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题名: 典型流域磷动力学、生态响应及目标管理对策研究
作者: 杨扬
答辩日期: 2001
导师: 吴振斌
专业: 水生生物学
授予单位: 中国科学院水生生物研究所
授予地点: 中国科学院水生生物研究所
学位: 博士
关键词: 流域 ; 富营养化 ; 磷污染 ; 动力学 ; 生态响应
摘要: 水体富营养化是流域生态系统内部营养物质结构失调迫使生物的种类与数量朝着有悖生态平衡的方向演化的结果。治理水域富营养化的最有效的途径之一是减少输入水体的营养盐量。传统的观点和新近的研究都认定,磷在一定条件下是产生藻类水华的限制因子。本工作选择珠江三角洲重要饮用水源D流域为实例,对流域内磷动力学过程及其生态响应开展研究。围绕营养盐控制的核心问题,进行全流域范围磷污染的动态研究:1)突出了目前我国水资源保护研究难点—非点源污染控制;2)完善了流域水库磷盐收支计算方法,为流域营养盐控制决策提供了重要依据;3)建立数据库和水质模型,预测了在实施不同磷削减控制方案后流域供水水质的响应情况;4)根据湖泊外力函数(主要是外来营养盐浓度或负荷)与湖库内营养状态响应间的定量关系,确定了磷允许负荷量及控制标准,提出了有效的富营养化控制实用技术。主要研究成果如下:1、D流域磷污染现状及营养状态分析D流域及深圳水库作为饮用水源地,近年来水体TP浓度均超过地表水环境质量标准(GHZBI-1999)Ⅱ类水质标准,采用最小方差数检验方法对1997-1999年TP含量进行多重比较分析表明:1999年较1997年和1998年有明显增加;流域各河段监控点TP含量与流域沿岸污染源的增长紧密相关,流域TP含量的变化与雨季/旱季的交替有较明显的关系。综合多项营养状态指标,转换为营养状态指数(TSI),对深圳水库营养状态进行连续分级评价表明,深圳水库处于富营养状态。2、D流域磷输入输出计算野外监测和不同土地利用类型降雨小区试验,对各种污染来源进行了实地调查:点源:流域点污染源输入水体中TP负荷约为1202.37t/a。其中东江供水输入TP49.49t/a;流域内各城镇居民洗涤剂人均使用量为7-12k/a,平均约为9kg/a,已与世界人均8-9 k/a的水平平齐,估算出洗涤剂年TP排放量为427.75t/a;对D流域人体排泄磷量研究表明,东莞地区人体排泄物排磷量为1.33g/人.d,深圳市为1.32g/人.d,人体排泄物TP排放量约为512.27t/a;工业、集约化养殖业及饮食、服务等第三产业TP排放量约为2 12.85t/a。非点源:估算出流域内各种面源输入水体TP负荷约为377.46t/a。降雨引起TP负荷的沉降量1.01t/a;非集约化禽畜养殖粪肥经农业利用后,TP进入环境约96.19t/a;流域不透水城镇非点源TP流失量为100.67t/a,约占面源TP负荷输出的30%;以林地、果园、菜地为主的农田TP流失量为44.32t/a,运用通用土壤流失方程式计算,随泥沙流失进入水体而损失的TP为88.04t/a;计算流域垃圾填埋场随降雨径流产生的TP流失量0.86t/a。对库周雨季降雨产流水质进行监测,深圳水库径流输入TP负荷46.37t/a。在流域磷输入、输出调查的基础上,计算D流域及深圳水库磷负荷量,流域TP负荷输入总量为1578.83t/a,输出总量为321.9t/a,流域TP滞留量为1257.93t/a;其中深圳水库滞留238.35t/a,占总滞留量的18.9%,表明深圳水库磷输入量大于输出量,这也是深圳水库富营养化不断加重的主要原因之一。3、含磷洗涤剂对藻类生长影响采用室内模拟生物实验技术作为确定环境参数的辅助手段,了解含磷量不同洗涤剂对藻类生长的影响,为判断“禁磷”措施的作用提供科学依据。结果发现,不同种类的家用洗涤剂对藻类生长的促进作用是很明显的,藻类现存量已超过国内外通用的富营养化评价标准:浮游植物现存量7.5-10 * 10~6个/L;尤其是含磷洗衣粉,在日常生活用量的情况下,藻类生长现存量可达6.2×10~9个/L,较含磷或低磷洗衣粉增加60%,可见在磷作用下,藻类生长潜力巨大。4、D流域水质总磷预测及水库磷控制标准制定依据流域经济发展情况,预测了各区域不同水平年磷污染发展趋势,采用水质预测模型,对流域容量进行了计算,预测了在实施不同磷削减控制方案后,流域供水水质的响应情况,为流域富营养化的控制提供了理论依据。采用营养盐负荷与湖(库)中响应模型对深圳水库中营养状态响应结果进行参数率定,其水库规划模型的预测值与深圳水库的实测值较为接近,结合水库的饮用水功能及技术经济可能性,计算了深圳水库富营养化磷盐控制标准及允许负荷。5、D流域可行的磷源控制管理对策针对D流域磷源发生原因提出的推行禁止使用含磷洗涤剂及辅以部分非点源控制(禁止禽畜散养)的方案,可削减该流域磷负荷的60%以上。实行限、禁磷措施后,预计深圳水库水体TP将从目前的0.24mg/L降至0.18mg/L,水体磷负荷削减25%;如严格控制流域禽畜散养,削减非点源磷盐60%,深圳水库水体TP将降至0.14mg/L,可达到地面水Ⅱ类水质标准(0.1mg/L)临界水平。采用上述控磷措施,按目前污水实际处理率计,可节省建设费用近10亿元和年运行费用1.5-2亿元,收到显著的环境、社会、经济生态效益。
英文摘要: Eutrophication of water bodies resulted by the unbalance of internal nutrient structure in the ecosystem, which drives the biological variety and quantity to evolve against the ecological balance. Toreduce the discharging of the nutrients will be one of the most basic and the most effective approaches to control waterbody eutrophication. The traditional viewpoint and recent studies showed that phosphorus would be the limiting factor for algal bloom producing under certain conditions. In this paper, the important drinking water source of D watershed in the Pearl River Delta was chosen as the investigation case, and the phosphorus dynamic process and its ecological response were studied. The core issue of nutrient control was focused and the dynamic studies on phosphorus pollution of the whole watershed were conduced: 1) to highlight the non-point source pollution control, which is the difficulties research subject of water resource protection; 2) to perfect the calculation method for phosphate input and output, providing important basis on decision making for nutrient control; 3 ) to establish database and water quality model, to predict the water quality response after different phosphorus control schemes realized; 4) to determine admissible phosphorus loading and control standard according to the quantitative relationship between the external force function (mainly the exotic nutrient salt concentration or loading) and internal nutrient state response, and to work out the effective and practical techniques for eutrophication control.
语种: 中文
内容类型: 学位论文
URI标识: http://ir.ihb.ac.cn/handle/342005/12578
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典型流域磷动力学、生态响应及目标管理对策研究.杨扬[d].中国科学院水生生物研究所,2001.20-25
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