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有效控制富营养化水体是该控磷还是控氮?
点击次数:33 发布时间:2020-01-08

  湖泊富营养化磷控制范式的提出是基于加拿大实验湖区的全湖实验结果。他们经过长期实验发现,只控磷就可以有效控制实验湖泊的藻类生物量,而控氮湖泊产生了固氮蓝藻,控氮产生的效果并不理想。由此提出湖泊富营养化治理只需控磷,无需控氮(Schindler et al., 2008)。从上世纪70年代开始,控磷措施就已经在欧美国家广泛实施,并取得一定的效果。然而控磷措施在很多大型富营养化浅水湖泊并不成功,例如美国Erie、Okeechobee湖、加拿大Winnipeg湖,日本Kasumigaura湖等。这引起人们对单一控磷策略的反思。

  实践上,我们通常采取的控制措施主要是以外源输入控制为主。对于很多富营养化程度较低的湖泊或一些深水湖泊,控磷策略的治理效果很好,可以维持湖泊的清水状态。而对很多大型浅水富营养化湖泊,单独控磷则无法在短期内起到良好作用,有的湖泊甚至延迟几十年才有响应。实际上,加拿大实验湖区(ELA)处于加拿大安大略省(Ontario)西北部的一个人口稀少的区域,属于大陆性温带针叶林气候。实验湖区没有人为外源污染物输入,污染背景低,湖泊温度相对较低,藻类生长期短,营养盐循环相对较慢,控制磷的输入,就可以严格控制湖泊的磷浓度,显著降低藻类生物量。在这种湖泊背景下获得的湖泊治理经验不具有普适性。

  湖泊藻类生长是受氮限制,还是磷限制,取决于生态系统藻类生长所需氮磷的可获得性,而不是简单的水体营养盐浓度。进入水生态系统中的营养盐在水相、悬浮颗粒物和底泥中进行分配和循环,内源负荷和循环效率对藻类生长起着重要的影响,一些湖泊底泥内源磷的释放甚至超过外源负荷。在贫营养水体,营养盐在湖内的循环速率低,内源负荷较低,因此外源磷控制能很好的控制湖内水体营养盐的可利用性,显著降低藻类生物量。

  国内很多学者通过分析磷与藻类生物量的关系,认为藻类生物量总是与总磷(TP)的相关性高,而与总氮(TN)的相关性低,因此认为磷是主要限制因子,湖泊治理应该重点控磷。这种做法的不足之处是没有考虑内源磷的影响。正常情况下水体中无机磷的浓度通常很低,不是被藻类吸收就是被颗粒物吸附,沉降进入底泥,因此磷在藻相和底泥中进行着再分配。我们在建立藻类与TP的关系时往往忽略了大部分磷是储存于底泥当中,因此建立的藻类生物量和TP的关系往往是藻体叶绿素和藻体磷之间的自相关关系(Lewis,2011)。

  浅水湖泊与深水湖泊营养盐的循环途径及对藻类生产力的影响具有很大差异。对于深水湖泊,由于受温度影响,容易形成季节性的温跃层,温跃层的静力稳定度大,沉积物释放的磷仅在湖下层迁移,难以进入真光层供藻类利用,内源磷对磷循环的贡献有限。因此,深水湖泊控制外源磷的输入具有很好的效果。浅水湖泊,风浪扰动频繁,底泥间隙水中的磷很容易受风浪扰动进入真光层被藻类吸收利用。尤其对于具有漂浮能力的蓝藻,很容易在底部吸收营养盐,在表层接受光照进行生长。因此,浅水湖泊营养盐磷的循环与藻类生长关系更为密切,一旦湖泊受到污染形成藻型生境,对外源磷控制的响应就会极为缓慢。

  因此,磷范式只适用于富营养化程度较低的湖泊或深水湖泊,对于富营养化相对较高的浅水湖泊很难适用。

  四合一型多参数水质检测仪厂家阐述控磷控氮的原理是湖泊治理的重要理论基础;控磷控氮的策略是富营养化湖泊治理的关键;因地制宜的针对性手段是治理的成败所在。

 

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