（环境科学专业论文）复合生物型人工浮岛净化白莲泾水体及其生态效应研究.pdf

论文答辩委员会人员名单 姓名工作单位职称是否硕士导师备注 王群华东师范人学教授是主席 薛俊增上海海洋大学教授 是 委员 杨东方上海海洋大学副教授是委员 李娟英上海海洋大学副教授是委员 邵留上海海洋大学讲师否秘书 j ：海海洋人学硕l j 论文 摘要 近年来，氮磷等污染物质不断涌入河流湖泊，富营养化现象日益 严重。虽然传统的物理化学治理方法具有一定的效果，但针对河流、 湖泊等大面积开放自然水域的治理还有很大的研究空间。目前人工浮 岛、人工湿地、微生物等生态治理方法应用较为广泛，但人工浮岛的 应用多采用单一的植物净化，而多元化浮岛的应用则鲜有报道。 本文对浮岛材料优化设计，植物、鱼类、贝类配置进行较全面系 统的研究，并通过在上海白莲泾河道构建复合生物型人工浮岛对白莲 泾河水净化的研究，建立利用植物、鱼类、贝类组合方式净化受污水 体的生态工程技术模式，从而为白莲泾河道治理及世博后滩公园景观 水系建设提供理论依据与应用基础，同时也为受污水体净化、富营养 化控藻技术与水域景观构建提供了新的途径。主要结论如下： ( 1 ) 对浮岛材料优化设计，采用新型浮筒、p v c 管、组合栽种篮 构建人工浮岛。人工浮岛在水流冲击、狂风暴雨等条件下仍能保持稳 定，运行良好。同时，人工浮岛有效减少自身覆盖面积，增加光照强 度，提高溶氧，为生物构建良好生存环境。人工浮岛使用寿命长，植 物更换、维护方便，无二次污染，增加景观效果，美化水域环境。 ( 2 ) 研究菖蒲、血草、银纹金线蒲对氮磷吸收能力。结果表明， 三种植物对不同污染程度和盐度的河水净化效果不同，对白莲泾河水 净化效果菖蒲最佳、银纹金线蒲次之。利用三种植物构建人工浮岛净 化白莲泾水体，在植物覆盖率3 0 的情况下银纹金线蒲综合净化效果 最强，血草次之。 ( 3 ) 利用人工浮岛进行不同密度鲢鳙鱼净化白莲泾水体围隔试验。 结果表明，鲢鳙鱼对水体中藻类，特别是蓝绿藻具有极强的去除效果， 且随鲢鳙鱼密度增加效果显著。但生物量增加的同时也会降低溶解氧， 影响水质。因此，在鲢鳙鱼密度为9 0 - - 12 0 9 m 3 时对白莲泾水体综合 净化效果最佳。 ( 4 ) 利用人工浮岛进行不同密度三角帆蚌净化白莲泾水体围隔试 验。结果表明，三角帆蚌对水体中藻类及悬浮物具有较强去除效果， 但随密度增加水质呈现恶化趋势。因此，三角帆蚌密度为小于2 0 只m 3 时对白莲泾水体综合效果最佳。 ( 5 ) 利用菖蒲、血草、银纹金线蒲( 覆盖率3 0 ) 、三角帆蚌( 2 只m 3 ) 、鲢鳙鱼( 1l og m 3 ) 分别构建三种复合生物型人工浮岛净化 白莲泾水体。结果表明，三种复合生物型人工浮岛均能提高水质，有 效抑制水体富营养化，银纹金线蒲复合型浮岛效果最佳，莒蒲次之。 同时，物种间生存状况良好，能够很好适应白莲泾水质状况，增加围 隔内物种多样性，达到生态与景观并存的效果。 ( 6 ) 采用水质标识指数法对三种复合生物型浮岛进行秋冬季水质 评价。结果表明，综合水质变化趋势为劣v 类v 类水转化为i i 类i i i 类 水，三种浮岛都达n i i i 类水的标准，很好的抑制水体富营养化。 三种复合生物型人工浮岛将进一步应用到白莲泾景观生态修复 工程中，同时植物、鲢鳙鱼、三角帆蚌组合的净化工艺也在世博后滩 公园生态水系建设中得到应用。 关键词：人工浮岛，复合生物型，白莲泾，世博园，水体净化 a b s t r a c t i tw a st ob es e v e r eo fw a t e re u t r i p h i c a t i o nd a y b yd a yb y t h ep o l l u t a m s w 跏e di n t or i v e ra n dl a k ec o n s t a n t l yt h e s ey e a r s t h o u g h l th a d 舢c h e f f e c tb yp h y s i c a lc h e m i 娜c u r b i n gw a y s ，i th a d b i g 佗s e a r c hm o m so f r i v e ra n dl a k em a n a g e m e n t n o w i tw a sa p p l i e dw i d e l yb yf l o a t m g 1 s l a n d c o n s t m c t e dw e t l a n d sa n d m i c r o b ei n t oe u t r i p h i c a t i o np r e v e n t m g h o w e v e r i tw a sm u c ha p p l i e ds i m p l yp l a n tp u r i f y i n gb yf l o a t i n g i s l a n d ，a n di th a d f e w r e p o r to fd i v e r s i t yf l o a t i n g i s l a n d i tc o n 咖c t e dc o m p l e xo r g a n i s mf l o a t i n gi s l a n d t op u r i f yb 孤l i a n j l n g r i v e ra tt h ef l o o d g a t eo fb a i l i a n ji n g f i v e r s oi tp r o v i d e dt h e o r ye v i d e n c e a n d b 2 u s i sf o rb a i l i a n j i n gf i v e rm a n a g e m e n ta n d c o n s t r u c t i n ge c o l o g yw 嬲 i n t oh o u 啪p a r ke x p o2 0 10 m e a n w h i l ei tp r o v i d e dn e w t e c h n o l o g yw a y f o rw a t e re u t r i p h i c a t i o nm a n a g e m e n t m a i n c o n c l u s i o n ： ( 】) i tw a so p t i m i z e da n dd e s i g n e d t h ef l o a t i n gi s l a n dm a t e r i a l s 锄d c o n s t m c t e dn o a t i n g i s l a n db yn e wp o n t o o n ，p v cp i p e a l l da s s e m b l y p l a n t i n g b a s k e t f l o a t i n gi s l a n dc o u l d k e e pi ts t e a d ya n d w o r k i n gc o m p l e t e b vr u s ho fc u r r e n t ，v i o l e n ts t o r m a n ds o no n m e a n w h i l e i td e c r e a s e dc o y e r a r e ai t s e l ee n l a r g e d1 u m i n o u si n t e n s i t y , i n c r e a s e dd o a n dc o n s 仃u c t e dg o o d 1 i 、，ee n v i r o n m e n tf o rb i o l o g y i tw a s a l s oh a dl o n gl i f e ，c o n y e n l e n tt op l a n t r e p l a c i n ga n dh a d n os e c o n d a r yp o l l u t i o n s oi t w a si n c 佗a s e dl 锄d s c a p e e f 艳c ta n de m b e l l i s h e d w a t e re n v i r o n m e n t ( 2 ) i tw a ss t u d i e df i r s t - 。r d e ra b s o r p t i 。n k i n e t i c so fa c o mc a l a m u s , 加p g 朋细c ：伽d r a r u 6 阳a n d4 c d 川sg r a m i 甩口淞c 坛以昭口豁i t w 雒 i n 二i c a | t e dt h e s em e ep l a n t s h a dd i f f e r e n tp u r i f y i n ge f l e e t f o rm 融嘶 p 0 1 l u t i o na n ds a l i n i t yw a t e r i th a d t h eb e s tp u r i f ye f f e c tb y 么c d 删sc 口肠m “s a n d 么c d 删s 胛m 胁s c vv a r i e g a t e sw a ss e c o n d a r yo n e nw a s c o n 咖删 j f l 。a t i n g i s l a n db yt h e s et h r e ep l a n t st 。p u r i f y i n g b a i l i a n ji n gr i v e r i t r e s u l 钯dt h et h r e ep l a n t s c o u l da d a p tt ob a i l i a n j i n r i v e ra n d 爿c d 删s g ，一口，n f 玎e “sc p 乙r f 芒 g 口f 巴，w a st h eb e s t o n et op u r i f yb a i l i a n ji n gr i v e rb y c o v e r i n g3 0 ，却e 阳纪c y l i n d r a r u b r a w a s s e c o n d a r yo n e ( 3 ) i tw a s c o n s 协】c t e df l o a t i n gi s l a n dt os t u d yp u r i f y i n ge f f e c t o fs i l v e rc 哪a n d b ig h e a di n d i f f e r e n td e n s i t yb yb a r r i c a d i n ge x p e r i m e n t i t w a s 他s u l t e d s i l v e rc 唧a n db i g h e a dh a ds t r o n g l yr e m o v i n ge f f e c t f o ra l g a ee s p e c i a l l y b l u e g r e e na l g a e h o w e v e ri tw a s d e c r e a s e dd oa n da f f e c t e dw a t e rq u a l i t y b yi n c r e a s i n gs i l v e rc a r pa n db i g h e a d d e n s i t y s oi tw a sc o n c l u d e d t h eb e s t d e n s i t yo fs i l v e rc a r pa n d b i g h e a dw a s 9 0 一- 12 0 9 m 。 ( 4 ) i tw a sc o n s t r u c t e df l o a t i n g i s l a n dt os t u d yp u r i f y i n ge f f e c t o f 协一d 括例m i n g i i ( l e a ) i nd i f f e r e n td e n s i t yb yb a r r i c a d i n ge x p e r i m e m i t w a sr e s u l t e d 砀，r 卸，括c u m i n g i i ( l e a ) h a ds t r o n g l y r e m o v m ge t t r e c t t o r a 1g a ea n dss h o w e v e ri t w a sd e c r e a s e dw a t e rq u a l i t yb y1 n c t e a s m g 删d 声括伽m i n g i i ( l e a ) d e n s i t y s o i tw a sc o n c l u d e dt h eb e s td e n s i t yo f 局删唧捃c “m 加g i i ( l e a ) w a s 1 e s st h a n2 0o n e m 3 ( 5 ) i tw a sc o n s t r u c t e dt h r e ec o m p l e xo r g a n i s m f l o a t i n gi s l a n d sb y a c o 瑚 c 口l a m “s ，l m p e r a t a c y l i n d r a r u b r a ，a c o r u s ， g r a m l n 倒s c v 玩r f 郫鼢( c o v e r a g e3 0 ) ，h y r i o p s 如rc u m i n g i i ( l e a ) ( 1 - 2 0 一) 趴d s l l v 盱 c 泖a n d b i g h e a d ( 9 0 一，1 2 0 9 m 3 ) t op u r i f yb a i l i a n j i n g r i v e r i tw a s 他s u l t e d i tw e r ea l s oi n c r e a s e dw a t e rq u a l i t ya n dp r e v e n t e dw a t e re u t r i p h l c a t l o nb y t h et h r e en o a t i n gi s l a n d s m o r ei t h a dt h eb e s tp u r i f ye f f e c tb y 么c d 删s 胛m f 拧洲sc vv a r i e g a t e sc o m p l e xo r g a n i s mf l o a t i n g i s l a n da n d 彳c d m c a l 口m “sc o m p l e xo r g a n i s mf l o a t i n gi s l a n dw a s s e c o n d a r yo n e m e a n w h l l e i tw e r ei n c r e a s e ds p e c i e sd i v e r s i t yi nb a r r i c a d i n ga n dh a dl a n d s c 印e a n d b i 0 1 0 9 y e f f e c tb yt h et h r e ec o m p l e xo r g a n i s mf l o a t i n g i s l a n d s ( 6 ) i tw a sa s s e s s e dw a t e rq u a l i t yo ft h et h r e ec o m p l e xo r g a n l s m t l o a t l n g e n t i f i c a t i o n f r o mc l a s s i n f e r i o rv vt oc l a s si i - i i i i tw e r ea l lg o tc l a s si i ia n dp r e v e n t e dw a t e r e u t r i p h i c a t i o no ft h et h r e ec o m p l e xo r g a n i s mf l o a t i n gi s l a n d s i tw a sf u r t h e ra p p l i e di nb a i l i a n ji n gr i v e rl a n d s c a p ea n db i o l o g y r e s t o r e e n g i n e e rb y t h et h r e ec o m p l e xo r g a n i s m f l o a t i n g i s l a n d s f u r t h e r m o r ei tw a sa p p l i e di nc o n s t r u c t i n ge c o l o g yw a t e ri n t oh o u t a np a r k e x p o2 0 10 b yt h ea s s e m b l e dp u r i f y i n gp r o g r e s sw h i c h i n c l u d ep l a n t s ，s i l v e r c a r pa n db i g h e a da n dh y r i o p s i sc u m i n g i i ( l e a ) k e y w o r d s ：f l o a t i n gi s l a n d ，c o m p l e xo r g a n i s m ，b a i l i a n j i n g ，e x p 0 2 0 10 ， w a t e rp u f f f y ， v ：海海洋人学硕i ：论文 目录 摘要1 a b s t r a c t i i i 目录i 弓l 言1 第一节水体富营养化现状及水华发生机理研究l l 水体富营养化：1 2 水华发生机制4 第二节湖泊、河流等富营养化水体修复技术8 l 国内外针对水体富营养化防治措施与技术应用8 1 1 外源性污染物质的控制方法8 1 2 内源性污染物质的控制方法9 1 3 生物生态方法9 2水生植物净化机理及浮岛生态技术应用现状1 2 2 1 水生植物净化机理。l2 2 2 生态浮岛技术应用现状。1 8 第三节课题研究内容及意义。l9 l 研究意义l9 2 研究目的2l 3 研究内容2 2 4 研究基础2 2 4 1 试验地点2 3 4 2 检测项目及方法2 3 4 3 新型浮筒材料2 4 4 4 浮岛构建2 8 第一章浮动绿岛结构、材料优化设计与构建2 9 1 材料与方法二2 9 1 1 试验材料2 9 1 2 植物选择3 0 1 3 试验方法3l 1 4 采样及检测3l 2 试验结果3l 3 1 新型浮床材料应用效果3 3 3 2 浮岛应用性能3 4 4 本章小结3 4 第二章浮动绿岛不同组合方式对白莲泾水体净化效果研究3 6 第一节三种植物对水体中氮磷等营养物质吸收能力研究3 6 1 材料与方法3 6 1 1 实验材料3 6 1 2 实验水样3 6 1 3 实验设计3 6 2 结果与分析3 7 2 1 三种植物的生长特性3 7 2 2 菖蒲对氮、磷的吸收效果3 8 2 3 银纹金线蒲对氮、磷的吸收效果3 9 2 4 血草在不同初始浓度下对氮、磷的吸收4 l 2 5 血草在不同盐度下对氮、磷的吸收4 l 3 讨论4 2 3 1 三种植物生长与景观的特性4 2 3 2 三种植物对氮磷等营养盐吸收效率的分析4 3 3 3 浮床植物选择4 4 第二节三种植物构建浮床净化白莲泾水体及其生态效应4 5 1 材料与方法4 5 1 1 试验材料4 5 1 2 浮岛构建4 6 1 3 采样方法4 6 2 结果与讨论4 6 2 1 隔离水界内氮含量的变化4 6 2 2 隔离水界内总磷和c o d h 含量变化。4 8 3 讨论。4 8 3 1 植物浮床生态景观效应4 8 第三节鲢鳙鱼不同密度围隔净化试验4 9 1 材料与方法5 0 1 1 试验材料5 0 1 2 试验设计5 0 2 结果与分析5 0 2 1 理化指标变化分析5 l 2 2 生物指标变化分析5 l 2 3 生物环境变化5 4 ，3 讨论。5 4 3 1 鲢鳙鱼投放密度5 4 3 2 鲢鳙鱼对水体水质影响5 5 3 3 鲢鳙鱼对浮游植物影响5 5 3 4 鲢鳙鱼对浮游动物的影响5 5 3 5 鲢鳙鱼控藻技术前景5 6 第四节三角帆蚌不同密度围隔净化试验5 6 1 材料与方法5 6 1 1 试验材料5 6 2 2 试验设计5 6 2 结果与分析5 7 2 1 理化指标变化5 7 2 2 生物学指标5 9 2 3 三角帆蚌存活状况5 9 3 讨论6 0 j ：海海洋人学硕i ：论丈 3 1 养殖密度与d 0 的关系6 0 3 2 三角帆蚌与悬浮物关系6 0 3 3 三角帆蚌对水质的影响6 0 3 4 三角帆蚌的除藻效果6 0 4 本章小结厶6 l 第三章复合生物型人工浮岛对上海白莲泾生态修复研究及评价6 2 第一节复合生物型人工浮岛对上海臼莲泾生态修复研究6 2 1 材料与方法6 2 1 1 试验材料6 2 1 2 采样及检测方法6 3 2 结果与讨论6 3 2 1三种浮岛对隔离水界水质的影响6 3 2 2 三种复合生物型浮岛对隔离水界浮游生物和叶绿素一a 的影响6 5 2 3 三种浮岛中植物、鱼、贝的生存特性6 6 3 讨论。6 6 3 1 搭配密度的选择6 6 3 2 复合生物型浮岛对氮磷的净化效应6 7 3 3 复合生物型人工浮岛对浮游生物及悬浮物的净化效应6 7 3 4 复合生物型浮岛溶解氧变化6 7 3 5 复合生物型人工浮岛对水质净化效应比较6 8 1 材料与方法。6 9 1 1 试验时间6 9 1 2 采样与测定6 9 1 3 检测项目及方法6 9 2 结果与分析7l 2 1 水质分析7 1 2 2 水质综合标识指数评价7 3 2 3 植物、鲢鳙鱼、三角帆蚌生长状况7 6 3 讨论7 6 3 1 水质综合指数标识7 6 3 2 三种浮岛净化负荷效果研究7 6 3 3 季节对生物影响7 7 3 4 生物多样性效果7 7 3 5 组合浮岛系统对水体环境的生态修复特点7 7 3 6 构建组合浮岛系统研究_ 7 8 4 本章小结7 8 参考文献7 9 附录一：g b 3 8 3 8 - 2 0 0 2 地表水环境质量标准8 6 附录- - ：论文发表及专利获得情况8 7 至定 谢8 8 水体的富营养化指氮、磷等营养物质大量进入相对流动性差的水 体( 如水库、湖泊、滨海等水域) ，在温度适宜、光照充足的情况下， 藻类等水生生物过量繁殖导致水生生态系统的结构破坏和功能异化 的过程。藻类在湖泊、水库的恶性生长称为水华，在滨海带的恶性生 长称为赤潮1 1 。我国近年来水华现象比较普遍，如滇池、巢湖、太湖 等几大淡水湖泊的严重水华至今仍然没有得到有效控制，就连流动的 水体汉江下游也爆发硅藻水华。水华在生态，经济，社会和生活上都 造成巨大影响和损失2 1 。本章就水体富营养化现状和防止措施等相关 研究进行了综述，并探讨营养物质外源输入对水体富营养化重要影 响，为研究水生生物生态修复防治水体富营养化提供依据。 第一节水体富营养化现状及水华发生机理研究 l 水体富营养化 目前，全世界有3 0 4 0 的湖泊、水库产生了不同程度的富营养 化，我国在9 0 年代后期有7 7 的湖泊和3 0 8 的水库处于富营养化状 【3 1 。2 0 0 7 年中国环境状况公报4 1 指出：我国水污染形势依然严峻。长 江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河和辽河等七大水系总体水质与 上年持平。1 9 7 条河流4 0 7 个断面中，i i i i 类、v 类和劣v 类水质 的断面比例分别为4 9 9 、2 6 5 署1 1 2 3 6 。珠江、长江总体水质良 好，松花江为轻度污染，黄河、淮河为中度污染，辽河、海河为重度 污染。全国近岸海域i 、i i 类海水比例为6 2 8 ，比上年下降4 9 个百 分点；i i i 类为11 8 ，上升3 8 个百分点；i v 类、劣v 类为2 5 4 ，上 1 | j ：淘海洋人学硕l ：论文 升1 1 个百分点。四大海区近岸海域中，南海、黄海近岸海域水质良， 渤海为轻度污染，东海为重度污染。根据国家海洋局发布的中国海洋 灾害公报【5 1 显示：2 0 0 1 2 0 0 7 年全海域共记录到赤潮6 5 6 次，累计面积 1 3 5 3 6 0 平方公里。湖泊污染也同样严重，滇池、巢湖、太湖等几大淡 水湖泊的严重水华至今仍然没有得到有效控制，2 0 0 7 年4 月太湖比往 年提早一个月出现了大面积蓝藻水华，随后太湖水源地受到污染，自 来水出现恶臭，无锡市大部分生产与生活用水供应中断，造成了重大 经济损失和严重社会影响。 从这些调查中可以看出我国水体富营养化的现状水是很严重的， 对我们的生活生产都造成了巨大的影响。而水体富营养化的危害主要 表现在【6 7 】： ( 1 ) 使水体变得腥臭难闻。在富营养状态的水体中生长着很多藻 类，其中有一些藻类能够散发出腥味异臭。藻类散发出的这种腥臭向 湖泊等水体四周的空气扩散，直接影响、烦扰人们的正常生活；这种 腥臭味也使水味难闻，大大降低水质质量。 ( 2 ) 降低水体的透明度。由于表层水体悬浮着密集的水藻，使水 质变得浑浊透明度明显降低，富营养严重的水质透明度仅有0 2 m ，湖 水感官性状大大下降。水味腥臭和透明度下降，使得大量的城市和郊 区湖泊水体在功能、用途方面大大降低效益。 ( 3 ) 消耗水体的溶解氧。表层密集的藻类使得阳光难以透射进入 湖泊深层，而阳光在穿射水层的过程中被藻类吸收而衰减，导致深层 水体的光合作用明显地受到限制而减弱，因而溶解氧的来源也就随之 减少。其次，湖泊藻类死亡后向湖底沉积，腐烂分解时也会消耗深层 水体大量的溶解氧，严重时可能使深层水体的溶解氧消耗殆尽而呈厌 氧状态，从而触发或者加速底泥积累的营养物质的释放，造成水体营 养物质的高负荷，形成富营养水体的恶性循环。 ( 4 ) 向水体释放有毒物质。某些藻类能够分泌、释放有毒性的物 质。藻类分泌出的有机物经分解可生成难以降解的腐殖酸即“三卤甲 烷前驱物”使水质更加恶化。 ( 5 ) 对水生生态的影响。一旦水体受到污染而呈现富营养状态时， 水体正常的生态平衡就会被扰乱，生物种群量就会显示出剧烈的波 动，某些生物种类明显减少，而另外一些生物种类则显著增加。这种 生物种类演变就会导致水生生物的稳定性和多样性降低，破坏了湖泊 生态平衡。 ( 6 ) 影响供水水质，增加水处理难度。首先，过量的藻类会给制 水厂在过滤过程中带来障碍，水藻可能经常堵塞过滤池。其次，富营 养水体由于缺氧而产生硫化氢、甲烷和氨气等有毒有害气体，水藻产 生的某些有毒物质，在制水过程中，更增加了水处理的技术难度。既 影响制水厂的出水率，也加大了制水成本费用。 而水体富营养化的最大危害就是发生水华。“水华”现象是由于 水体受到污染，引起某些藻类爆发性繁殖，致使水体颜色发生变化， 并在水面形成或薄或厚的藻类漂浮物的现象。引起水华的藻类大多为 蓝藻，还有绿藻、裸藻和硅藻等。它既是水污染的明显表现，又会进 一步加剧水体污染，造成水体缺氧，引起水生动物窒息死亡；还有些 ：海海洋人学硕i ：论文 藻类产生藻毒素，造成水生动物甚至人，畜等中毒，最终使水生态系 统受到破坏，造成生物多样性减少等。 2 水华发生机制 ( 1 ) 氮、磷对水华发生的影响 富营养化的指标主要有营养因子，环境因子，生物因子三大类。 其中，营养因子是富营养化的最根本原因。但是，我们只能说水体达 到了富营养化时已经具备了发生水华的基本条件，但并不一定会发生 水华现象。因为水华现象发生的机理很复杂它涉及许多因子的影响 1 8 。在营养因子中，一般认为氮、磷最为关键。 氮、磷浓度是影响藻类生长的重要因素。一般认为藻类生长的适 宜浓度范围是n 不低于o 1 m g l ，p 不低于0 0 0 9 m g l ，且n 、p 均不 超过4 5 m g l 。但水华发生时氮、磷浓度一般都比较高，多在富营养 化水平( t n 0 2 m g l ，t p 0 0 2 m g l ) 。从各地自然水体发生水华时的 实测值来看，n 、p 浓度均比较高。如1 9 9 2 - - - - 2 0 0 0 年在汉江下游的宗 观断面历年2 3 月份所测的总氮、总磷浓度范围分别在0 9 7 3 - - ， 1 6 3 5 m g l 、0 0 7 3 - 0 1 9 6 2 m g l2 f 司t 9 1 。太湖2 0 世纪9 0 年代以来每 年夏秋季均有水华发生，根据测定，其平均氮浓度为2 0 5 3 1 4 m g l ， 磷浓度为0 0 8 - - 0 111 m g l 【l o 】。2 0 0 2 - 2 0 0 4 年北京城区的一些河湖连 续发生水华，其t n 年均浓度为2 9 2 m g l ，t p 为0 2 m g l 。这些数据 都表明水华发生的水体中氮、磷浓度通常比较高，都达到或远超过了 富营养化程度。同时也表明，在不同的水体中，同一水体的不同时间 段，发生水华时氮磷浓度并没有一个固定值，而是处在一个相对比较 卜海海洋人学硕i ：论文 宽的富营养范围内。 n p 值与水华发生的关系同样受到人们关注，普遍认为它对藻类 生长繁殖有重要影响。根据藻类体内氮、磷原子个数比1 6 ：1 ，推论水 中氮磷浓度比为7 ：1 时最有利于藻类吸收利用。但实际调查或实验研 究所得最适比值与理论值7 ：1 相比较，有很大出入。如汉江的3 次水 华发生期间，氮磷比在1 0 - 1 5 之间，尤其在1 3 ：1 时最严重；太湖水 华发生时的氮磷比几乎一直在2 5 ：1 以上，草海基本上在1 0 ：1 以上【2 1 。 ( 2 ) 底层磷营养状态对水华发生的影响 水华是湖泊富营养化的重要表现形式之一，其发生过程与磷的生 物可利用性有关。沉积物水界面是磷营养补给的重要内源，故水华 的发生应与内源负荷相关，如极端富营养化的瑞典v a l l e n t u n a s j i 皂n 湖 沉积物中微囊藻生物量与内源磷负荷表现出同步变化趋势1 1 】，波罗 的海蓝藻水华的发生与磷输入的增加以及垂直混合过程均有联系【1 2 】。 在有温跃层的英国湖( c a u l d s h i e l sl o c h ) 中，底层富含由沉积物释放的 磷营养，这种内负荷可维持具垂直迁徙能力的蓝藻在表面的优势生长 ， 【1 3 】。试验池塘间隙水中的高磷负荷可能是直接触发微囊藻水华的重要 原因。经试验表明试验池塘沉积物磷主要以铁结合态的形式存在，发 生微囊藻水华的池塘沉积物显示较低的铁结合态磷和较高的有机质 含量，故厌氧状态可能是引起底层高磷负荷的主要原因。发生微囊藻 水华的池塘底层碱性磷酸酶在分布与动力学行为方面均具多样性，从 而表现出适应不同底物的较强的分解释放o - p 的能力。总之，有机 质可能通过调节不同的动力学因素在池塘底层的不同生态单元实现 上海海洋人学硕1 ：论文 高效率酶的诱导，同时引发厌氧状态，而这双重因素均有利于o _ 的迅速释放，从而促进水华的形成，并由此进一步大量且不断增加沉 积物有机质，致使上述过程反复发生【1 4 】。 ( 3 ) 水文因素对水华发生的影响 水库发生富营养化主要与水体中的氮、磷等营养物质水平、水文 条件、气候条件等因素有关，在营养源满足条件的前提下，水文、气 象、气候条件是发生浮游植物爆发的诱导因素【1 5 】。一般发生水华的 水域要同时具备以下特征：氮、磷营养物质水平达到湖泊富营养化标 准水平，水深不超过l o m ，平均流速小于0 0 5 m s ，而且水温在适宜藻 类生长的范围内，气候温暖，日照充足【1 6 】。水在库区的滞留情况和水 交换情况直接影响悬浮物的沉淀及氮、磷等营养物的滞留。水滞留时 间越长，发生富营养化现象的可能性越大；相反地，滞留时间越短， 不利于藻类的繁殖，较难以维持种群数量，不易形成水华 1 7 - 1 8 】。王孟 【1 9 】等研究长江流域红枫水库、百花水库等发现，因水量变化而导致水 库水滞留时间变长容易发生水华，因此，加大水库水量的交换，缩短 ， 水滞留时间，有利于抑制富营养化。水位与浮游植物现存量存在着显 著的负相关性2 0 1 。水位高，库容大，对浮游植物有稀释作用；高水时 水体有跃温层出现，水体保持相对静止，抑制库底营养向水中释放， 浮游生物现存量低。水位低不利于污染物的稀释和降解，相应的环境 容量小，也容易造成藻类的富集。河流进入水库由于库面阻水的影响， 流速减缓形成的缓流区，水深一般较浅，底层流速大于表层，底层泥 沙中的氮、磷容易受到底层紊流的影响而释放出来，增加水体中氮、 磷的浓度，易于藻类的生长【2 1 1 。另外，1 9 9 0 年8 1 2 月对太湖水华9 次 调查表明，水华主要由漂浮性蓝绿藻微囊藻组成，夏季s e 风使其漂 移集聚是西北湖区形成严重水华的主要原因。这种漂移使得藻类所含 营养物逆吞吐方向传输，形成了一种“生物营养滤器 ，加速了太湖 尤其是西北湖区的富营养化进程【2 2 1 。 ( 4 ) 鲢鳙鱼对水华发生的影响 水华爆发可能是水体的一种上行效应【2 3 】，或者将水华爆发看做是 水体富营养化的结果、标志或表征2 4 1 。然而这并不能很好的解释千岛 湖水华发生：为什么千岛湖在1 9 9 8 矛11 9 9 9 年水体营养盐含量较低时连 续两年出现大面积蓝藻水华，此前数年营养盐含量较高却并没有爆发 水华。