊富营养化、湖 泊生念破坏及水质恶化等环境问题不断出现和发生，致使许多湖泊生态系统出现障碍， 给湖区的人民生产和生活造成了巨大损失。在湖泊环境问题中，富营养化是一个最为突 出的问题，它已成为我国湖泊最重要的环境问题。 水体富营养化是因氮磷等营养物质输入过量而引起的一种水体效应，其一般过程 是：营养物质，特别是磷输入的增加，为藻类生长提供了适宜的营养，导致藻类的爆发 ；藻类使水体清洁度下降，水中含氧量降低，水生植物和具有“清洁作用”的水下植 物锐减，湖泊食物链结构改变：同时，氮磷等营养盐的沉积、有机碎屑的悬浮以及湖内 水生生物死亡后的分解与转化，在湖底形成巨大的营养物质储存库，在特定的条件下回 再次释放出来，导致水体富营养化，从而破坏水体生态环境。 据水利部最新的全国淡水资源质量评价，我国1 3 1 个大型湖泊中，达富营养化程度 的湖泊6 7 个。有关部门近年对1 0 0 余座水库的水质评价表明，1 3 座水库为富营养性， 2 2 座水库受不同程度污染，这些受污染的水库往往是城市供水的重要水源1 4 】。我国五大 淡水湖水体中的营养盐均大大超过氮磷富营养化发生浓度，尤其总氮浓度高达1 0 倍以 上，目前太湖和巢湖已进入富营养化状念，部分水体己达严重富营养化水平。城市近郊 水体富营养化程度普遍偏高，如杭州西湖、南京玄武湖、云南滇池及武汉东湖等均达到 高度富营养化程度。 近十多年来，在湖泊污染尤其富营养化的智力及控制技术方面，国内外已经取得了 丰富的经验和成果，在点污染源治理方面，已经有系列工程技术可以供各个湖泊治理时 选用，然而相对非点源的治理难度较大，在发达国家的湖泊污染治理中，由于非点源污 染问题不十分突出，因而可借鉴的技术十分有限。 在“九五”与“八五”期间，我国建立了一系列示范工程，深入细致的研究国内 湖泊的污染治理，滇池和巢湖已经完成了若干个污染底泥疏浚工程的设计和实施，在污 染底泥的疏挖、处置方面积累了成功经验。在湖泊大型水生生态系统恢复工程技术与管 夏懿：松花湖氮磷污染的初步研究 理技术方面，洱海、滇池及太湖等湖泊均有不同程度的研究和实践，开展了工程可行性 研究和设计，有的已经建成了示范基地或小规模工程。 松花湖坐落于吉林市辖区内，跨桦甸、蛟河、丰满三个市( 区) ，距吉林市建成区 1 6 公早，是丰满电站建成后形成的大型人工湖泊，是经国务院批准的国家级风景名胜区。 松花湖不仅具有饮用、发电、农灌、防洪、渔民业、旅游、航运等多种功能，同时又是 吉林市、长春市、哈尔滨市及下游松花江沿岸近千万人民生产尘活的水源地，在经济建 设和人民生活中占有特殊重要位置。近年来由于入湖支流的污染，农药化肥随地表径流 进入湖区或渗入地下及水土流失、旅游业的开发等，给松花湖水质造成了很大污染，目 前已呈富营养化趋势，本次研究通过与国内外湖泊富营养化状况列比，旨在详细分析松 花湖各断面的氮、磷污染状况，追根溯源，为湖区环境管理和湖水治理提供科学依据。 人连理_ ：大学专业学位硕士学位论文 1 国内外湖泊氦磷污染研究进展 1 1 国内主要湖库氮磷研究进展情况 随着近年来经济的迅速发展，排污量日益增加，加之一些不合理的开发活动给诸多 湖泊环境造成了不良影响，湖泊富营养化、水质恶化、淤积或萎缩，生态破坏与水质成 化等环境问题不断出现和发生，给湖区人民生产和生活造成了巨大损失。 我国水体富营养化问题十分严峻，根据二十世纪8 0 年代后期与9 0 年代前期的调查 结果，我国湖泊已经普遍面临富营养化问题，富营养化已成为我国水环境最为重要的问 题。我国富营养化湖泊主要分布在长江中下游湖区、云贵湖区，部分东北山地及平原湖 区与蒙新湖区，城市湖泊由于手城市废水的影响大，无论地理位置如何几乎都已达到富 营养化或严重富营养化的程度。其中全国主要湖库反映富营养化的重要指标总磷、总 氯监测精甥规毒h t 一 表11 国内主要湖库总磷、总氮监测情况 t a b11t pt ni n s t a n c eo f m o s t l yl a k e sa n dr e s e r v o i r si no u rc o u n t r y 单位：m g l 我国主要淡水湖泊除处于人烟稀少地区的与原始状态的部分湖泊外，其营养盐水平 基本上达到了富营养化发生的标准浓度，水体的富营养化在多数湖泊中已处于相当水 平，其中，富营养化问题最突出的就是三大湖：滇池、巢湖和太湖。以下详细介绍这三 大湖的污染状况及治理情况。 夏懿：松花湖氮磷污染的初步研究 111 滇池氮磷污染现状 滇池位于我国云贵高原中部，由草海和外海两部分组成，是全国第六大淡水湖是 云南昆明人民生产和生活的重要水源地。滇池水体富营养化程度位居“三湖”之首。随 着二十世纪7 0 年代以来滇池流域社会经济的飞速发展，滇池受到了严重的污染，从8 0 年代起呈现富营养化趋势，从1 9 8 8 年至2 0 0 1 年，滇池的总磷、总氮呈上升趋势“”。 草海呈现黄绿色，外海呈现褐绿色，水体透明度小于l 米。每年4 - - 1 1 月水华频发，盛 时可遍及全湖。在水华严重时，藻体在水表形成数厘米厚的藻浆，犹如涂了一层厚厚 的油漆：随着藻体的死亡分解，还会产生一种特有的恶臭，这些都严重破坏了滇池水体 的景观和使用功能。据测定滇池水华中占绝对优势的铜绿微囊藻含有一种肝毒素，能使 动物或肝脏充血肿大甚至死亡，对人类健康构成潜在的危害。 营养物质的大量输入是导致滇池水体富营养化的根本原因，滇池位于昆明市的西南 方下游地带，不仅是整个流域的主要水源地，也是各种污染物的最终汇集区。统计资制 表明，滇池入湖的污水总量已达到1 8 5 亿立方米年，年入湖污染物t p 为1 0 2 1 吨，t n 为8 9 8 1 吨，高居全国重点规划的“三湖”之榜首”。这些以氮、磷为主的污染物质是造 成滇池水体富营养化的根本原因。1 9 9 5 年前后，昆明市共建成4 座污水处理厂，f 1 处理 能力达到3 6 5 万吨，污水处理率达到6 0 ，居全国前列“。但是总磷、总氮的治理并没 有达到预期的效果，草海的污染指标甚至还有所上升。 滇池的水体污染和富营养化问题受到了当地政府和国家的高度重视，云南政府实施 了一系列整治措施治污：针对点源污染实施城市截污和集中式污水处理工程、针列面源 污染实施防护林带建设与农业面源控制工程、针对内源污染实施底泥疏浚工程、为实现 生态恢复进行蓝藻清除技术等，虽然目前污染治理的累计投资已经超过4 0 亿元，但是 取得的效果却并不明显”。 11 2 巢湖氨磷污染现状 巢湖位于安徽省中部，长江流域下游左岸，是巢湖市和合肥市的主要饮用水源。巢 湖属于蓝藻型温带性平地湖，水深较浅，是典型的易富营养化型湖泊。据1 9 9 9 年对巢 湖的1 2 个采样点的监测结果显示，巢湖全湖区水质为i v 类。西半湖的6 个测点中有5 个水体己处于重富营养化状态，东半湖的6 个测点中有3 个水体已处于重富营养化状念， 可见巢湖湖区富营养化问题已相当严重。1 9 9 9 年巢湖湖区监测结果统计见表1 2 。 人连理i + 人学专业学位硕士学位论文 造成巢湖污染的原因比较复杂，除了由于巢湖水浅，阳光穿透性好，水体含氧丰富， 气候适宜，为藻类生长提供了较充足的阳光和氧气外，人为富营养化是巢湖水质恶化的 主要原因之一。如：城市生活污水大多未经处理直接排放；工业废水只是低水平达标排 放，污染物总量仍然不小；农业面源污染严重；出于巢湖、裕溪两大控制闸的建成，导 致水体交换不畅等。其中生活污染和面源污染是巢湖富营养化的最大负荷，1 9 9 9 年影h 向 巢湖富营养化的主要指标总磷、总氮中，面源和生活污染分别占8 5 2 和8 0 1 ，其中 生活污水中的总磷、总氮含量分别占4 4 9 和4 7 0 。，面源污染分别占4 0 3 和3 3 1 “。 因此，巢湖的富营养化治理的重点是在进一步巩固工业污染成果的同时，加强面源和生 活污染的控制。 为还巢湖一湖清水，实现流域生态系统的良性循环，国家决定将巢湖水污染治理作 为“九五”及今后一段时期重点治理的“三河三湖”之一。1 9 9 8 年1 0 月，安徽省政府 召开了巢湖污染治理动员大会，巢湖污染治理正式拉开序幕。几年来，经过全省上下的 共同努力，巢湖的污染治理已取得了阶段性成效。 夏懿：松花湖氮磷污染的初步研究 1 13 太湖氮磷污染现状 太湖地处长江三角洲的南翼，分属江苏、浙江和上海两省一市。太湖流域是我国经 济最发达的地区之一。二十世纪9 0 年代以来，太湖流域的城市化速度和经济发展速度 都非常快，环境污染也日益严重，由于排入湖中的营养物质不断增加，2 0 0 0 年以来，太 湖水质大多为超v 类，夏季水华的面积逐渐扩大，从无锡市附近的梅梁湖扩大到太湖西 部太浦河附近水域，并联接成片“。j 。 虽然国家“十五”计划对江苏省、浙江省及上海市政府提出明确要求，要求两省一 市政府对本辖区水环境质量负责，采取措施确保本省( 市) 太湖污染物总量削减和省界 断面水质达标，但是，由于中央和地方政府基本上是同样的政府机构设置，讲究上下对 口，其结果往往是各部门系统之削各自行动，互相协调行动的机制很弱“。地方政府由 于地域的限制，对太湖的污染防治行动的协调能力也很有限度国家环保总局作为联席会 议的牵头单位，其协调能力也是有限的。太湖的富营养化防治无疑是一项巨大、长期的 系统工程。 由于自然条件的变化和人类的不合理开发导致我国大量湖泊萎缩消亡，湖泊贮水量 急剧减少，湖泊水质恶化，根据当前我国的国民经济发展速度和污水治理的技术水平， 到本世纪末，凡是流域每平方公罩超过1 2 0 0 人的湖泊，其水体将达富营养化水平“。 1 1 4 富营养化成困 从自然因素看，三湖都属于易富营养化水体，且气候、地质环境等因素也为富营养 化的形成创造了背景条件“，富营养化问题的本质是氮磷等营养物质的过量输入，而对 三湖的考察表明，三湖都是在城市化加快，城镇人口迅速增加，工业强度加大，农业产 出提高，经济快速发展的情况下出现水体富营养化问题的，即人为因素是导致三湖富营 养化的主要原因，人为因素主要是指工业污染、城镇生活污染、农业面源污染和生态破 坏等的影响。 工业废水输入的营养负荷是三湖富营养化的重要原因之一。滇池流域内的工矿企业 涉及化工、制药、造纸、纺织、冶金、印染等各类污染型行业，其中，制肥企业排放的 污染物比重最大。巢湖周围的工业废水虽经治理达标排放，但只是低水平达标，污染物 总量仍然不小。太湖罩的c o d 以工业污染源排放为主。 随着人口的增长，经济的发展，城市化速度的加快，城镇生活污染对富营养化的影 响也同益增大，已丌始超过工业污染源。滇池流域的生活污染源比工业污染源危害更大， 流域内的7 个区域中，除晋宁地区外，其他区域的生活污水的总氮总磷负荷都远高于工 大连理工大学专业学位硕士学位论文 业点源中相应污染的负荷量。巢湖富营养化的最大负荷是生活污染，已超过工业污染。 1 9 9 9 年影响巢湖富营养化的主要指标总磷、总氮含量分别占4 4 9 和4 7 o ，而工业污 染只占1 4 8 和1 9 9 。太湖旱的总磷排放量的主要来源也是城镇生活污染源。城市生 活污水未经处理直接排放，是生活污染源的危害同益严重的深层原因。滇池流域到2 0 0 0 年底的城市污水处理率为6 0 。太湖流域目前的处理率在5 6 左右。而在巢湖流域，1 9 9 9 年有1 6 1 3 9 万吨生活污水流入巢湖，除合肥市和巢湖市已分别建成2 座同处理1 5 万吨 和6 万吨污水处理厂外，大部分地区的生活污水未经处理直接流入巢湖。 三大湖普遍手农业面源污染，且影响非常严重，甚至超过点源。滇池流域农田面积 占流域总面积的3 5 5 ，其中旱地和菜地产生的面源污染物最多，旱地和菜地主要分布 于极易水土流失的区域，加上耕作不当、化肥使用过量以及农业废弃物的堆积，更加重 了营养物质的入湖量。巢湖流域共有耕地4 0 0 0 多平方公旱，同时，流域农业集约化程 度高，是国家重点商品粮生产基地。随着经济的发展，农罔化肥的使用量逐年增加，每 亩化肥施用量己高达7 0 一8 0 公斤，远远高于湖区化肥施用警戒线2 0 公斤亩的水平， 而化肥的使用效率仅为2 0 一3 0 左右，大量未吸收降解的化肥、农药随地面径流入巢湖， 成为巢湖水质总磷、总氮超标的重要原因。太湖里的氨氮以农业面源为主，农田氮、磷 的流失，不仅造成化肥的利用率降低，农业生产成本上升，还对水环境造成污染，引起 水体富营养化。 生态破坏、水土流失等因素对富营养化的影响也很大。滇池流域1 9 5 0 年的森林覆 盖率为5 5 ，到1 9 9 5 年仅为2 1 ，水土流失严重，而滇池流域的红壤、水稻土和紫色土 等三种最主要的土壤类型土质疏松，易受侵蚀，每年由于水土流失而造成的氮磷入湖量 相当可观。巢湖流域森林覆盖率仅为2 0 ，保持水土能力较弱，水土流失严重，流失面 积占流域面积1 9 ，造成每年因地表侵蚀进入巢湖的泥沙2 6 0 多万吨，淤积量达2 0 0 万 吨之多。 我国湖泊的主要环境问题是：大量湖泊萎缩消亡，湖泊贮水量急剧减少；湖泊水质 遭受污染。影响湖水量变化的原因主要有气候变迁的影响、泥沙淤积的影响、围湖垦殖 等不合理开发活动，造成湖泊污染与富营养化的人类活动繁多，以下列出的应严格加以 限制：湖泊网箱养殖、湖面、湖周旅游、使用含磷洗涤剂、破坏湖泊生态的活动、流域 盲目开发及植被破坏、水资源不合理开发、流域村落污水排放和固体废弃物污染。 造成湖泊和水库污染与富营养化的污染源类型大致可分为点污染源和非点污染源 两大类型。点污染源主要指通过排放口或管道排放污染物的污染源。它的量可以直接测 定或定量化，主要的点污染源包括工业废水、城镇生活污水、污水处理厂与固体废弃物 处理场的出水以及流域其他固定排放源。通常把点污染源以外的污染源统称为非点污染 夏懿：松花湖氮磷污染的初步研究 源，它没有固定的发生源，污染物的运动在时间和空间上都有不确定性和不连续性，污 染物的性质和污染负荷受气候、地形、地貌、土壤、植被以及认为活动等因素的综合影 响，主要包括：城镇地表径流、农牧区地表径流、林区地表径流、矿区地表径流、大气 降水降尘等。 1 2 国外湖泊氮磷污染研究进展情况 水体富营养化问题在世界范围内普遍存在，各国( 地区) 一直在积极努力寻求治理 对策，有很多地方已经取得了显著成效。由于各国水体的富营养化成因总有或多或少的 差异，因而具体的治理措施也有所不同，即使这些措施不能直接为我所用，也总可以提 供很好的启示。以下列举了美国、日本、加拿大、瑞典等国在湖泊富营养化研究及污染 控制方面的先进经验，希望能对我国的治理工作有所借鉴。 1 2 1 美国湖库氮磷污染研究及控制措施 在美国面积超过4 0 公顷的湖泊约有1 0 万个。在1 9 8 8 年美国联邦环保局组织的一 次评估中，3 9 个州提供了总共1 5 5 1 4 个湖泊的富营养化分类，其中大约3 0 被划为富营 养化或高度富营养化，2 3 为中度富营养化，而大约有3 0 湖泊富营养化情况不清楚”。 富营养化作为大部分美国湖泊面临的问题，一直吸引着公众和科学研究的关注。因此， 美国从2 0 世纪7 0 年代起，开始了针对湖泊富营养化的恢复与治理。在1 9 7 5 年，美国 联邦政府环保局丌始实施湖泊清洁计划，在1 9 7 5 到1 9 8 5 十年间，联邦政府为4 7 个州 和波多黎各的共3 1 3 个湖泊的恢复项目提供资金帮助，8 7 的资金直接用于湖泊退化的 治理。这些投入确实使些湖泊的恢复行动取得了公认的成功，一个成功的例子就是 位于西雅图的华盛顿湖的富营养化恢复。 华盛顿湖是一个很重要的娱乐性湖泊，面积8 7 平方公里，最大水深6 5 米。到1 9 6 3 年，来自1 1 个污水处理厂的废水被排入湖泊，占入湖磷负荷的6 3 ，开始了对湖泊的第 二次大规模污染，急剧增加的营养导致了蓝绿藻o s c i l l a t o r i ar u b e s c e n s ( 这种藻通常 被认为是水体富营养的指示种) 的第一次爆发。由于藻类爆发导致的水质恶化被媒体报 道，科学团体也发表了相关的研究论述，1 9 5 7 年，公众的关注使华盛顿州立法成立了一 个政府机构来解决供水和废物管理问题”，出华盛顿州政府拨款修建分流设施，使入湖 的废水被分流到皮吉特海峡，分流从1 9 6 3 年玎始，到1 9 6 7 年5 月，已有9 9 被分流出 华盛顿湖，湖水的营养负荷很快下降，湖水情况得到很大改善。”3 。 火连理工大学专业学位硕士学位论文 i2 2 日本琵琶湖氯磷污染现状及控制措施 琵琶湖是日本最大的湖泊，位于滋贺县中央，其最狭窄处有琵琶湖大桥，桥北叫北 湖，桥南叫南湖。流入琵琶湖的大小河流共约4 6 0 条，而流出的只有濑e l 川和人工的琵 琶湖水渠，全部湖水替换次需要l g 年的时间二“。 近年来，由于排入琵琶湖的污染物急剧增加，远远超过水体的自净能力，再加上湖 泊水易滞留，流入的污染物易沉淀，水质恶化从南湖向全湖不断推进。水道水霉臭、绿 潮、赤潮时有发生”。 在2 0 世纪8 0 年代和9 0 年代，日本政府设立了琵琶湖研究所，召开了湖泊国际会 议，建立了国际湖泊机构，建立了琵琶湖博物馆，强调了“与琵琶湖共存”的环境价值。 在这段期间，综合开发计划，主要是人工大堤、混凝土河床和类似这类建筑的建设，迅 速发展，使琵琶湖的景观和生态系统发生了巨大变化。1 。但是，由于同时该地区的人口 和工业也一直在增长，作为重要水质改善对策的下水道建设也在进行，所以尽管社会对 改善琵琶湖的水质投入了巨资，水质仍然没有明显改善。 123 加拿大湖泊氮磷污染研究及控制措施 加拿大湖泊之多，居世界各国之冠。主要湖泊是大熊湖、大双湖温尼伯湖及加美交 界处的五大湖。位于加美交界处的五大湖苏必利尔湖、密歇根湖、休伦湖、安大略湖 和伊利湖构成了很大的湖带，是世界上最大的著名淡水湖群，拥有全球2 0 的地表淡水 资源。在过去的1 0 0 多年里，由于工农业生产迅速发展，居住在五大湖流域的人1 3 ，从 大约3 0 万增加到近4 0 0 0 万，人1 3 膨胀和居住城市化加大了生活污水和工业废水的排放， 加之土地耕作带来的水土流失，使五湖水质受到严重污染。特别是大量的氮磷营养物质 进入湖内，使湖泊水质日益富营养化，尤以水深最浅、湖容最小的伊利湖最为严重o 。 伊利湖的富营养化问题对当地的生态环境和经济产生了巨大的影响。例如：娱乐及 商业性捕捞业经济效益严重滑坡：拖船因为经济效益不佳而大量废弃散落在沙滩上：生 物腐化产生的臭味伴随着大肠菌群的爆发迫使许多湖滨关闭：船员不得不定期清除螺旋 桨上缠绕着的藻类。伊利湖的美学和经济学上的变化引发了公众要求改变现j 伏的呼声， 加拿大在伯林顿、渥太华建立了内陆水域中心致力于五大湖的研究和监测”。通过美国 和加拿大的科学家们的大量研究表明：限制磷排放是控制伊利湖富营养化的关键。因 此两固政府在1 9 7 2 年共同签署大湖区管理协议，旨在恢复大湖区良好的生态环境， 特别是削减大湖流域的磷负荷；另外，两国政府还建立了大量的城市污水处理厂，制定 复懿：松花湖氦磷污染的初步研究 减少营养物和工厂有毒物排放的标准；到2 0 世纪8 0 年代未，美国己超过7 5 己美元投 入到大湖区污染治理中。 经过美国和加拿大双方的共同努力，伊利湖的污染状况得到了明显改善。进入9 0 年 代后伊利湖的富营养化问题得到了基本解决，湖内水生动物种类逐渐增加，鱼类迅速繁 殖，伊利湖重新恢复了在该地区娱乐业及经济中的重要地位。 124 瑞典湖泊氮磷污染控制措施 瑞典湖泊众多，大大小小约有9 2 0 0 0 个，湖泊占国土总面积的8 0 以上。瑞典议会 提出2 0 2 0 年十五项环境目标，其中有一项就是消除富营养化问题。为了实现这些目 标，瑞典环保署和农业部、林业部、建设部、地质勘查部以及相关部门协调，近年来采 取了一系列措施，如考虑耕地施肥量、施肥期、施肥种类和比例，减缓湿地退化，构建 人工湿地，建立g i s 信息系统等，基本控制了湖泊的富营养化进程。 1 3 国外研究给我国的启示 我国现阶段湖泊富营养化的主要原因和美国大体类似，同样是由于磷的大量输入造 成，因此我国富营养化问题的防治应该借鉴美国湖泊富营养化治理中针对磷的防治措施 ”。一是对合成洗涤剂禁磷和限磷；二是逐步完善污水处理设施除磷工艺；三是在农业 区大力发展生态农业；四是在综合整治同一流域内的水体时，应综合考虑不同水生态系 统之间的相互影响，才能更好的修复已经富营养化的湖泊。 同本对琵琶湖治理失败的经验告诉我们：对水资源综合开发要有远景规划，绝不能 走先污染后治理的老路：对于综合规划涉及到的所有部门，要建立统一的组织和实施机 构，要落实到具体责任者；要强调公众的支持和参与。“”。 加拿大对伊利湖治理的成功之处在于以下四个方面：是设立完善的管理机构，使 环保体制职能化，从而使环保工作分工、职责明确，大大提高了环保管理工作的效率； 二是加强立法，使环保管理法制化，真正做到有法可依、执法必严、违法必究；三是加 强国际化合作；四是重视环境教育，加强人员培训“3 。 自从1 9 7 2 年首次联合国环境大会在瑞典首都斯德哥尔摩召开以来，瑞典便一直以 重视环境保护而闻名世界。瑞典环保事业的成功，使得8 9 0 万瑞典人可以尽享蓝天、白 云、碧水、绿树之优美。其富营养化研究和治理工作对我国有以下几点启示： ( 1 ) 支持富营养化监测和研究工作。包括既支持低成本的指示生物生态学指标的方 法，也支持高成本的具有高科技含量的遥感成像监测技术。遥感成像监测技术对于实现 大连理i ：大学专业学位硕士学位论文 实时监测具有重要意义，可以加快水体富营养化趋势预报的研究步伐。我国水体富营养 化的监测研究工作在资料积累、高技术含量方面还有一定差距，需要政府进一步支持基 础研究工作。 ( 2 ) 瑞典对区域富营养化问题的成因研究非常深入，以流域为研究单元，进行了长期 的实地试验考察研究。对耕地、水体采耿了一系列有效措施，同时还考虑了农民对这些 措施的接受能力，并在研究和监测的基础上，建立了g i s 网络信息系统，向流域的技术 人员和农民提供富营养化信息、提供技术咨询和指导。这种流域全面管理方式和管理信 息化趋势以及政府职能部门对社会提供信息服务的做法值得我们借鉴。 ( 3 ) 把富营养化治理和水产养殖相结合，实现清洁生产。 ( 4 ) 制定全面的富营养化治理和实施方案。瑞典环保署和农业部、林业部、建设部、 地质勘查部以及相关部门协调，详细论证控制富营养化目标的具体内容和要求，并在实 施的过程中进行中期评估，以便确定目标的可行性，及时调整相应措施，这些做法也非 常值得我国借鉴。 2 松花湖概况 松花湖地处吉林省东部山地的两侧，建成于1 9 4 3 年，是丰满大坝建后形成的地域 单元，是吉林省最大的人工湖泊，是经国务院批准的国家级风景名胜区，位于吉林市( 吉 林市位于吉林省中部偏东北，东经1 2 5 。4 0 至1 2 7 。5 6 、北纬4 2 。3 1 至4 4 。4 0 7 之间，东接延边朝鲜族自治州，南连白山市、通化市，西邻长春市、辽源市，北靠黑龙 江省。东西宽约1 8 0 公里，南北长约2 3 5 公里。全市幅员面积2 7 ，1 2 0 平方公里，市区 面积l ，7 5 5 平方公里。市区坐落在开阔平坦的河谷盆地之中，东有龙潭山，南有朱雀 山，西有小白山，北有玄天岭) 松花江上游2 5 公里处，地理位置北纬4 3 。0 7 4 3 。 5 07 ，东经1 2 6 。4 57 1 2 7 。3 8 。 松花潮流域面积4 2 ，5 0 0 平方公里，回水全长1 8 0 公里，湖面最宽约5 公罩，年入 库径流量约1 3 7 亿立方米，丰满大坝设计高程2 6 6 米，死水位2 4 2 米，校核洪水位2 6 6 5 米。松花湖周围群山环绕，地势东南高，西- 1 l t 氐。湖区地貌主要包括山地、丘陵、台地、 平原等几大类型，素有“七山二岗一川i ”之称。 松花湖区气候属温带大陆季风气候。其特点是四季分明，春季少雨多风；夏季温热 多雨；秋季晴爽清凉；冬季漫长而寒冷。由于受湖区水面广，山多林密等条件的影响， 又使湖区气候具有湖泊气候、谷地气候和森林气候的复合特征。湖区多年平均气温约为 ： 4 。 夏懿：松花湖氮磷污染的初步研究 松花湖最大补给水源为松花江干流，发源于长白山天池，流经靖宇、扰松、安图、 桦甸等县( 市) ，上游桦甸市境内有白山湖( 水库) 、红石湖( 水库) 两座梯级电站。 松花湖水资源开发程度较高，经济效益较大，主要用在发电、防洪、饮用、灌溉、养鱼、 航运等方面，丰满电站装机容量为1 0 2 万千瓦，年发电量1 8 9 亿度，是东北地区电力 系统中的主力电厂之一；利用松花湖水灌溉面积5 2 6 万亩，湖区内用地方径流进行灌 溉的农用为5 7 万亩；是吉林市及其下游城市的给水水源地，常年可保证坝下松花江流 量不少于l o o 立方米秒，即保证吉林、长春两市从江中取水的最低水位；松花湖还是 吉林省重要的渔业基地之一，养鱼水面5 0 万亩，年产量为1 5 0 0 吨，此外尚有网箱养鱼 面积1 45 万亩，年产量7 3 5 吨；松花湖是吉林市从事客、货航运的主要水域。 2 1 社会基本情况 松花湖区沿岸有1 7 个乡( 镇) ，1 6 2 个村，9 4 0 个自然屯，7 5 4 4 6 户，总人口3 0 1 万人，其中农业人口2 3 万人。 2 ，2 耕地状况 湖区耕地面积1 0 9 万公顷，其中5 度以下耕地5 1 万公顷，坡地5 8 万公顷，年 施用化肥和农药分别为4 0 0 0 吨和1 3 0 吨。 松花湖流域土地资源丰富，肥田沃土，适宜各种粮食及经济作物的生长。沿岸可利 用的土地大部分土壤条件优越，土质良好，土壤种类大致有1 1 种，主要有灰棕壤土、 白浆土、黑土、冲击土、草甸土、水稻土和泥炭土。灰棕壤土约占5 8 4 ，适于发展林 业，也可种植粮食作物；白浆土占2 0 2 ， 4 8 ，这些土壤质地肥沃，适直种植玉米、 渔等多种经济。 黑土、冲击土、草甸土占1 2 0 ，水稻土占 大豆、高粱等粮食作物和发展林、牧、副、 据吉林省松花江三湖自然保护区管理局2 0 0 4 年3 月份的调查报告显示，过去被国 家征为库区用地，即被当地群众成为“水淹地”的约2 力多公顷湖区滩地，由于近几年 松花湖水位逐年下降而长期暴露在水位线以下，开始有人耕种。仅2 0 0 3 年被耕种的滩 地就超过l 万公顷，其中，蛟河市拉法河套子周围有8 0 0 0 公顷，丰满区有5 0 0 公顷， 桦甸市有1 5 0 0 公顷。大量裸露出来的松花湖区滩地都被耕种上了。 滩地在耕种过程中施用的化肥和农药污染了水体，滩地复耕加剧了水土流失，间接 破坏了湖区周边的森林资源，影响了松花湖鱼类的自然繁殖。 大连理l 大学专业学位硕士学位论文 23 森林资源状况 湖区林地面积约4 4 6 万亩，占湖区总面积的7 2 1 ，森林覆盖率为5 9 1 ，湖区有 2 0 家国有林场，林木总蓄积量3 9 7 4 万立方米。1 0 0 多年前，大部分为针、阔混交林， 由于人口的迅速增长和人类活动范围不断扩大，原生林只在边远深山区还残存一部分， 且已演替为阔叶为主的过伐林，并已进入成、过熟阶段。过伐林分布密度不大，单位蓄 积量低，病腐严重，生长量下降，大面积原生针、阔林早已演替成以柞、桦树为主的天 然次生中幼龄林，少部分为人工林和天然成熟林，村屯附近公路、铁路沿线栩少林稀， 珍贵树种很少，树种主要有2 9 种，柞树最多，其他树种有红松、落叶松、椴树、桦树、 柳树、杨树、榆树、水曲柳、黄菠萝等，森林与荒山荒地、灌丛林、沼泽地、耕地相嵌。 据林业部门1 9 9 1 年调查，湖区盲目建设侵占绿地和滥砍乱伐蚕食森林现象十分严 重，十年来林业用地被占用2 2 0 3 8 公顷，森林滥砍乱伐及各种蚕食年均消耗木材5 7 1 7 7 8 立方米，是总生长量的二分之一，是计划内采伐的二倍。 湖区动物资源十分丰富。 2 4 水资源状况 松花湖流域面积4 2 5 0 0 平方公罩，湖面最宽约5 公罩，最大水深8 0 米，最大库容 量1 0 8 亿立方米。松花湖不仅具有饮用、发电、农灌、防洪、渔民业、旅游、航运等多 种功能，同时又是吉林市、长春市、哈尔滨市及下游松花江沿岸近千万人民生产生活的 水源地，在经济建设和人民生活中占有特殊重要位置。 松花湖汇集了大小河流4 0 余条，最大的补给水源为松花江干流，其次为辉发河、 蛟河、漂河、木萁河、蚂蚁河。 松花江源头有两支，即头道江、二道江，皆发源于长白山天池。头道松花江流经靖 宇、抚松；二道松花江流经安图、抚松、桦甸汇流于白山湖( 水库) ，从白山湖进入 红石湖后形成松花江干流，进入松花湖，此段松花江流域面积为2 0 3 4 2 平方公里，占松 花湖流域面积的4 8 。 辉发河是松花湖的最大入湖支流，发源于辽宁省清源县的盖顶山，流经梅河口、东 丰、柳河、辉南、磐石、桦甸，与松花江干流荡合一并汇入松花湖，辉发河的大小支流 1 7 0 余条，流域面积为1 4 3 7 6 平方公里，占松花湖流域面积的3 3 8 。 蛟河和漂河为松花湖的第二、第三支流，皆分柿在蛟河市辖区内。蛟河和漂河流域 面积分别为2 4 7 0 平方公旱和7 6 3 平方公罩，分别占松花湖流域面积的5 8 ：g j1 8 。 木萁河和蚂蚁河为松花湖的第四、第五支流，皆分布在桦甸市辖区内。流域面积分 别为6 4 8 平方公里和3 2 4 平方公罩，分别占松花湖流域面积的1 5 和0 8 。 夏懿：松花湖氮磷污染的初步研究 松花湖水资源开发程度较高，经济效益较大，主要在发电、防洪、饮用、灌溉、养 鱼、航运等方面。丰满电站装机容量为1 0 2 万千瓦，年发电量1 8 9 亿度，是东北地区 电力系统中的主力电厂之一。松花湖是吉林市及其下游城市的给水水源地，常年可保证 坝下松花江流量不少于1 0 0 立方米秒。 2 5 水环境质量状况 吉林市环保监测站对松花湖水体的水质监测始于1 9 7 8 年，二十多年来经过多次点 位优化，到1 9 9 3 年确定为5 个监测断面即丰满、沙石浒、桦树林子、小荒地、辉发河 口，监测项目也随着国家颁布的地表水标准不断调整，主要有水温、透明度、p h 、电导 率、悬浮物、溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、挥发酚、氰化物、 砷、汞等。 多年的监测结果表明；松花湖水质p h 、硝酸鼎氮、亚硝酸盐氮、挥发酚、氰化物、 砷、汞、镉、铅、六价铬和总硬度1 1 个项目均符合i 类水质标准；溶解氧、氨氮、石 油类3 个项目符合i i 类水质标准；高锰酸盐指数符合i l i v 类水质标准，总磷符合i i i 类水质标准。除高锰酸盐指数、总磷、总氮指标外，其余指标基本达到i i 类水体要求， 三项超标的污染项目以总氮污染最为严重，其次为总磷，最后是高锰酸盐指数。 松花湖五个常规监测断面水质污染程度比较，污染最严重的是辉发河口，污染负荷 比为2 7 3 7 ；第二位是桦树林子，污染负荷比为2 3 4 9 ；第三位是小荒地，污染负荷 比为1 7 0 9 ；第四位是丰满，污染负荷比为1 6 2 8 ；污染最轻的断面是沙石浒，污染 负荷比为1 5 7 7 。 3 松花湖水质中氮磷污染分析 本次研究运用吉林市环保监测站2 0 0 4 年5 1 0 月对松花湖