资环学院夏季学期开设的《水资源与生态环境问题研究前沿与展望》课程,为资环领域的研究生们提供了一个了解中国当前水环境问题及其控制与解决途径的平台,对研究生们今后的学习和科研工作有很大的指导意义。其中刘鸿亮院士和金相灿研究员针对目前大家十分关注的湖泊富营养化问题进行了详细的介绍,使我们对中国的湖泊富营养化问题有了一个科学、全面的认识。
我国是一个湖泊较多的国家,面积大于1平方千米的湖泊有2305个,湖泊总面积为71787平方千米,总蓄水量7088亿立方米,其中淡水贮水量为2261亿立方米。全国有50%的饮用水来自于湖泊和水库。所以,湖泊对我国国民经济的发展起着至关重要的作用。但是由于社会经济的快速发展、人口增加的压力以及农业面源污染的加剧等,使得我国城市湖泊都已处于重营养或异常营养状态,而绝大部分大中型湖泊均已具备发生富营养化的条件或者已经处于富营养化状态,使我国成为世界上湖泊富营养化最严重的国家之一,严重制约着人类的生存和区域经济与社会发展。我国湖泊绝大多数为浅水湖泊,位于主干河流的中下游,流域营养盐丰富水体容易发生富营养化。同时风浪作用明显,对湖泊水质影响显著,加上水土界面接触面大,界面频繁受到风浪等水动力搅动,底泥与水体接触机会大大增加,促进了磷的交换作用,使底泥对水体磷的影响更直接也更频繁。所以中国湖泊的富营养化造成了水生态系统破坏、蓝藻水化频发、湖泊产生内负荷、湖泊水氧系统紊乱以及底泥中释磷量大幅升高,这些特点使得中国的湖泊富营养化问题成为世界性难题。
要解决湖泊富营养化问题,首先需要找出湖泊发生富营养化的原因和发生的机理,也就是需要科学的认识湖泊富营养化问题。只有找到了其内在的规律才能够对症下药,抓住要害,有效的解决问题。湖泊富营养化使湖泊水化学特性发生变化、改变了沉积物界面与地化过程、初级生产力失衡与大量暴发、有利于蓝藻水化频发和内部产生COD污染负荷。根据多年的理论和实践经验,金相灿研究员提出我国湖泊富营养化是由于人类不合理活动及过量排污使得水体中氮磷含量增加,造成水化学失调、水生态退化,使得湖泊生境藻型化,从而出现水化爆发,并进一步导致水质恶化与功能下降。在这里,他提出了湖泊的生境这一重要的概念。生境的改变是导致湖泊生态系统和生物群落发生变化的根本原因。所以要解决湖泊的富营养化最重要的就是通过各种途径改善湖泊的生境,使它不再是适合藻类生存的藻型生境。为了实现这个目的,很多的专家学者纷纷提出他们的理论或者实践措施。
其中,金相灿研究员总结的湖泊的富营养化控制理念包括:一、湖泊富营养化防治理念;二、湖泊生态修复理念;三、湖泊外源控制的新思路;四、社会经济影响规则。其中很重要的一点是要从流域出发保护湖泊,同时控源与生态修复相结合。在这里,金研究员特别强调了生态修复与生态工程的区别,指出生态修复是越自然越好,使受损的生态系统得到从退化趋势向良性趋势转化并稳定化的过程。而湖泊控源的新理论包括控源工程到生态工程再到湖泊净化最终进入湖泊的过程。控源工程是使各污染源的水体通过污水厂处理后各指标达标,它涉及到点源的收集,面源的治理等;生态工程则是利用人工湿地等把处理过的水体进行再处理,进一步改善水质;湖泊净化是通过湖滨带生态修复以后,利用湖滨带进行水体的净化。通过这三重处理以后,进入湖泊的外源就得到了有效的控制。而湖泊富营养化的社会经济影响则是通过计算一个湖泊面积的人口密度来判断湖泊发生富营养化的可能性。总起来说,湖泊富营养化的控制方案包括三大块:控源技术——控制点源、面源和湖泊内污染源,湖泊及流域管理技术,生态修复——湖滨带生态修复技术、沉水植物生态修复技术和陆生生态修复技术。
这样,通过课程的学习我们了解了中国浅水湖泊环境的脆弱性、易发生富营养化、一旦污染治理难度大、投资多的特点。掌握了湖泊的治理要有流域的观念,要把湖泊作为一个整体进行治理,整体规划,整体考虑。而在具体的治理方案中控源是根本,但同时控源要与生态修复相结合、治理要与管理相结合,把握好富营养化控制的理念。以这些理论为支撑和启发,再通过自己的努力,相信我们在今后的学习和科研工作中会不断的实践和创新使这些理论得到更好的发展,同时也一定会找出更有效的治理湖泊富营养化的方案,使湖泊恢复为健康的自然的系统。