为什么太湖蓝藻数量随着高温低水位快速增加?

我给你一些文章。

太湖蓝藻爆发的主要原因是富营养化。

太湖无锡段富营养化与气温、水温密切相关,也存在地理特殊性。

上游湖的水质恶化了。近年来,太湖上游湖泊保护力度不够,湖泊生态系统严重退化。太湖失去了第一道天然保护屏障,直接导致从太湖西北部进入的污染物总量增加,太湖大部分水域藻类含量处于非常高的水平。

湖水的温度比正常年份高。太湖年最高水温出现在7、8月,年最低水温出现在65438+2月底至次年2月初。全年最高水温达到38℃,最低水温为0℃,全年水温在29.5℃-38.0℃之间,平均幅度在34℃左右,平均水温为17.1℃,高于陆地温度。2006年冬季是无锡有气象记录以来最暖的一个冬季,整个冬季日平均气温比往年高2℃以上,导致蓝藻未被大面积冻死,为2007年暴发积累了条件。继“暖冬”之后,2007年春季以来气温持续上升,为蓝藻的野生生长提供了适宜的条件。2007年6月5438-4月太湖累计水温高于多年平均值,尤其是4月为最近25年来最高,4月25日以来太湖水温一直在20℃以上,5月也是历史最高月。这些都有利于藻类的生长。

太湖的水位很低。从5438年6月到2007年4月,由于连续干旱,太湖水位急剧下降,太湖水位本来就很低,所以很快就引发了洪水,导致太湖下面的脏东西都浮上来了。太湖一直处于较低水位,四个月平均水位2.94米,比水体积温近25年来最高的2002年同期低13.4厘米。极低的水位增加了污染物的浓度,进一步导致水质恶化。

东南风的风向集中效应。梅梁湖是太湖向陆地延伸的一个大湖湾。东南风一吹,外太湖的蓝藻几乎都聚集在这里。一位专家曾说,100多平方公里的梅梁湖水域,就像一个相对静止的水“口袋”。南风一吹,就成了太湖蓝藻的聚集地。实际上,无锡的梅梁湖集中了太湖、浙江、上海的蓝藻,太湖无锡市的取水口就在这里,所以蓝藻的爆发对无锡市民的饮水影响很大。

降水很少。降雨量少削弱了水体本身的净化能力,进一步恶化了水质。此外,太湖生态清淤工程导致水体无法流动,太湖几乎像水一样,加重了蓝藻的灾难。

但上述导致水体富营养化加深的现象并不是自然形成的,蓝藻大规模爆发也不是蓝藻的错。太湖污染的罪魁祸首是人类。20世纪80年代末以来,太湖主要污染物总氮、总磷等严重超标,富营养化明显,部分地区汞化合物和COD含量也大幅超标。这主要是农业面源污染、工业点源污染、生活污水排入太湖造成的。

太湖富营养化的首要原因是农村面源污染。非点源污染是指溶解和固体污染物在降水或融雪的冲刷作用下,从非特定场所流入受纳水体,包括河流、湖泊、水库和海湾,并造成富营养化或其他形式的污染。非点源污染更多地与农村地区有关。中国农村地区农药和化肥的过度和不合理使用、小规模牲畜养殖产生的牲畜粪便、未经处理的农业生产废弃物、农村生活垃圾和废水都是造成非点源污染的直接因素。

此外,近年来,无锡等地的太湖把化工作为支柱产业,使得这一带大大小小的化工、电镀、印染企业如雨后春笋般涌现。数千家污染企业沿太湖一字排开,污水直排太湖。太湖流域乡镇工业相当发达,以不到全国0.4%的土地面积,约占全国国民生产总值的1/8。上游地区未能遏制其“GDP情结”,片面追求经济效益,忽视太湖周边污染源整治。

由于高效快速的经济发展模式吸引了大量外来人口,太湖流域人口密度达到每平方公里约1万人,是世界上人口密度最高、中国城市化水平最高的地区之一。随着城市化进程的加快和外来人口的增加,城市生活污水量迅速增加,大量生活污水无一例外地排入太湖。

湖泊原本是一个大的自然系统,但长期以来,人们无节制地开发利用,导致湖泊出现了系统性问题。人与自然的辩证法表明,对自然的粗暴利用必然会遭到自然的报复。人与自然的关系已经严重失衡,自然开始报复人类的过度利用。相比河流,湖泊更需要“休养生息”。古老的太湖哺育了周围无尽的孩子。现在是他们放弃贪婪,让她休养生息的时候了。

反思我的家乡武汉,第五次人口普查(2000年)数据显示,武汉市平均人口密度为每平方公里947人,比1990增加了132人。按照这个增长速度,武汉的人口密度应该已经超过每平方公里1000人,相当于太湖流域的情况。武汉的城市化率是82.86%,也是相当高的,流动人口比例也很大。但与太湖流域不同,武汉人口密度最高的是武昌,每平方公里12020人。武昌是武汉的教育中心,这里的高校师生占人口的很大一部分。就城市而言,增长最快的人群也是大学生。但这并不能降低武汉的污染程度。在武汉和我一起长大的同龄人中,有很多上呼吸道疾病的人;虽然大量工厂搬迁到了郊区,但这只能导致郊区的污染水平向市区加速演变,对于市区来说变化并不大。我也见过绿色的长江水,但和太湖的绿色不一样。河底的小鱼和蝌蚪清晰可见。我也喝过苦的自来水,糖也掩盖不了痛,但那是急诊引起的,不到一天就好了。现在,我经常在武汉大大小小的湖泊里看到水华,几乎所有的湖泊都有水华,但我始终没有看到好转的迹象;经常听到湖泊大面积翻塘的新闻,但几乎每年都会发生。和河里的小鱼玩耍,那些快乐的童年时光成了永久的记忆,长大后再也没有见过河下的那些鱼。也许我和我的同龄人是最后一代有这种记忆的人了!-多么可悲的事实!作为长江汉江儿女,镇守千湖之省,百湖之县,早就该警醒了。

有人怀疑太湖蓝藻爆发与湖周水田有关,其实不然。稻田是地球上最大的人工湿地生态系统,对调节区域气候具有重要作用。研究表明,在土壤有机碳水平相同的情况下,水稻土可以保持更多的氮磷,不仅可以显著提高土壤肥力,还可以显著减少氮磷对周围环境的污染。因此,水稻不会引起蓝藻的爆发,但会限制蓝藻的野生生长,应发挥其显著的固碳减排降温作用和大气净化功能。但环太湖种植水稻的传统观念需要与时俱进。在科学规划稻田布局的基础上,将“高产、更高产”的水稻生产目标转变为“优质、安全生产”,有效减少农药投入,创新保护性水稻栽培技术,积极发展环保型保护性水稻栽培技术,创造经济效益和环境保护的双赢局面。

此外,还有一个早已被遗忘的潜在因素——生态系统食物链。太湖盛产48种鱼类,其中银鱼和银鱼是著名的经济鱼类。上世纪60年代,围湖筑堤、筑坝阻断了太湖与长江的交通,使得原本可以游入太湖的鲢鱼数量减少。鲢鱼是一种吃藻类的鱼类,是蓝藻的天然克星。鲢鱼进不了太湖,食物链掉了一个环节,蓝藻缺乏生态天敌。它们疯狂生长只是时间问题。可见,人为的水利工程在多年前就埋下了今天的祸根。自然界的一切都有自己的规律,其中有很多微妙的联系,是我们人类看不清楚的。这是大自然的伟大,也是我们人类的渺小。如果人类是万能的,那么上帝需要做什么?巴别塔的存在是对所有生物的警告——大自然创造了你,所以你永远不会比大自然更强大。

“水华”是淡水中的一种自然生态现象。大部分水华只是由藻类引起的,如蓝藻、绿藻、硅藻等。一些水华也是由浮游动物鞭毛虫引起的。当水华发生时,淡水通常是蓝色或绿色的。

在自然生态系统中,氮、磷等营养物质是植物生长的限制因素,也就是木桶的短板。如果氮磷含量大幅度增加,即水体富营养化后,植物的生长会被抬升,然后大量繁殖。处于食物链底层的原生植物(主要是浮游植物)繁殖最快,它们迅速占据大量资源,从而限制了其他植物的生长,成为优势种群。在淡水中,最常见的导致水华的生物是蓝藻。因为藻类以光能为能源,光合作用会产生氧气,所以当藻类大量生长时,水面的溶解氧是饱和甚至过饱和的;但同时,蓝藻也会在水面形成一层薄膜,阻挡阳光和空气的进入。而且当藻类大量死亡时,由于腐烂降解的过程,水中会消耗大量的溶解氧,导致水中溶解氧严重不足,呈厌氧状态,水体恶臭严重。此外,藻类为了抑制其他生物的生长,会释放出一种毒素——湖靛,这种毒素对鱼类有毒害作用,破坏了水中生物的多样性,导致水中生物尸体和残留物增加,大大增加了有机负荷,并产生大量的氮和磷,进一步加深了微生物的厌氧分解程度,从而形成恶性循环。所以淡水富营养化后,水华会频繁出现,面积会逐年扩散,持续时间会逐年延长。

水华造成的最大危害是饮用水源受到威胁。微囊藻毒素通过食物链影响人类健康。蓝藻水华的次生代谢产物MCRST可损伤肝脏,促进癌变,直接威胁人类健康和生存。另外,自来水厂的过滤装置会充满藻类,漂浮在水面上的藻类会影响景观,水体会有难闻的气味等等。所以每一次水华的发生,都会给人类和大自然带来巨大的损失或灾难。

导致水华的最重要因素是水体的富营养化。水体富营养化的主要原因是沿水域施用大量化肥,大量生活污水和工业废水排入河湖,导致河湖中氮、磷、钾含量增加。此外,水温、pH值、光照强度等因素都会影响水华的程度。20 ~ 30℃是水华的适宜温度范围。水温一周内突然升高2℃以上,是水华的前兆。在营养物质等条件适宜的情况下,8左右的pH值可以促进水华的发生。如果发生水华,即使初始pH值不利于藻类生长,藻类的适应性也可以通过一系列生理生化反应,将水体pH值调整到适合生长的碱性范围。光照强度越强,越有利于藻类的光合作用,从而促进藻类的繁殖,大大提高藻类的繁殖速度。水华发生时,水域表现为干旱少雨,天气闷热,水温高,风力弱,潮流缓慢。

2007年5月6日,太湖爆发蓝藻。这个每年都被骚扰的无锡市民“常客”,这次来得更早,来势更猛。无锡紧急启用常熟水利枢纽泵站,进行长江应急调水。16,梅梁湖水质转黑。22日,李小婉水厂停止供水。25日,公户水厂水质仍满足供水要求。28日,公户水厂水质严重恶化,水源发臭,水质变黑。溶解氧下降到0mg/L,氨氮指标上升到每升5mg/L。居民的自来水很难闻。从29日开始,自来水水质变得粘稠。

从那以后,无锡市民就不能喝自来水了,连洗脸洗澡都不行。市民只能购买纯净水解决饮水问题。在旧城区,市民开始使用井水进行急救。日常生活中洗脸、洗澡、刷牙,都要忍受刺鼻的气味,鼻子不敢靠近手。一些市民离开无锡,以避免异味。

为了保证居民能喝上纯净可口的自来水,自来水公司每吨水要花6分钱除藻除味剂,每天需要处理1万吨水,仅这一项每天就要花费6万多元。而且用化学药品很难彻底去除异味,加净水剂、活性炭、强氧化剂都没有效果。

太湖流域的景观、渔业、航运业将受到重创,经济损失巨大。

紧急措施

面对太湖蓝藻的突然爆发,无锡市政府采取了一系列应急措施:一是增加了“引江济太”(从长江引水补充太湖)的供给,以稀释太湖富营养化的水质。截至6月3日,* * *已从长江引水4.3亿立方米,其中2.46亿立方米引入太湖;二是紧急邀请国内蓝藻控制专家,共同探讨改善太湖水质的相关对策;第三,密切关注自来水水质的生化变化,以便积极应对。此外,无锡市区连接太湖与内河的闸门开启,并开启一批封闭的深井,在紧急情况下为市民补充生活用水。市政府组织人力打捞蓝藻,加强监测,尽快净化水,稳定水价。

为缓解太湖蓝藻灾害,鉴于降雨量少,有关部门于5月31日下午和6月1日凌晨在太湖地区实施了火箭人工增雨作业,取得了明显的增雨效果。鉴于公众用水困难,政府开启了一批封闭的深井,以补充紧急时期公众的生活用水。

5月31日,清华大学张晓建教授和他的助手来到无锡。专家发现,从太湖取水口到水处理厂的7公里长的输水管道需要两个半小时。如果在取水口投入大量的高锰酸钾氧化剂,两个多小时就能氧化掉大部分有异味的物质。向水厂投放粉末活性炭,可以去除剩余的异味物质,同时分解剩余的氧化剂。经过17小时的反复实验,1日上午7点40分,水厂出水异味被成功消除。这一关键突破,为解决无锡饮水危机带来了希望。6月1日晚,无锡开始恢复正常供水,但直到水管里的老水用完了,才可以开始用水。6月3日上午,江苏省和无锡市卫生部门对工厂和居民家中的水质进行了监测和对比。自来水水质稳定合格,所有水厂的感官指标、一般化学指标、毒理学指标、细菌学指标均达到国家GB 5749-85水质标准。市民除了饮用和做饭,还是靠纯净水,其他生活用水正常。

处理方法

追溯太湖治污的历史已经很久了,但太湖水质却每况愈下。原因之一是低估了可能的人为污染物排放量。90年代,提出了“2000年太湖变清”的目标。当时估计每年只有5.4亿立方米的工业废水进入河湖,每年生活污水的排放量也只有3.2亿立方米左右。2000年排污量增长5倍,监测数据显示太湖流域点源排污53.3亿立方米。第二个原因是太湖流域的水资源保护和水污染治理,以流域为特征,涉及水利、环保、建设、农业、渔业、交通等部门,必须以流域为单位进行综合治理。太湖涉及两省一市,环湖城市必须联手共同治理,否则就不可能治理好太湖。第三个原因是蓝藻爆发的现状不是一天形成的,控制好需要一个很长的生态周期。如果要新建水厂,选址、取水方案、技术设计、施工的周期也是相当长的。

从生态学的角度,早在蓝藻爆发前的65438+10月,就有专家提出在太湖养鱼防治蓝藻。据测算,鲢鱼或鲢鱼每1公斤体重可“杀死”40至50公斤蓝藻。一条50克的鲢鱼苗,在太湖里长到1.5斤左右就会被抓上岸。由此推算,一尾鲢鱼鱼苗从放流鱼苗到捕捞上岸,大约能吃掉60斤左右的蓝藻。

中科院合肥物质科学研究院离子束生物工程重点实验室研制出一种有机污水处理剂,将其均匀加入一杯污水中,3 ~ 5分钟即可絮凝沉淀氮、磷、藻类,再通过磁分离技术彻底去除污染物,处理后的水体达到国家二级排放标准。据专家介绍,过去一些水处理产品只能浓缩沉淀污染物,无法去除。时间长了,污染往往又爆发了。他们研制的有机污水处理剂是由粉煤灰、壳聚糖等几种无毒无害的工业废料,加上磁粉等磁性材料,经过物理化学改性制成粉末或水剂母料。实验表明,这种水处理剂与富营养化湖水混凝,先产生絮体,再延伸到磁铁中吸附去除氮、磷和藻类。这一新成果通过加入磁分离技术,可以达到彻底根除氮、磷和蓝藻的目的,弥补了过去一些水处理产品的不足。

针对蓝藻爆发,专家提出向湖中喷洒稀释的粘土浆,利用粘土对藻类细胞的内聚吸附作用,使蓝藻沉入水底,控制其生长和蔓延。同时,在原水中加入活性炭也可以吸附沉淀蓝藻。

复旦大学化学系副教授邓春辉进行了题为“磁性纳米材料添加铜离子去除微囊藻毒素”的研究。研究证明,铜离子可以通过配位与微囊藻毒素结合。通过在磁性纳米材料上附着铜离子,附着有微囊藻毒素的磁性纳米材料很容易被磁铁提取,从而达到从水中分离微囊藻毒素的目的。在实验室阶段,该方法的分离率已达到90%以上。

为了预防和缓解水体富营养化问题,复旦大学环境科学与工程系胡欢等三名学生发明的“陆生植物水培污染控制方法”提供了一种全新的解决方案。该方法是在严重富营养化的水体中种植两种常见的园林植物——佛手柑和观音莲,最大限度地吸收水体中多余的营养物质。

藻类是一种只要有阳光和水就能生长的生物,可以转化为燃料油。科学家开始启动用藻类转化燃料油的计划。从藻类中提取的植物油可以转化为生物柴油,生物柴油可以用作几乎所有柴油发动机的燃料。因此,有人想到用蓝藻来制造生物燃油。

蓝藻氮含量高达10%,磷含量近1%。1 m3蓝藻可以产生4 kg氮,相当于8 kg尿素。加上产沼气的收入,1 m3蓝藻综合利用总收入可达50元。他们已经成功地将蓝藻制成了优质的生物肥料,可以很好地替代化肥。目前,这项成果即将在太湖试点。一旦项目最终成功,可解决环太湖40万亩土地的肥料供应问题。水体富营养化,但周边农田缺乏营养。这种处理方式本身就反映了我国农业生产不科学、不合理的现状。

后续处理

蓝藻实时监控。江苏省测绘局与中国科学院南京地理与湖泊研究所联合开发了“太湖蓝藻水华动态监测预警系统”,通过卫星遥感空间、地理信息技术和湖面采样,建立了遥感光谱与蓝藻生物量的关系模型。系统建成后,将动态监测蓝藻水华的发生、发展和空间分布变化,通过不间断的卫星影像数据输出,判断蓝藻的生长趋势,做出预报预警,为湖区新农村建设提供及时的水质信息,为农业、渔业生产和人民生活用水提供良性管理和技术服务。

治理污染源。紧邻太湖的无锡周铁镇,面积不到73平方公里,却有400多家工业企业,其中高污染企业150多家。经过多年的整改,没有取得任何效果。2007年蓝藻爆发后,无锡将在2008年底前关闭772家高消耗、高污染、高风险、低效益的企业。在江苏宜兴,所有氮磷排放的新建项目都被叫停,近十家这样的老企业按照新的环保门槛关停转产,虽然达到了以前的排放标准。江苏将在2008年底前关闭2150家小化工企业。

状态

今年(2008年)4月初,太湖蓝藻大规模爆发,比2007年提前了一个月,湖水像绿漆一样,可以写字了。太湖就像一个染缸。什么东西掉下来捞上来都染成绿色。不可否认,水华现象不但没有改善,反而更加严重。但由于做好了一切准备,居民生活用水并未受到影响。

藻水分离项目有望大规模运行。无锡太湖藻类分离站示范工程位于太湖梅梁湾北端,是无锡市实施蓝藻无害化处理和综合利用的重点示范工程之一。该项目引进藻类分离整合技术,采用机械方法控制蓝藻。技术成熟,低耗高效,安全实用,日处理能力可达5000吨富藻水。项目实施后,可解决高效快速分离藻类、藻浆脱水、藻渣制有机肥三大难题,可快速有效应急去除蓝藻暴发形成的大面积水华,除藻率达95%以上,并可带走大量氮磷,从而降低水体营养负荷,改善水质。太湖藻类分离站处理后的除藻水可直接回湖再利用,可提高水体透明度,改善水体景观,为湖泊生态修复创造条件。

印象

收集了很多资料,查阅了一些相关知识,但是对于富营养化本身还没有找到控制措施。只能等待水华的发生,然后在用水的过程中,进行处理和净化。就是先污染后治理,而且这个治理不是根本的治理。虽然可能需要很长时间才能从根本上治理,但现在似乎没有解决的办法,让人感到气馁和悲哀!

水体富营养化同时涉及两个方面的环境问题,即环境污染和生态破坏。在上述研究中,这两个方面都有提及,但很明显,社会对太湖蓝藻爆发的反思只看到了环境污染,而对生态破坏重视不够,没有对生态环境的现状进行具体的研究和分析。但我认为用生物或生态的方法解决太湖蓝藻问题更快更有效。

另外,武汉和太湖流域的情况也很相似。作为一个土生土长的武汉人,我对太湖的故事在武汉重演深感忧虑。