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user: 3. 湖水体富营养化现状及其成因分析 3.1. 巢湖水质情况 根据环保部门近年水质监测结果显示，巢湖东半湖富营养化也不容乐观。巢湖坝口、船厂等区域水质为III类，黄麓、中庙、东半湖湖心及兆河入湖口等区域为轻度富营养，水质一般在IV类，主要污染物为总氮、总磷 [ 2 ] 。 巢湖境内主要入湖支流水质也不容乐观，双桥河、环城河、抱书河、炯炀河、汤河水质较差，多为IV~V类，柘皋河、兆河、花塘河水质一般为III类，随季节变化有时也接近IV类。水质污染已严重影响当地工农业生产及群众生活需求。 湖体水质总体为IV类，属轻度污染，其中东半湖为IV类水质，西半湖为V类水质。主要污染指标为总磷和化学需氧量。湖体总体为轻度富营养状态，其中东、西半湖均为轻度富营养状态。环湖河流总体为中度污染。主要污染指标为氨氮、化学需氧量、总磷和阴离子表面活性剂。在湖面19个断面中，I-III类、IV-V类和劣V类水质断面比例分别为63.1%、5.3%和31.6%。与上年同期相比，I-III类水质断面比例增加21.0%个百分点，劣V类水质断面比例持平，水质明显好转。同时以COD单指标评价，湖区9个测点中，I-III类和IV-V类水质断面比例为66.7%和33.3%、无劣V类水质断面。环湖河流19个断面中，I-III类、IV-V类和劣V类水质断面比例分别为68.4%、15.8%和15.8%。 3.2. 巢湖蓝藻爆发现状 历史上的巢湖，水质优良且生态环境维护较好。从20世纪80年代开始，随着流域内人口和工农业生产的快速增长以及城市化进程的加快，巢湖水体中N、P等营养负荷加重，湖泊出现富营养化，导致蓝藻爆发，水体严重污染。2015年4月~7月巢湖水体富营养化调查资料显示(表1)： 根据巢湖管理局的相关数据资料分析可得知，4月份大部分时间均未见明显水华现象，只有8日，18日，21日，23日，30日水华规模为“零星性水华”；5月份大部分时间均未见明显水华现象，只有9日、31日水华规模为“零星性水华”；6月份大部分时间均未见明显水华现象，只有6日，18、19、20、25日水华规模为“零星性水华”；7月12日之前的数据显示七月的水华现象明显，7月1日出现“区域性水华”，7月2、7、8、10日出现“零星性水华”。从上述表格及分析中可以发现随着月份的增加水华程度不断增大。(有时巢湖部分或全部水域被云遮盖，只检测未遮盖部分。) Table 1 The degree of algal bloom in Chaohu Lake in April-July 201 日期 藻类密度(万个/升) 藻类平均值(万个/升) 藻类水华程度 4月1日 12.0~77.0 29.5 无明显水华 4月8日 14.0~225.0 90.9 无明显水华 4月13日 14.0~156.0 80.3 无明显水华 4月22日 101.0~462.0 164.2 无明显水华 4月28日 20.0~288.0 87 无明显水华 5月5日 29.0~188.0 74.8 无明显水华 5月12日 87.0~287.0 169.9 无明显水华 5月18日 70.0~5104.0 1273.5 轻度水华 5月25日 29.0~2128.0 338.6 无明显水华 6月3日 59.0~845.0 266.8 轻微水华 6月18日 75.0~2116.0 527.6 轻微水华 6月23日 101.0~4496.0 778 轻微水华 7月1日 64.0~6598.0 1546.2 轻度水华 7月7日 142.0~13，000.0 2121.5 轻度水华 表1. 2015年4月~7月巢湖水华程度 3.3. 水体富营养化简介及原因分析 3.3.1. 水体富营养化简介 水体富营养化是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。在自然条件下，湖泊也会从贫营养状态过渡到富营养状态，不过这种自然过程非常缓慢。而人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化则可以在短时间内出现。水体出现富营养化现象时，浮游藻类大量繁殖，形成水华。因占优势的浮游藻类的颜色不同，水面往往呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等。这种现象在海洋中则叫做赤潮或红潮。 3.3.2. 水体富营养化的原因分析 1) 物理因素 ① 温度 有关实验表明微囊藻的最佳生长温度有高于其他藻类，但有关微囊藻适宜生长于较高温度的结论还是更多来源于野外的观测及基于其水华多发生于夏季的事实，室内实验证明，微囊藻的最适宜生长温度为30到35度，最适宜微囊藻的聚集，上浮形成水华。 ② 光照 由于蓝藻细胞体内除了具有叶绿素外，还同时具有藻胆蛋白，这些色素使得蓝藻可以利用其它藻类所不能利用的绿，黄，橙色部分的光(500~600)从而比其它藻类具有更宽的光吸收波段，能更有效地利用水下光的有效光辐射并可以生长在仅有绿光的环境中。此外，长期暴露在强光条件下对许多藻类来说有可能是致命的，但微囊藻通过增加细胞内类胡萝卜素的含量而保护细胞免受光的抑制，因此，对强光有较大的忍受性。加之蓝藻仅需较少的能量就能维持其细胞的结构和功能，在较低的光照条件下蓝藻可以比其它藻类具有更高的生长速率。这样，在扰动及其它浮游生物数量较多的条件下，蓝藻就会具有更多的竞争优势。 ③ 其它物理因素 此外，水文、气候、气象等条件也可以通过影响湖泊水体的分层、混合以及光照、营养盐的可利用性等，从而直接或间接地影响蓝藻种群的细胞密度、种群组成、垂直分布、生命周期等。直接作用是由于风浪和湖流的运动将湖区内的蓝藻吹向湖岸，形成水华；而间接作用，尤其在大型浅水湖泊中，可能更多的是由于风浪的扰动，导致了大量的营养盐从沉积物中释放出来，大大增加了水体中藻类可利用的营养盐含量。 2) 化学因素 在水华形成机理研究中，研究最多的可能就是有关营养盐与藻类生长之间的关系。由于蓝藻水华通常出现在富营养化的湖泊中，早期人们就通常假设它们的生长可能需要较高的磷、氮浓度支撑。确实，伴随着湖泊的富营养化，尤其是水体中磷浓度的增加，通常会导致水体中浮游植物的种群组成朝着形成水华的蓝藻演替。同时，水体中总氮总磷比(TN：TP)也会显著影响着浮游植物的种群组成，通常当TN：TP < 29时，可以形成水华的蓝藻会占优势。然而最近的研究结果表明：在较高的TN：TP的情况下，水体中也会形成蓝藻的水华，较低的TN：TP并不是蓝藻水华形成的条件，而是蓝藻水华产生的结果。当水体中溶解性磷的浓度 > 0.01 mg/L时，磷浓度的降低不会导致藻类生物量的减少。而在太湖的梅梁湾，水体中平均溶解性磷已经达到0.03~0.07 mg/L。因此，在湖泊富营养化过程的早期，磷作为藻类的生长限制性因子，其含量的增加，导致了藻类的大量生长。但是一旦磷进入湖泊的量大大增加，湖泊底泥中也逐步积累了大量的磷元素，在合适的环境动力作用下，有可能再次释放到水体中。在这些湖泊中，磷可能已经不再是藻类生长的限制因子，根据美国生态学家关于“限制因子规律只有在严格的稳定条件下才能应用”的观点，由于湖泊并不是一个封闭的生态系统，因此，也许引起水华暴发的限制性因子已经发生了转换，有可能其他环境因素成为了藻类生长与水华暴发的限制因子，而营养元素的浓度只是人们可以控制的诱导因素之一，这有待人们进一步研究加以认识。事实上，由于蓝藻的生活史、行为特点，使得它们能够更有效地适应特殊的磷环境。例如：微囊藻有较高的磷吸收的最大摄取速率、比其它藻类具有更强的储存磷的能力，它们可以细胞中储存足够的磷(够细胞分裂2~4次)、对磷、氮等营养盐的结合力比其它藻类高等，这些特点使得它们可以更有效地利用磷，尤其在氮、磷限制的条件下，具有比其它藻类更高的竞争力。因此，在许多氮、磷浓度较低的水体中，也时常可见到蓝藻的水华。对于生长在大型湖泊中的蓝藻而言，由于湖泊内部的营养盐循环、沉积物–水界面的交换、微生物过程等使得它们生长所需的营养盐往往可以得到再生、补充，而不必完全依赖于外界的输入。因此，与生长在小型湖泊中的相比，它们更少受营养盐的限制。此外，有研究报道，湖泊中风浪的扰动可能比水体中的营养盐的含量本身更能影响铜绿微囊藻。 3) 生物因素 相对与物理因素和化学因素，对蓝藻水华形成的生物学因素，尤其是生物种群间相互作用的因素研究较少。已有的研究主要关注的是蓝藻本身的生理生态特征在形成优势种群过程中的作用。例如，为了获取适宜的光辐射，蓝藻常常还会以形成表层水华的方式作为其适应环境的生态对策的一部分。许多种类的蓝藻细胞中具有的气囊，使得它们能够悬浮在水中，同时可以通过调节浮力来控制它们在水体中的垂直分布、昼夜迁移及形成水华的能力。这种通过浮力控制一方面使得它们能更好地适应环境的变化，例如：漂浮到表层，增加获得光照的条件、迁移到营养盐较适宜的位置，增加营养盐供给；另一方面，水华蓝藻，如微囊藻，通过细胞分裂和胶鞘形成，形成了细胞数量很多的群体，不仅增强了下沉和上浮的速度，而且减少了沉积的损失。蓝藻的这种能够进行垂直迁移的特性，使得它们在与其它藻类竞争营养盐，尤其是在竞争光的方面具有明显的优势。近期许多研究还提出了蓝藻成为优势种的其他原因，例如：蓝藻对低温以及低光强和紫外线的适应，与其他藻类相比，可以过量摄取无机碳和营养物质的能力，由于形成群体胶鞘，降低了被浮游动物摄食的可能，分泌它感物质对其他物种的抑制作用以及藻毒素对其他物种生长抑制作用等。 4) 外界因素 ① 项目建设“掉链子” 167个防污项目，仅完工56个，还有没动工的。省政府《重点流域水污染防治规划(2011~2015》提出，2014年，巢湖流域水污染防治项目完工率，需达到70%的考核目标 [ 3 ] 。 而调研报告中写到：“截至今年8月，全省纳入巢湖流域水污染防治专项规划的167个项目，只有56个项目完工，完工率仅为33.5%。”合肥市规划项目共107个，按考核要求应完成75个。但是受资金申请、招投标流程较慢等因素影响，目前仅完工30个，项目完成率28%，部分项目甚至尚未启动前期工作。 ② 超标严峻 目前，湖区总体水质仍为营养化状态，据省环境监测中心站监测，今年8月上旬，西半湖区总体水质状况为重度污染，6个测点水质类别均为劣V类；东半湖为中度污染，3个测点水质类别为劣V类，2个为IV类，1个为III类。值得注意的是杭埠河，其来水量占入湖水量的近六成，入湖清水曾占70%，近年由于受到支流污染的影响，入湖水质逐年恶化，部分时段水质甚至达至IV类和V类。 ③ 挤压环境 农村、农业污水直接流入巢湖。污染总量增加，治理难度加大。巢湖流域经济社会的快速发展不断挤压巢湖水生态环境空间，污染物排放总量大幅攀升，其中所富含的氮磷等元素是造成巢湖水体富营养化的重要原因。 再加上化肥、农药投放量大、利用率低，对农村、农业生态环境造成污染，导致部分富营养成分及有害成分流入巢湖流域，成为巢湖流域污染的重要因素。据测算，巢湖流域规模化畜禽养殖化学需氧量排放量占流域总排放量的48%。 ④ 交换减少 唯一通道长江，相继建设闸口，无水交换。60年代初，为调蓄巢湖水量，在巢湖入长江的唯一通道裕溪河相继建设巢湖、裕溪二闸，流域内形成的径流量，与长江入巢交换量，由建闸前二者之间比值为1:0.45变为1:0.05，导致巢湖湖油体流场发生质的变化，由过水性浅水型湖泊改变为人工调控的半封闭水域，降低了长江巢湖之间水体交换量，影响了水体中营养盐的输出，巢湖内源营养盐存量不断增加，每年呈上升趋势。