【摘要】：湖泊富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題是政府管理部門(mén)和湖沼學(xué)家重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。制定營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)和控制標(biāo)準(zhǔn)被認(rèn)為是控制湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的前提條件。本研究以我國(guó)新疆、內(nèi)蒙古、黑龍江、吉林、遼寧、江蘇和云南7個(gè)省份的28個(gè)代表湖泊為研究對(duì)象,在進(jìn)行大量歷史資料調(diào)查的基礎(chǔ)上,采用野外調(diào)研、原位試驗(yàn)和室內(nèi)試驗(yàn)相結(jié)合的方法,同時(shí)運(yùn)用概率統(tǒng)計(jì)、方差分析、相關(guān)性分析、線性回歸、歸納推理以及構(gòu)建數(shù)學(xué)模型等多種數(shù)學(xué)方法,研究我國(guó)若干湖泊生態(tài)系統(tǒng)狀況(包括營(yíng)養(yǎng)水平的演化趨勢(shì)、藻型富營(yíng)養(yǎng)化/草型富營(yíng)養(yǎng)化、自然富營(yíng)養(yǎng)化與人為富營(yíng)養(yǎng)化、總磷(TP)與葉綠素a (Chl-a)現(xiàn)存量線性關(guān)系的區(qū)域化特征以及湖泊生態(tài)系統(tǒng)TP與生物量之間的質(zhì)量結(jié)構(gòu)模型)及其分類方法,并進(jìn)一步提出若干湖泊TP的基準(zhǔn)及其相應(yīng)的控制標(biāo)準(zhǔn)。主要研究結(jié)果如下： 1.我國(guó)28個(gè)湖泊營(yíng)養(yǎng)水平的變化趨勢(shì)及現(xiàn)狀分析表明,新疆各湖泊、草型湖泊固城湖和石臼湖以及云南深水湖泊撫仙湖和瀘沽湖營(yíng)養(yǎng)水平相對(duì)較低,其他湖泊均處于富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài),且除了污染控制效果較好的太湖和玄武湖外,各個(gè)湖泊的營(yíng)養(yǎng)水平仍呈現(xiàn)上升趨勢(shì)； 2.藻型富營(yíng)養(yǎng)化與草型富營(yíng)養(yǎng)化的比較研究表明：①藻型富營(yíng)養(yǎng)化湖泊(區(qū))TP含量一直處于富營(yíng)養(yǎng)化或超富營(yíng)養(yǎng)化水平。藍(lán)藻的衰亡動(dòng)力學(xué)和磷(P)釋放動(dòng)力學(xué)顯示藻華區(qū)P流動(dòng)速率相對(duì)較快,導(dǎo)致藻華暴發(fā)期內(nèi)溶解態(tài)P的含量處于很高的水平,如TDP/TP的比例超過(guò)30%；②草型富營(yíng)養(yǎng)化湖泊TP含量也處于富營(yíng)養(yǎng)化水平,水草生長(zhǎng)期內(nèi)TP、溶解態(tài)總磷(TDP)和溶解態(tài)無(wú)機(jī)磷酸鹽(DIP)含量均很低,在水草衰亡期TP含量較高,如2009年12月,胥口灣水體TP含量的平均值為0.353mg.L-1,高于同期梅梁灣水體中TP濃度(0.303mg.L-1)；③開(kāi)展了草型湖泊與藻型湖泊初級(jí)生產(chǎn)力歸一化研究,草型湖泊中水草生物量轉(zhuǎn)化為等價(jià)葉綠素a (CHLequal)含量的定量關(guān)系式為K1=1000*(CHLequal-Chl-a)*H/Biomass (K1和H分別代表水草生物量向CHLequal的轉(zhuǎn)化系數(shù)和草型湖泊(區(qū))的水深)；④水體中溶解氧(DO)、濁度(Turbi)、鹽度(Sal)、塞式深度(SD)、電導(dǎo)率(EC)和Ch1-a是藻華暴發(fā)期湖泊(區(qū))的主導(dǎo)性水質(zhì)參數(shù)指標(biāo),而在水草生長(zhǎng)期內(nèi)變動(dòng)最大的水質(zhì)參數(shù)指標(biāo)包括SD、Tem、 Turbi、DO和pH。 3.自然富營(yíng)養(yǎng)化與人為富營(yíng)養(yǎng)化的判定依據(jù)為：當(dāng)自然干擾函數(shù)(N)值／人為干擾函數(shù)值(R)1時(shí),湖泊水生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)水平受自然因素影響比較大；當(dāng)N／R1時(shí),湖泊水生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)水平受人為因素影響相對(duì)比較大。呼倫湖屬于自然富營(yíng)養(yǎng)化湖泊,氣候的暖干化,冬季的冰封現(xiàn)象和夏季短暫的藍(lán)藻暴發(fā)是導(dǎo)致呼倫湖營(yíng)養(yǎng)鹽含量發(fā)生時(shí)空變化的主要原因。入湖河流營(yíng)養(yǎng)鹽水平的提升,出湖河流轉(zhuǎn)變?yōu)槿牒恿?沉積物吸附營(yíng)養(yǎng)鹽能力較低以及水產(chǎn)品產(chǎn)量的下降加劇了呼倫湖富營(yíng)養(yǎng)化的進(jìn)程。太湖和滇池屬于人為富營(yíng)養(yǎng)化湖泊,入湖河流的輸入是這兩個(gè)湖泊營(yíng)養(yǎng)鹽的主要來(lái)源,人口密度過(guò)大、工農(nóng)業(yè)的飛速發(fā)展以及城市化程度加劇等人為因素加速了其富營(yíng)養(yǎng)化的進(jìn)程。 4.通過(guò)對(duì)我國(guó)28個(gè)湖泊TP與Chl-a現(xiàn)存量之間進(jìn)行線性回歸,建立生態(tài)系統(tǒng)P流動(dòng)特征的基本假設(shè),初步建立了TP與初級(jí)生產(chǎn)力(Chl-a)之間的質(zhì)量結(jié)構(gòu)模型：Rmax=k0/(1-η)(Rmax,k0和η分別代表TP向初級(jí)生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化的最大轉(zhuǎn)化系數(shù)Rmax,TP與Chl-a現(xiàn)存量線性回歸方程的斜率和營(yíng)養(yǎng)鹽的傳遞效率),并擬合了我國(guó)各湖泊Rmax與積溫(Tem)之間的定量關(guān)系：Rmax=0.001024*e0.001024*Tem,同時(shí)發(fā)現(xiàn)我國(guó)各湖泊存在積溫的一個(gè)閾值范圍3400℃·d～4730℃·d(10℃),當(dāng)10℃積溫小于3400℃·d時(shí),生態(tài)系統(tǒng)中P素表現(xiàn)為慢速流動(dòng),3400℃·d～4730℃·d時(shí)為過(guò)渡積溫范圍,當(dāng)10℃積溫大于4730℃·d時(shí),生態(tài)系統(tǒng)中P表現(xiàn)為快速流動(dòng)。 5.將我國(guó)的28個(gè)湖泊進(jìn)行分類：按照P流動(dòng)特征分,可分為快速、中速和慢速流動(dòng)特征湖泊；按照初級(jí)生產(chǎn)者的不同,可分為藻型和草型湖泊；按照人為影響程度分,可分為自然主導(dǎo)型湖泊和人為主導(dǎo)型湖泊；按照水深分,可以分為深水湖泊和淺水湖泊。 6.在湖泊生態(tài)分區(qū)的基礎(chǔ)上,通過(guò)概率統(tǒng)計(jì)與Carlson模型相結(jié)合的方法,初步提出了28個(gè)湖泊TP的基準(zhǔn)值和控制標(biāo)準(zhǔn)值。其中,呼倫湖TP基準(zhǔn)和控制標(biāo)準(zhǔn)的參考值分別為0.08mg·L-1和0.20mg·L-1；太湖基準(zhǔn)和控制標(biāo)準(zhǔn)的參考值分別為0.03mg·L-1和0.06mg·L-1；滇池基準(zhǔn)和控制標(biāo)準(zhǔn)的參考值分別為0.08mg·L-1和0.15mg·L-1。 研究的結(jié)論為國(guó)家和地方環(huán)境管理部門(mén)進(jìn)行湖泊生態(tài)分區(qū)和制定國(guó)家和地方性的營(yíng)養(yǎng)鹽標(biāo)準(zhǔn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：X524

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2724394