三峡水库次级支流污染负荷削减技术研究与示范课题申报指引-水专项.doc

水体富营养化生态治理研究课题与科研院所摘要：本文主要讲了什么是水体富营养化，其成因、危害和治理方法，水体富营养化的生态治理过程与生物修复常用技术，国家在“十一五”，“十二五”中推出的相关科研课题与研究院所。

关键字：水体富营养化；生态治理；研究课题；科研院所前言水体富营养化是指氮、磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象。

当过量营养进入湖泊、水库、河口、海湾等缓流水体后, 水生生物特别是藻类将大量繁殖, 使水中溶解氧含量急剧下降, 以致影响到鱼类等的生存。

富营养化一般分为天然富营养化和人为富营养化两种。

在自然条件下, 湖泊从贫营养湖-营养湖—沼泽—陆地的演变过程极为缓慢, 人类的活动将大量工业废水和生活污水以及农田径流中的植物营养物质排入湖泊等水体后, 将大大加快水体的富营养化进程。

水体富营养化后, 由于浮游生物大量繁殖, 往往呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等。

这种现象在江河湖泊中称为水华 , 在海中则叫做赤潮。

生态治理就是利用生物修复技术达到治理的一种途径。

生物修复技术包括利用栽培的植物、培养的微生物、放养的水生动物来净化和恢复受污染的富营养化水体。

生物方法具有无副作用、廉价和易操作等特点, 具有较强的应用性和发展前景。

目前水体富营养化已经给人类生活带来巨大影响，也给国家发展造成一定的局限。

国家越来越意识到这一问题，并批准了多项对水体富营养化的治理治理课题，科研院所走在治理的前言，包括中国科学院，中国环境科学院以及中国水科院。

1.富营养化的成因、危害及治理方法水体富营养化的成因有天然形成的富营养化和人为形成的富营养化。

天然富营养化要经过几千年甚至几万年才能完成, 而人类经济活动可导致水体在短短几年之内就出现富营养化。

人为富营养化是当代水体富营养化的主要因素,主要成因有工业点源污染、农业面源污染、水产养殖业过多投放饲料及交通运输造成的污染。

富营养化引起水生生态系统结构和功能的变化, 表现为水质恶化、景观破坏、蓝藻等水生生物异常大量繁殖、水体透明度下降、沉积速度增大、厌氧程度提高、生物多样性下降和优势种改变等一系列问题。

水体污染控制与治理科技重大专项湖泊富营养化控制与治理技术及综合示范主题三峡水库水污染综合防治技术与工程示范项目“典型次级河流水污染控制与生态修复研究示范”等2个课题申报指南一、指南说明本项目以服务于三峡水利工程绿色水电建设及区域经济社会可持续发展为中心，重点实现超大型水库生态系统动态模拟、小流域生态修复及污染控制、库区消落带生态系统保育与修复、梯级水库群多目标调度、流域污染控制综合集成等方面的技术突破与集成示范。

项目的标志性成果包括：全面阐明三峡水库不同运用水位条件下的生态环境演变规律及环境后效、次级河流流域污染控制及生态重建示范工程并在示范河段消除黑臭、完成三类典型重污染消落带生态修复工程示范、三峡水库及上游水库区多目标水资源调度优化方案、库区及上游农业面源污染控制综合示范。

本项目将构建超大型水库生态修复技术体系、完善以上游流域面源控制为重点的超大型水库流域管理技术体系，形成我国（超）大型水库水污染综合防治与生态安全保障的综合方案，为三峡水库水污染防治规划和水环境治理实践提供科技支持，切实保障三峡水库的水环境安全。

“三峡水库水污染综合防治技术与工程示范”项目共设置6个课题：课题1-不同水位运行下水环境问题诊断及生态安全保障研究课题2-库区小流域磷污染综合治理及水华控制技术研究与示范课题3-典型次级河流水污染控制与生态修复研究示范课题4-三峡库区及上游流域面源污染控制技术与工程示范课题5-水库群梯级联合调度改善库区水质的关键技术与示范课题6-库区及上游流域水资源开发利用与水污染防治综合集成技术研究其中，本项目第3 和第5 两个课题通过发布指南征集课题申报书，经评审后择优确定课题承担单位。

二、指南内容课题3：典型次级河流水污染控制与生态修复研究示范（一）研究目标针对次级河流流域人口及经济急剧增长、河流生态严重退化的问题，突破次级河流流域自然村落、小城镇污染源综合治理、城乡一体污染综合防控、库岸湖滨带和河流生态修复等方面技术，完成三条典型次级河流10～15km河段水质改善和生态重建工程示范，示范河道消灭黑臭和劣V类水体，提出快速城镇化进程中次级水系水资源重构模式及库区次级河流综合治理的整体技术方案。

附件二：水体污染控制与治理科技重大专项2011年底结题课题验收工作进展情况编号 课题编号 课题名称 承担单位 负责人任务验收结果财务验收结果备注 一、已通过验收的课题清单1 2009ZX07102-004 滇池流域面源污染调查与系统控制研究及工程示范云南大学 段昌群通过 通过2 2009ZX07103-002 受农业面源污染入湖河流污染控制与生态修复技术及工程示范中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所朱昌雄通过 通过3 2009ZX07104-005 三峡水库支流水华发生原因及其控藻关键技术与工程示范中国科学院水生生物研究所胡征宇通过 通过4 2009ZX07104-006 三峡水库主要污染物总量控制方案与综合防治技术集成研究中国水利水电科学研究院陆 瑾通过 通过5 2008ZX07209-007 白洋淀流域污染负荷削减技术与工程示范 河北省环境科学研究院王靖飞通过 通过6 2009ZX07210-001 贾鲁河流域废水处理与回用关键技术研究与示范南京大学 李爱民通过 通过7 2009ZX07210-004 沙颍河流域面源污染治理关键技术研究与示范河南省环境保护科学研究院钟崇林通过 通过8 2009ZX07210-006 淮河-沙颍河水质水量联合调度改善水质关键技术研究与示范中国科学院地理科学与资源研究所夏 军通过 通过9 2009ZX07210-010 淮河流域水污染控制与治理决策支撑关键技术研究及综合管理平台构建南京大学 张幼宽通过 通过10 2009ZX07526-005 控制单元水质目标管理技术研究 中国环境科学研究院 雷 坤通过 通过9编号 课题编号 课题名称 承担单位 负责人任务验收结果财务验收结果备注11 2009ZX07529-001 水污染防治技术管理体系框架及评估方法研究北京国环清华环境工程设计研究院有限公司王凯军通过 通过二、已开展验收但尚未通过的课题清单1 2009ZX07101-009 湖滨带生态修复与缓冲区建设技术及工程示范中国环境科学研究院 叶 春通过 --资金归垫尚未批复，财务推迟验收2 2009ZX07101-011 湖泊大规模水华蓝藻去除与处理处置技术及工程示范南京东大能源环保科技有限公司吕锡武通过 限期整改已提交整改材料3 2009ZX07101-013 太湖湖体氮磷污染与蓝藻水华控制技术与工程示范中国科学院南京地理与湖泊研究所秦伯强通过 限期整改已提交整改材料4 2009ZX07103-006 改善湖泊饮用水源地水质的生态调水技术与方案研究安徽省水利水电勘测设计院朱 青第一次验收未通过-- 财务推迟验收5 2009ZX07104-001 三峡水库水环境演化与安全问题诊断研究 中国水利水电科学研究院周怀东通过 限期整改6 2009ZX07104-002 次级支流污染负荷削减技术研究与示范 重庆大学 郭劲松通过 限期整改7 2009ZX07104-003 三峡水库消落带生态保护与水环境处理关键技术研究与示范重庆市环境科学研究院杨三明通过 -- 财务推迟验收8 2009ZX07104-004 三峡水库优化调度改善水库水质的关键技术研究华北电力大学 李永平第一次验收未通过限期整改9 2009ZX07105-001 洱海全流域清水方案与社会经济发展友好模式研究华中师范大学 董利民通过 限期整改10 2009ZX07105-003 上游入湖河流净化及沿河低污染水的生态处理技术及工程示范上海交通大学 王欣泽通过 限期整改10编号 课题编号 课题名称 承担单位 负责人任务验收结果财务验收结果备注11 2009ZX07211-002 东江上游水污染系统控制技术集成研究与工程示范上海交通大学 何义亮通过 -- 财务推迟验收12 2009ZX07528-003 流域水环境预警技术研究与三峡库区示范 中国环境科学研究院 郑丙辉通过 -- 财务推迟验收三、尚未开展验收工作的课题清单1 2009ZX07101-015 流域面源生物质废弃物资源化技术及其设备化上海交大辛德环保有限公司申哲民-- --2 2009ZX07102-002 滇池北岸重污染排水区控源技术体系研究与工程示范课题云南高科环境保护科技有限公司徐晓梅-- --3 2009ZX07102-003 城市重污染河流入湖负荷削减及水环境改善技术与工程示范云南省环境科学研究院贺 彬-- --4 2009ZX07106-001 我国湖泊营养物基准和富营养化控制标准研究中国环境科学研究院 席北斗-- --任务验收材料已提交；资金归垫尚未批复5 2009ZX07106-002 典型南方城市景观湖泊水质改善与水生植被构建技术中国科学院水生生物研究所吴振斌-- --6 2009ZX07106-003 典型北方缺水城市湖泊水质水量保障与生境改善技术中国海洋大学 马启敏-- --7 2009ZX07106-004 干旱半干旱地区湖泊水环境综合治理及生态修复技术研究与示范巴音郭楞蒙古自治州博斯腾湖科学研究所任洪强-- --8 2009ZX07106-005 湖泊富营养化综合控制技术集成 中国环境科学研究院 胡小贞-- --9 2009ZX07207-001 松花江水环境特征与水污染控制总体方案研究中国环境科学研究院 王海燕-- --10 2009ZX07207-002 松花江水污染生态风险评估关键技术研究 中国科学院生态环境研刘景富-- --11编号 课题编号 课题名称 承担单位 负责人任务验收结果财务验收结果备注究中心11 2009ZX07207-008 松花江出境水质目标管理及出境河段污染控制技术强化和工程示范中国环境科学研究院 胡林林-- --12 2009ZX07207-011 松花江水环境质量管理决策支持技术平台 中国环境科学研究院 香 宝-- --13 2009ZX07208-002 辽河流域重化工业节水减排清洁生产技术集成与示范研究北京碧水源科技股份有限公司吴 强-- --已提交验收材料14 2009ZX07208-006 辽河源头区水质改善与生态修复技术及示范研究吉林省环境科学研究院陈明辉-- --15 2009ZX07208-008 辽河河口区陆源污染阻控与水质改善关键技术与示范研究中国科学院沈阳应用生态研究所郭书海-- --已提交验收材料16 2009ZX07208-010 辽河流域水质水量优化调配技术及示范研究辽宁省水利水电科学研究院李 趋-- --17 2009ZX07209-001 海河流域北运河水系水环境实时管理决策支持系统研究与示范中国科学院生态环境研究中心陈求稳-- --18 2008ZX07209-002 北运河水系水量水质联合调度关键技术与示范研究中国水利水电科学研究院毛占坡-- --已提交验收材料19 2009ZX07209-004 北运河水系中游重污染河段水质改善技术研究与示范北京市新水季环境工程有限公司朱向宏-- --20 2009ZX07209-005 北运河水系中游段生态治理关键技术与示范中国科学院生态环境研究中心魏源送-- --21 2009ZX07209-008 白洋淀草型富营养化和沼泽化逐级治理技术与工程示范中国环境科学研究院 舒俭民-- --已提交验收材料12编号 课题编号 课题名称 承担单位 负责人任务验收结果财务验收结果备注22 2008ZX07209-009 白洋淀流域生态需水保障及水生态系统综合调控技术与集成示范北京师范大学 杨志峰-- --已提交验收材料23 2009ZX07210-002 沙颍河上中游重污染行业污染治理关键技术研究与示范郑州大学 何增光-- --24 2009ZX07210-003 沙颍河下游重污染行业污染治理关键技术研究与示范安徽省环境科学研究院陈云峰-- --25 2009ZX07210-007 南水北调东线南四湖水质综合改善方案及支撑技术与示范山东省环境保护科学研究设计院慕金波-- --26 2009ZX07210-008 南四湖流域重点污染源控制及废水减排技术与工程示范山东大学 张 波-- --27 2009ZX07210-009 南四湖退化湿地生态修复及水质改善技术与工程示范华北电力大学 张化永-- --28 2009ZX07211-001 东江源头区水污染系统控制技术集成研究与工程示范环境保护部南京环境科学研究所李德波-- --29 2009ZX07211-005 东江快速发展支流区水污染系统控制技术集成研究与工程示范华南理工大学科技开发公司胡勇有-- --30 2008ZX07211-006 东江下游优化发展都市区水污染系统控制技术集成研究与工程示范山东省城建设计院 陈 峰-- --31 2009ZX07211-009 东江水系生态系统健康监测、维持技术研究与应用示范暨南大学 杨 扬-- --32 2009ZX07212-001 湘江水环境重金属污染整治关键技术研究与综合示范北京大学 倪晋仁-- --已提交验收材料13编号 课题编号 课题名称 承担单位 负责人任务验收结果财务验收结果备注33 2009ZX07212-002 渭河水污染防治专项技术研究与示范 陕西省环境科学研究设计院司全印-- --34 2009ZX07212-003 南水北调中线总干渠水质安全保障关键技术与工程示范中国地质大学 陈鸿汉-- --35 2009ZX07212-004 黄河上游灌区农田退水污染控制与湿地生态修复关键技术研究与示范中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所杨正礼-- --36 2009ZX07212-005 河流水环境综合整治技术集成 中国科学院生态环境研究中心田秉晖-- --37 2009ZX07526-006 辽河流域水生态功能分区与水质目标管理技术示范研究辽宁省环境科学研究院胡 成-- --38 2009ZX07527-001 水环境质量监测技术方法研究 中国环境监测总站 付 强-- --39 2009ZX07527-002 水污染源监测监管技术体系研究 中国环境监测总站 傅德黔-- --40 2009ZX07527-003 流域水环境监测全过程质量管理体系研究 江苏省环境监测中心 胡冠九-- --41 2009ZX07527-004 水环境监测信息集成、共享与决策支持平台研究中国环境监测总站 温香彩-- --42 2009ZX07527-005 水环境监测的新技术、新方法研发与应用示范中国科学院生态环境研究中心王子健-- --43 2009ZX07527-006 国家水环境遥感技术体系研究与示范 环境保护部卫星环境应用中心王 桥-- --44 2009ZX07527-007 水环境监测现代装备研发与技术突破 杭州聚光环保科技有限公司王 健-- --45 2009ZX07527-008 流域水环境监测网络示范工程 江苏省环境监测中心 黄 卫-- --14编号 课题编号 课题名称 承担单位 负责人任务验收结果财务验收结果备注46 2009ZX07528-001 流域水污染源风险管理技术研究 环境保护部华南环境科学研究所李开明-- --已提交验收材料47 2009ZX07528-002 流域水环境质量风险评估技术研究 中国环境科学研究院 秦延文-- -- 已提交验收材料48 2009ZX07528-004 流域水环境风险评估与预警平台构建共性技术研究北京北大软件工程发展有限公司张世琨-- --已提交验收材料49 2009ZX07528-005 太湖流域水环境风险评估和预警技术示范 环境保护部南京环境科学研究所李维新-- --已提交验收材料50 2009ZX07528-006 辽河流域水环境风险评估与预警监控平台构建技术示范辽宁省环境监测实验中心仇伟光-- --已提交验收材料51 2009ZX07529-002 东江流域（电子及半导体元器件、油漆油墨、皮革加工等轻工行业）水污染防治技术评估与示范华南理工大学 陈元彩-- --已提交验收材料52 2009ZX07529-003 太湖等流域棉纺、毛纺、化纤染整行业水污染防治技术评估研究与示范北京市环境保护科学研究院贾立敏-- --已提交验收材料53 2009ZX07529-004 炼化、化纤、氮肥等重污染化工行业水污染防治技术评估研究与示范中国石油化工股份有限公司北京化工研究院栾金义-- --已提交验收材料54 2009ZX07529-005 稀土、电解锰和黄金冶炼等典型重污染冶金行业清洁生产水污染防治技术评估研究与示范中国环境科学研究院 于秀玲-- --已提交验收材料55 2009ZX07529-006 化学合成类、发酵类及制剂类等制药行业水污染防治技术评估研究与示范河北省环境科学研究院冯海波-- --已提交验收材料56 2009ZX07529-007 水污染防治技术评估验证平台与决策支持平台建设研究中国环境科学研究院 宋乾武-- --已提交验收材料15编号 课题编号 课题名称 承担单位 负责人任务验收结果财务验收结果备注57 2009ZX07631-002 水污染控制技术经济决策支持系统研究课题环境保护部环境规划院曹 东-- --58 2009ZX07631-003 水污染防治管理政策集成与综合示范研究 环境保护部环境规划院吴舜泽-- --59 2009ZX07632-001 水环境管理体制机制改革与试点示范研究 中国科学院科技政策与管理科学研究所王 毅-- --60 2009ZX07632-002 农村水污染控制机制与政策示范研究 农业部环境保护科研监测所高尚宾-- --已提交验收材料61 2009ZX07632-003 饮用水安全管理保障机制与政策示范研究 深圳市水务（集团）有限公司杜 红-- --已提交验收材料16。

附件2：水体污染控制与治理科技重大专项“流域水生态承载力调控与污染减排管理技术研究”项目择优课题申报指南一、指南说明“水体污染控制与治理”科技重大专项是《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006－2020）》确定的16个重大专项之一。

水专项“流域水污染防治监控预警技术与综合示范”主题下的“流域水生态承载力调控与污染减排管理技术研究”项目“十二五”在总结“十一五”研究成果的基础上，将形成更为完善的基于流域水生态功能分区的流域水质目标管理技术方法体系，包括开展流域生态功能四级分区方法研究，制定辽河流域、太湖流域和赣江水生态功能四级分区方案；开展河流生态保护目标制定研究，建立基于分区的管理机制；开展我国松花江、海河、淮河、东江、黑河、巢湖、洱海和滇池等8个重点流域的水生态功能评估，提出重点流域三级和四级分区方案；筛选辽河、太湖流域水环境优控污染物，提出我国流域优控污染物的基准值，建立一套具有流域水生态分区差异性的我国水环境质量基准体系；建立流域容量总量控制支持模型，研究流域水生态功能区生态水量保障、容量总量控制技术，提出辽河、太湖流域和赣江流域生态水量保障、容量总量控制方案；开展面向水生态安全的流域景观评估技术，建立基于水生态功能分区约束的土地利用优化模型，提出辽河、太湖流域的土地利用优化配置方案；提出辽河、太湖和赣江流域水生态承载力调控方案、典型流域的社会经济结构与布局优化调整方案；评估水专项组织实施对国家控源减排、环境科技进步、环境经济发展及对经济、社会可持续发展的贡献；综合集成国家水污染控制与治理技术体系和管理两大体系，分类建立“重点流域污染治理与管理，水污染治理与管理共性技术、能力建设平台、环保产业化培育与发展”等综合集成数据与案例库。

“十二五”期间，通过全国水生态功能一级、二级分区方案的形成，结合共性技术与示范流域的应用经验，进一步推进流域水质目标管理技术在全国的推广应用，为全国流域水质目标管理技术应用提供技术支撑。

J. Lake Sci.(湖泊科学), 2009, 21(4): 509-517. E-mail: jlakes@©2009 by Journal of Lake Sciences三峡水库小江回水区不同TN/TP水平下氮素形态分布和循环特点∗李哲, 郭劲松∗∗, 方芳, 张超, 盛金萍, 周红(重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室, 重庆 400045)摘 要:TN/TP的变化是水中浮游植物营养结构特点的重要反映. 对2007年3月至2008年3月三峡水库小江回水区的TN、TP和TN/TP的跟踪观测结果进行总结, 发现小江回水区TN平均浓度为1553±43μg/L, TP平均浓度为61.7±2.7μg/L. 二者季节变化过程相似, 但季节差异明显: 2007年春季保持较低水平, 在春末夏初出现较大幅度的增加, 并在夏季达到全年的较高水平, 入秋后TN、TP浓度逐渐下降, 但入冬后继续缓慢上升. 研究期间TN/TP平均值为30.6±1.4, 总体表现为磷素限制, 且季节变化不显著. TN与TP显著正相关, 说明氮、磷输入和输出的途径大体相同. TP的波动是调控该水域TN/TP的主要因素. 对不同TN/TP 水平下各形态氮素和TP、TN/TP的相关性分析发现, 当TN/TP≤22时, TN是调控水体营养结构特点的主要因素, 生物固氮作用有可能发生以调节TN/TP、消纳水中相对丰足的TP. 当22 < TN/TP < 32时, 通过对NO3--N的利用、摄取以实现对氮素有机合成的生态过程较为明显. 而当TN/TP≥32时, 较低的TP含量水平可能使氮素的有机合成过程受到抑制, NH4+-N有可能是影响该状态下氮素循环的关键因子. 研究认为, 强降雨和强径流过程往往使回水区段营养物输入强度加大但同期水动力条件却不适宜浮游植物的生长, 使得在TN/TP≤22水平下, 虽TP大量输入但不适宜的水动力条件在一定程度上抑制了氮素的有机合成, NH4+-N/NO3--N则下降, 而在较高的TN/TP水平下, 水动力条件改善为浮游植物生长创造了相对稳定的物理环境, 并加速了对无机氮素的生物利用, 使TON含量及其在TN中所占比重均有所提高而NO3--N含量及其比重则明显下降.关键词: 三峡水库; 小江回水区; TN/TP; 氮素形态组成; 循环特点; 水动力条件Potential impact of TN/TP ratio on the cycling of nitrogen in Xiaojiang backwater area, Three Gorges ReservoirLI Zhe, GUO Jinsong, FANG Fang, ZHANG Chao, SHENG Jinping & ZHOU Hong(Key Laboratory of Three Gorges Reservoir Region’s Eco-Environment of Chongqing University, Ministry of Education, Chongqing 400045, P.R.China)Abstract:TN/TP ratio represents the nutrients structure for phytoplankton in aquatic ecosystem. Observed data of TN, TP and TN/TP ratio from March 2007 to March 2008 in Xiaojiang backwater area in Three Gorges Reservoir were summarized in the paper. It was found that mean value of TN is1553±43μg/L, while that of TP was 61.7±2.7μg/L. Although both TN and TP showed remarkable seasonal variability, their variations were approximately the same. Generally, they were low in early spring while suffered a sharp increase in the late spring and reached a maximum level in the summer due to the frequent storm. Concentrations of both TN and TP decreased in the autumn while increased again in the late winter. Average ratio of TN/TP was 30.6±1.4 and indicated a phosphorus-limitation in the XBA generally. The significant positive correlation between TN and TP indicated that both nutrients might have the same importing and exporting approaches to the water area. TP was major nutrient that controls TN/TP level. When TN/TP≤22, nitrogen is control factor and the relatively intensive TP input can result in the decrease of TN/TP ratio. Nitrogen fixation might occur to overcome the surplus phosphorus in water column. When 22＜TN/TP＜32, TP manipulated nutrients that controlled the∗中国科学院西部行动计划项目(KZCX2-XB2-07-02)和重庆市重大科技专项(CSTC2006BA7030)联合资助.2008-11-11收稿;2008-12-15收修改稿. 李哲, 男, 1981年生, 博士研究生; E-mail: Lizhe1981@.∗∗通讯作者; E-mail: Guo0768@.J. Lake Sci.(湖泊科学), 2009, 21(4) 510TN/TP ratio. It was also anticipated that the organic anabolism loop from nitrate to PON might be the dominant process in nitrogen organic anabolism. When TN/TP≥32, low TP would considerably prohibit the organic anabolism process, while ammonia might become the potential significant factor that impacted on the pattern of nitrogen cycling. It was suggested that due to the relatively short hydraulic retention time in XBA, nitrogen cycling would not be influenced by TP but also impacted by the hydrodynamic condition. Intensive nutrients loadings that increased TP were due to the relatively heavy precipitation and surface runoff in XBA, followed by the unstable physical living environment for planktonic communities, while the decrease of TP indicated the feasible living environment, stimulated the organic anabolism process of nitrogen.Keywords: Three Gorges Reservoir; Xiaojiang backwater area; TN/TP ratio; forms of nitrogen; characteristic of nitrogen cycling; hydrodynamic condition氮、磷是浮游植物生长的关键生源要素. 在水体富营养化过程中, 氮、磷等营养物的大量输入与积累是造成水体生产力水平迅速提高的主要原因[1], 但由于不同浮游植物生长所需营养物比例关系各不相同[2-3], 氮、磷要素相对丰度(TN/TP)的季节变化将改变水中营养物限制性特征[4], 成为调控浮游植物生长交替的关键因素之一[2-4]. Downing认为, TN/TP在很大程度上表征了湖泊受纳氮、磷输入负荷的比例关系, 反映了营养物输入对湖泊营养结构的影响, 湖泊营养水平随TN/TP的降低而提高[5]. Quriós进一步分析了水相中NH4+-N同NO3--N相对丰度变化与TN/TP的潜在联系, 强调NH4+-N/NO3--N随水体营养水平的提高而升高[6-7]. 近年来, 越来越多的研究已不满足于仅停留在对水体氮、磷限制性特点的定性评判上[8-9], 虽然Reynold强调TN/TP的变化对浮游植物群落演替的调节并不显著[10], 但作为湖泊营养物限制性特征的反映, 大量调查发现, TN/TP的变化在影响浮游植物生长的同时[11], 也将显著改变生源要素在水相中的形态分布与循环过程[6-7].三峡成库后, 库区次级河流回水区段的富营养化问题颇受关切. 近年来围绕着库区次级河流回水区段浮游植物群落组成与季节变化特点展开了大量的调查与研究[12-13], 对水动力条件下的富营养化发生发展特点进行了分析探讨[14-15]. 有观点认为三峡库区次级河流回水区段水体普遍受磷素的限制[16], 但在这一独特的过渡型生态系统中, TN/TP同浮游植物生长和生源要素赋存形态及其循环过程的潜在联系尚不明晰. 对太湖、巢湖、东湖等长江中下游地区浅水湖泊群的研究结果认为上覆水体中浮游植物的繁盛加速了对表层水体磷素的生物利用, 并促进沉积层磷素的释放, 进而造成了水体TN/TP的下降[17-18]. 但物理背景完全不同的三峡库区次级河流回水区段, 没有浅水湖泊自然演进过程形成的营养物丰厚的沉积层以满足浮游植物生长对营养物的需求; 水文条件上受人工调蓄和天然河道径流过程交叉影响, 同浅水湖泊亦有天壤之别. 因此, 浅水湖泊中TN/TP对氮、磷循环的影响机制还很难于合理阐释三峡库区次级河流回水区段的水华现象.笔者所在课题组自2006年底开始, 在三峡库区较典型的小江流域回水区段对水体富营养状态及过程进行了持续跟踪研究. 文献[19]对2007年3月至2008年3月氮素赋存形态与季节变化过程进行了分析. 本文将着重探讨该时期小江回水区TN/TP的季节变化过程, 结合氮素赋存形态与季节变化特点, 分析该水域各形态氮素同TP、TN/TP的相互关系, 对不同TN/TP水平下小江回水区氮素形态组成和循环特点进行初步研究.1 研究区域与研究方法1.1 研究区域与采样方案小江流域(图1), 介于北纬30°49′-31°42′, 东经107°56′-108°54′之间, 流域面积5172.5km2, 下游河口距三峡大坝247km, 是三峡库区中段、北岸流域面积最大的次级河流. 三峡水库蓄水至156m后, 小江回水区延伸至开县渠口镇境内, 长约60km. 但考虑回水区末端受到156-145m水位涨落的影响, 本研究选择145m以下的永久回水区: 养鹿乡至小江河口, 约40km河段作为研究区域(图2). 为全面反映小江回水区河段水力条件, 并综合考虑沿岸场镇排污的影响, 笔者在小江回水区段共布置5个采样断面, 分别为: 渠马渡口(N31°07′50.8″, E108°37′13.9″)、高阳平湖(N31°5′48.2″, E108°40′20.1″)、黄石镇(N31°00′29.4″, E108°42′39.5″)、双江大桥(N30°56′51.1″, E108°41′37.5″)和小江河口(N30°57′03.8″, E108°39′30.6″). 各断面李 哲等: 三峡水库小江回水区不同TN/TP 水平下氮素形态分布和循环特点511采样点均位于河道深弘线处, 每月2次采集水深0.5m 、1m 、2m 、3m 、5m 、8m 处共6个测点的水样, 采样时间控制在采样当日09:30至16:30. 除现场测试指标外, 对上述不同深度水样进行等量混合, 混合后水样于48h 内完成所有指标的分析测试工作.1.2 测试分析与数据处理方法测试指标包括: 氨氮(NH 4+-N)、硝态氮(NO 3--N)、亚硝态氮(NO 2--N)、溶解性凯氏氮(DKN)、总凯氏氮(TKN). 其中, TKN 为混合水样直接进行消解、测试, 其余指标的测试水样均预先通过0.45μm 纤维滤膜抽滤处理. 另外, TKN 包括总有机氮(TON)、溶解态形式存在的NH 4+-N [20], 也包含了可能吸附于无机颗粒或胶体表面的颗粒态氨氮(PNH 3)[1], 但由于PNH 3吸附量有限且易受水质理化特征的干扰[1,21], 本研究对水相中的PNH 3不予考虑[21]. 根据文献[21], 本研究中各形态氮素的计算关系式如下:溶解态有机氮(DON)=DKN -NH 4+-N; 溶解态无机氮(DIN)=NH 4+-N+NO 3--N+NO 2--N; 颗粒态有机氮(PON)=TKN -DKN; 总有机氮(TON)=DON+PON; 总氮(TN)=DIN+DON+PON.所有指标的分析测试方法参考文献[20]进行. 各采样断面测试结果录入SPSS 进行统计分析. 为使相关性分析和回归分析稳定, 减少分析误差, 本研究将变量进行对数化处理, 并采用局部加权回归方法(LOESS 拟合, 核函数为Tricube)对各次采样数据进行回归平滑, 说明数据序列的总体变化特点. 本研究选择2007年3月-2008年3月期间采集的5个断面总共125个数据样本进行分析. 根据全年气温、水温变化情况并参照重庆地区季节变化规律[22], 对研究期间季节变化进行定性划分为: 春季3-5月上旬; 夏季5月中旬-9月中旬; 秋季9月下旬-11月下旬; 冬季12月-次年2月. 2 结果分析2.1 回水区氮、磷浓度的季节变化过程2007年3月至2008年3月, 小江回水区TN 的平均浓度为1553±43μg/L, 变化范围为664-3239μg/L. TP 平均浓度为61.7±2.7μg/L, 变化范围为12.0-191.0μg/L(表1). TN 、TP 的季节变化过程类似(图3), 但季节差异明显. 2007年春季, 小江回水区TN 、TP 均保持在相对较低水平, 期间TN 、TP 平均值分别为1098±60μg/L 、57.0±7.8μg/L. 受入春后首场强降雨影响, 4月初TN 、TP 普遍增加, 其中TP 的增幅尤为显著. 在5月蓝藻水华期间, TP 浓度没有明显升高, 但TN 浓度却受蓝藻生物固氮的影响显著提高[27]. 进入夏季后, TN 、TP 逐渐上升, 夏季TN 、TP 均值分别为1693±79μg/L 、62.3±5.2μg/L. 夏末TN 、TP 水平普遍下降, 但入秋后二者均开始缓慢升高, 在2008年2月、3月间达到全年的最高水平, 2008年3月TN 、TP 平均值分别达到2217±192μg/L, 89.5±15.4μg/L. 根据Wetzel 提供的湖泊、水库营养状态划分标准[1], 研图1 小江流域水系Fig.1 Drainage system of Xiaojiang watershed图2 养鹿-小江河口回水区段采样点分布 Fig.2 Sketch map of Xiaojiang backwater areaJ. Lake Sci .(湖泊科学), 2009, 21(4)512 究期间小江回水区96.0%的TN 样本和90.4%的TP 样本超过中营养状态的浓度界限(TN ≥753μg/L, TP ≥26.7μg/L), 而34.0%的TN 样本和22.6%的TP 样本高于富营养状态的相应浓度值(TN ≥1875μg/L, TP ≥84.4μg/L), 小江回水区总体上处于中-富营养状态.表1 小江回水区TN 、TP 和TN/TP 统计结果*Tab.1 Results for the concentration level of TN, TP and TN/TP in Xiaojiang backwater area全年(n =125) 春季(n =35) 夏季(n =35) 秋季(n =25) 冬季(n =30)均值 1552±43 1417±110 1693±79 1386±55 1686±58 变化范围 644-3239 644-3239 659-2671 1014-2089 1087-2302TN (μg/L) S.D. 484 651 468 274 315 均值 61.7±2.7 66.3±7.4 62.3±5.2 47.6±2.7 67.3±2.8 变化范围 12.0-191.0 12.0-191.0 22.0-129.0 29.0-82.0 44.0-92.0TP (μg/L) S.D. 30.5 43.7 31.1 13.4 15.4均值 30.6±1.4 33.9±4.2 31.5±2.0 30.3±1.4 26.2±1.3变化范围 6.8-87.3 6.8-87.3 13.5-61.5 19.1-52.8 12.7-40.8TN/TP S.D. 15.3 24.7 11.7 6.9 7.0* n 为样本数.2.2 氮、磷相对丰度的季节变化过程 研究期间, 小江回水区TN/TP 平均值为30.6±1.4(表1), 变化范围为6.8-87.3. 2007年3月, 小江回水区TN/TP 保持在全年最高水平(图4), 但4月TN/TP 陡然下降至全年最低水平, 4月末回水区各采样断面TN/TP 平均仅为8.8. 此后回水区TN/TP 逐渐回升, 在7月末、8月初虽略有下降, 但入秋后TN/TP 均基本保持在20-40之间. 统计检验表明小江回水区TN/TP 全年季节间差异并不明显, 但春季TN/TP 的变幅却是各季节最大的. 根据Guildford 等提出的水中营养物限制性分类标准[8]: TN/TP ≥50(摩尔比, 换算成质量比约为22.6)为磷限制状态, 而TN/TP ≤20(摩尔比, 换算成质量比约为9.0)为氮限制状态, 研究期间70.4%的TN/TP 处于磷限制状态, 仅3.2%的数据样本处于氮限制状态. 虽然研究期间小江回水区总体处于磷限制状态, 但氮限制状态的存在表明研究期间营养物限制状态交替的情况可能存在, 并有可能对浮游植物生长和群落演替产生影响.3 讨论参照Guildford 的营养物限制性标准[8], 将研究期间小江回水区TN/TP 划分为以下三个水平: TN/TP ≤22(质量比, 下同)、22＜TN/TP ＜32和TN/TP ≥32. 表2提供了在上述状态下各形态氮素以及TP 的平均浓度和变化范围, 图5反映了不同TN/TP 水平下的氮素组成情况.图3 小江回水区TN 、TP 浓度季节变化过程 Fig.3 Scatter dots of the variation of total nitrogen and total phosphorus李 哲等: 三峡水库小江回水区不同TN/TP 水平下氮素形态分布和循环特点513研究期间, 小江回水区TN 与TP 呈显著正相关关系(表3), 表明小江回水区氮、磷输入和输出的途径大致相同. 由于磷素属典型的沉积型循环[23], 除城镇生活污水与工业废水外, 水相中TP 最主要来源是流域矿质颗粒的随流输移和陆源输入[21], TP 含量的高低反映了该水域营养物输入负荷强度的大小[5,24]. 研究期间, TN/TP 与TN 无明显统计关系, 但同TP 总体呈较强的负相关关系, 其log-log 线性模型斜率为-0.725, LOESS 拟合近似于3次多项式的曲线形式(图6), 同Downing 、Quriós 等的研究结果一致[5-6], 说明磷素的波动是调控小江回水区TN/TP 的主要影响因素[5]. 另外, NH 4+-N 同TP 和TN/TP 无显著相关性, 而NO 3--N 与TP 显著正相关但同TN/TP 显著负相关(表3), 且NO 3--N 为水相中氮素的主要赋存形态, 说明NO 3--N 是小江回水区氮素输入的主要形式, 且和TP 的输入途径可能相同.当TN/TP ≤22时, 水相中TP 含量明显高于其余两种TN/TP 水平下的TP 含量(表2), 说明该状态下营养物输入负荷较高. 较高的TP 浓度是使该状态下TN/TP 保持在较低水平的主要原因[5]. 研究发现该状态下TN/TP 同TP 无显著统计关系, 但TN 同TN/TP 显著正相关(图7), TN 的增加或减少是改变TN/TP 的关键, 表明在营养物输入强度较大的情况下, TP 相对丰足使TN 成为影响小江回水区营养结构特点的主要因素, 该状态下系统将有可能通过自身的生物固氮作用刺激TN 含量的增加, 调节TN/TP 以消纳相对过量的TP [4,11,24], 研究期间在TN/TP ≤22时出现了固氮型蓝藻的生长证实了上述推断[27], 同时Smith 亦认为TN/TP ≤22是固氮型蓝藻占优势的主要标志[24].表2 不同TN/TP 水平下各形态氮素和TP 的平均浓度与变化范围*Tab.2 Mean value and range of TP and different forms of nitrogen under different TN/TP ratiosTN/TP ≤22(n 36) 22＜TN/TP ＜32(n 46) TN/TP ≥32(n =43) 均值 92.6±4.5 60.5±3.1 37.1±2.4TP 变化范围 41.0-191.0 27.0-130.0 12.0-75.0均值 1476±87 1616±74 1550±66TN 变化范围 644-2671 659-3239 748-2592 均值 297±33 289±26 325±39NH 4+-N 变化范围 78-902 15-737 34-1036 均值 793±50 724±44 613±37NO 3--N 变化范围 213-1344 18-1606 40-1087 均值 25.4±2.5 17.9±2.9 20.5±2.6NO 2--N 变化范围 2-55 0.0-116.0 0.0-77.0均值 184±29 342±39 274±45DON 变化范围 9-639 5-1207 0-1045均值 177±27 242±35 317±49PON 变化范围 6-798 13-1063 8-1523* 单位为μg/L, n 为样本数.图5 不同TN/TP 水平下氮素组成情况 Fig.5 Composition of TN under different TN/TP ratio 图4 小江回水区TN/TP 的季节变化情况Fig.4 Scatter dot of the variation of TN/TP ratioJ. Lake Sci .(湖泊科学), 2009, 21(4) 514表3 研究期间小江回水区不同TN/TP 水平下各形态氮素同TP 、TN/TP 的相关系数矩阵Tab.3 Martix of correlation coefficients among different forms of nitrogen, TP and TN/TP ratios全年数据 NH 4+-N NO 3--N NO 2--N DON PON TN TP 4+NO 3--N - 1.000 NO 2--N - - 1.000DON - - - 1.000 PON - - - - 1.000 TN 0.453** 0.453* - 0.461**0.416** 1.000 TP - 0.445** -0.226* - - 0.464** 1.000 TN/TP - -0.219*-0.192* - - - -0.813* TN/TP ≤22 NH 4+-N NO 3--N NO 2--N DON PON TNTP NH 4+-N 1.000 NO 3--N - 1.000 NO 2--N -0.434** -0.437** 1.000 DON - 0.398*-0.348* 1.000 PON - - - - 1.000 TN 0.703** 0.749** -0.414* 0.543**0.506** 1.000 TP - 0.390*- - - 0.479** 1.000 TN/TP 0.580** 0.402* -0.544**0.337* 0.451** 0.594** - 22＜TN/TP ＜32 NH 4+-N NO 3--N NO 2--N DON PON TN TP 4+NO 3--N - 1.000 NO 2--N- - 1.000 DON - - - 1.000 PON - 0.416** 0.295* - 1.000 TN 0.380** 0.560**- 0.387**0.629** 1.000 TP 0.303* 0.551** - 0.370* 0.612** 0.938** 1.000 TN/TP - - - - - - -0.442**TN/TP ≥32 NH 4+-N NO 3--N NO 2--N DON PON TN TP NH 4+-N 1.000 NO 3--N - 1.000 NO 2--N - - 1.000 DON - - - 1.000 PON - - - - 1.000 TN 0.399** - - 0.459**0.460** 1.000 TP 0.436** - - 0.351**0.468** 0.861** 1.000 TN/TP -0.296*- - - -0.362* -0.416** -0.788*** 显著性水平为0.05; **显著性水平为0.01; “-”表示无显著相关性.图6 TP 和TN/TP 的log-log 相关关系Fig.6 Scatter dot of the TP -TN/TP log-log relationship图7TN 和TN/TP 的log-log 相关关系 Fig.7 Scatter dot of the TN -TN/TP log-log relationship李 哲等: 三峡水库小江回水区不同TN/TP 水平下氮素形态分布和循环特点515当22＜TN/TP ＜32时, TN 和TP 高度正相关, 相关系数达到0.983(表3), 但TN 同TN/TP无显著相关性而TP 同TN/TP 呈显著负相关,说明该状态下TP 取代TN 成为调控水体营养结构特点的主要因素. NH 4+-N 、NO 3--N 、DON 和PON 与TN 均有显著正相关关系, 但对相关系数的比较发现, 该状态下NO 3--N 和PON 的增加对TN 增加的贡献较大. 同时, PON 同NO 3--N 亦有显著正相关关系, 而同NH 4+-N 无明显相关性.由于磷限制状态下水相中氮素最主要的合成途径为NO 3--N →PON 和NH 4+-N →PON [1], 相比之下, 研究认为该状态下系统通过对NO 3--N 的摄取、利用以合成有机氮素的生态过程更为明显.当TN/TP ≥32时, 小江回水区水相中TP含量保持在较低水平(表2)[24], 使TN/TP 相对较高. 相关性分析发现TN 和TP 保持较强的正相关关系, 相关系数为0.861(表3). 虽然各形态氮素之间相关关系不明显, 但TN 和TP 均与DON 、PON 和NH 4+-N 显著正相关, 且DON 、PON 同TN 、TP 的相关性大于NH 4+-N(表3), 说明该状态下TP 含量同有机氮含量关系紧密. 而PON 与TN/TP 有显著负相关关系, 说明该状态下水中PON 含量下降同TN/TP 升高或TP 含量下降有关, 据此推测该状态下TN/TP 升高有使PON 含量减少的趋势, 反映出浮游植物利用无机氮素合成PON 的过程将有可能受到抑制. 结合该状态下NH 4+-N 同TN 、TP 显著正相关, 同TN/TP 显著负相关, 研究认为NH 4+-N 可能是影响该状态下上述氮素合成和循环过程的关键因子.作为湖泊营养结构的关键表征, TN/TP 变化将明显改变湖泊生境. 对不同类型湖泊的大量调查发现, TN/TP 的降低是湖泊营养水平提高的标志[5-6], 而伴随TN/TP 的降低, NH 4+-N/NO 3--N 随TN/TP 的降低而增加[6], 湖泊水体将从氧化性环境向还原性环境转变[7,25], 同时氮素循环强度亦明显提高[1], DON/PON 将随湖泊营养程度的加重而降低[1]. 但在本研究中, 小江回水区NH 4+-N/NO 3--N 随TN/TP 的增加而升高, 而DON/PON 则相应地呈现出下降的趋势(图8). 另外, 当22＜TN/TP ＜32和TN/TP ≥32时TON(DON+PON)含量及其在TN 中所占比重相当, 且均大于TN/TP ≤22水平下的相应值, 同时PON 含量及其在TN 中所占比重在TN/TP ≥32水平下最高, 而在TN/TP ≤22水平下最低. 可以看出, 小江回水区氮素形态组成(NH 4+-N/NO 3--N 和DON/PON)随TN/TP 升高或降低而发生的变化均未表现出湖泊已有研究中所反映出的特点[1,6].根据前述分析并结合野外实地观测经验, 研究发现该区域河道型水库的独特物理背景和水动力条件在一定程度上支配着TP 的季节变化过程. 研究期间, 小江回水区TP 和作为磷素主要赋存形态的颗粒态磷(PP)同径流、降雨量均有显著的正相关关系. 换句话说, 强降雨和强径流过程在很大程度上带来了高强度的营养物输入, 使回水区TP 含量有明显升高. 由于河道型水库水体更新周期远小于湖泊(据笔者计算小江回水区145m 水位下夏季洪水季节水体更新周期仅20d 左右, 而156m 水位下冬季枯水季节更新周期为80-90d), 较强的降雨和径流过程却有可能使回水区水体更新周期过快而不适宜浮游生物生长. 因此, 在TN/TP ≤22水平下, TP 大量输入的同时, 不适宜的水动力条件有可能在一定程度上抑制了氮素的有机合成, 使得该状态下DON 、PON 含量以及它们在TN 中所占比重为比其余两种TN/TP 水平下的相应值低, 而NO 3--N 含量及其在TN 中所占比重为最高, NH 4+-N/NO 3--N 则下降. 但伴随强降雨和强径流过程的终结, TP 含量下降但TN/TP 却有所升高, 水动力条件趋于改善为浮游植物生长创造了相对稳定的物理环境, 并加速了对无机氮素的生物利用, 使得在TN/TP ≥32和22＜TN/TP ＜32水平下, DON 、PON 含量及其在TN 中所占比重均较TN/TP ≤22时的相应值高, NO 3--N 含量及其在TN 中所占比重则明显下降. 但目前的研究暂无法解释以下两个现象:图8 不同TN/TP 下主要氮素形态相对丰度变化情况Fig.8 Varation of relative abundance of major forms ofnitrogen under different TN/TP ratioJ. Lake Sci.(湖泊科学), 2009, 21(4) 516(1)当TN/TP≤22时, 较强的强降雨和径流过程使TP含量增加, NO3--N含量亦明显增加, 回水区中无机氮(DIN)较为丰富. 虽然生物固氮作用的发生被认为是为了消纳该状态下系统中相对丰足的TP, 但从氮素形态组成上看, 该状态下并不存在无机氮的相对不足而迫使蓝藻通过固氮作用满足自身生长的物质条件[26], 这同生物固氮研究中的普遍认识[26]有一定矛盾. 同时, 该状态下NO2--N同各形态氮素和TN均显著负相关, 且DON与NO3--N有显著的正相关关系, 研究推测生物固氮的产生可能同无机氮素的生物可利用性密切相关, 并将很可能改变该状态下的氮素循环模式, 但由于缺乏更多的信息, 目前尚难以就上述问题作进一步阐释.(2)当TN/TP≥32时, 虽然研究认为NH4+-N对该状态的氮素循环有明显影响, 但NH4+-N在氮素合成环和分解环中所扮演的角色并不明晰. 另外, 该状态下TN同TN/TP有显著的负相关关系(表3、图7), 表明除TP影响TN/TP的变化外, TN含量的改变亦同水体磷限制程度的变化有密切联系. 但目前的研究仍无法揭示其潜在的生态机制.4 结论研究期间, 小江回水区TN的平均浓度为1553±43μg/L, TP平均浓度为61.7±2.7μg/L, 回水区总体处于中-富营养状态. TN、TP的季节变化过程类似, 但季节差异明显, 其基本变化过程是: 2007年春季保持相对较低水平, 受入春后暴雨的影响在春末夏初出现较大幅度的增加, 在夏季达到全年的较高水平, 入秋后TN、TP浓度逐渐下降, 但入冬后继续缓慢上升. 研究期间, TN/TP平均为30.6±1.4, 表现为磷素限制, 全年季节变化并不明显, 但在春季变幅较大. 该水域氮、磷输入、输出的途径大致相同, TP的波动是调控小江回水区TN/TP的主要影响因素.当TN/TP≤22时, TN是影响小江回水区营养结构特点的主要因素, 生物固氮作用有可能发生以调节TN/TP, 消纳相对丰足的TP. 当22＜TN/TP＜32时, TP取代TN成为调控TN/TP的主要因素, 系统通过对NO3--N的摄取、利用以合成有机氮素的生态过程较明显. 当TN/TP≥32时, TP含量保持在较低水平, TP和TN/TP对有机氮含量影响显著. 研究推测TN/TP的升高有使氮素有机合成受到抑制的潜势, NH4+-N 有可能是影响TN/TP≥32水平下氮素合成和循环过程的关键因子.小江回水区过渡型生态系统的独特物理背景使得不同TN/TP水平下氮素形态组成和循环过程带上了水动力的烙印: 强降雨和强径流过程使回水区段营养物输入强度加大, 水中TP含量提高但水动力条件却不适宜浮游植物的生长, 有机氮含量及其在TN中所占比重随TP含量的升高和TN/TP的下降而下降. 但伴随强降雨和强径流过程的终结, TP含量下降但TN/TP却有所升高, 水动力条件趋于改善为浮游植物生长创造了相对稳定的物理环境, 加速了对无机氮的生物利用, 使TON含量及其在TN中所占比重升高, NO3--N含量及其在TN中所占比重则明显下降. 但是目前的研究上尚未能就TN/TP≤22时生物固氮作用的产生机制以及TN/TP≥32水平下TN对TN/TP的调控作用等现象做进一步的阐释.5 参考文献[1]Wetzel RG. Limnology: Lakes and river ecosystems. CA: Academic Press, 2001: 207-210.[2]Tilman D. Resource competition between planktonic algae: An experimental and theoretical approach. Ecology, 1977, 58(2):338-348.[3]宋玉芝, 秦伯强, 高光. 氮及氮磷比对附着藻类及浮游藻类的影响. 湖泊科学, 2007, 19(2): 125-130.[4]Smith VH. The nitrogen and phosphorus dependence of algal biomass in lakes: An empirical and theoretical analysis. Limnol &Oceanogr, 1982, 27(6): 1101-1112.[5]Downing JA, McCauley E. The Nitrogen: Phosphorus Relationship in Lakes. Limnol & Oceanogr, 1992, 37(5): 936-945.[6]Quirós R. The relationship between nitrate and ammonia concentrations in the pelagic zone of lakes. Limnetica, 2003, 22(1-2):37-50.[7]Quirós R. The nitrogen to phosphorus ratio for lakes: A cause or a consequence of aquatic biology? In: Fernandez AC, ChalarGM eds. El Agua en Iberoamerica: De la Limnología a la Gestión en Sudamerica. Programa Iberoamericano de Ciencia y李哲等: 三峡水库小江回水区不同TN/TP水平下氮素形态分布和循环特点517Tecnologia para el Desarrollo (CYTED). Buenos Aires, Argentina, 2003: 11-26.[8]Guildford SJ, Hecky RE. Total nitrogen, total phosphorus, and nutrient limitation in lakes and oceans: Is there a commonrelationship? Limnol & Oceanogr, 2000, 45(6): 1213-1223.[9]Håkanson L, Bryhn AC, Hytteborn JK. On the issue of limiting nutrient and prediction of cyanobacteria in aquatic systems. SciTotal Enviro, 2007, 379: 89-108.[10]Reynolds CS. What factors influence the species composition of phytoplankton in lakes of different trophic status?Hydrobiologia, 1998, 369/370: 11-26.[11]Smith VH. Low nitrogen to phosphorus ratios favor dominance by blue-green algae in lake phytoplankton. 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长江三峡水利枢纽环境影响报告书简写本(节选)一、前言(一)研究历史三峡工程引起的生态与环境问题为国内外所关注。

早在50年代，长江流域规划办公室在编制长江流域规划要点报告和三峡水利枢纽初步设计要点报告时，就对工程引起的一些环境因素如回水影响、人类活动对径流影响、库岸稳定、地震、泥沙、生物、水库淹没与移民、自然疫源性疾病及地方病等进行了调查与研究，提出了初步成果并编入了长江流域规划要点报告。

同时，中国科学院的不少研究所也对长江的地质、地理、气候、水文、资源、环境、人文、经济等作了大量基础研究，为以后的环境影响研究奠定了一定基础。

1980年长江流域水资源保护局提出三峡工程正常蓄水位200m方案环境影响报告。

随后，进行了三峡工程正常蓄水位150m方案可行性研究的环境影响评价工作，1983年3月提出了《三峡建坝对环境的影响》的报告。

1984年11月，国家科学技术委员会在成都召开了长江三峡工程科研工作会议，正式将“长江三峡工程对生态与环境的影响及其对策研究”作为三峡工程前期重大科研项目之一，委托中国科学院主持该项目研究，组建有700多名科技人员参加的攻关队伍，于1987年7月提出了科研成果，通过国家科委聘任的专家组评审，并出版了《长江三峡工程对生态与环境影响及对策研究论文集》、《长江三峡工程对生态与环境的影响和对策研究》、《长江三峡工程生态与环境地图集》等专著。

同年，国家科学技术委员会、中国科学院及时地将此项研究列入“七五”国家重大科技攻关课题，又投入300人的科技力量进行延续研究，并于1991年1月完成攻关任务，以《三峡工程与生态环境》系列专著(共8本，约250万字)形式，由科学出版社出版。

1985年，国家计划委员会和国家科学技术委员会受国务院委托，为进一步论证三峡工程水位方案，成立了生态与环境论证专家组，对正常蓄水位150～180m方案的环境影响进行了评价。

1986年6月，根据中共中央、国务院《关于长江三峡工程论证工作有关问题的通知》，在原水利电力部三峡工程论证领导小组组织领导下，由生态、环境、水利等方面55名专家组成的长江三峡工程生态与环境专家组，于1988年1月，完成了《长江三峡工程生态与环境影响及对策的论证报告》。

三峡库区氮、磷面源污染负荷模拟及水质评价一、本文概述本文旨在深入研究和探讨三峡库区氮、磷面源污染负荷的模拟及其水质评价。

三峡库区作为中国重要的水电枢纽和生态环境敏感区，其水质状况直接关系到库区生态安全及下游地区的水资源利用。

氮、磷作为水体富营养化的主要营养元素，其过量排放已成为库区水质恶化的重要原因。

对三峡库区氮、磷面源污染负荷进行准确模拟和科学评价，对于制定合理的污染防治措施、保障库区水环境安全具有重要的理论和实践意义。

本文首先回顾了国内外关于面源污染负荷模拟和水质评价的研究现状，分析了当前研究中存在的问题和不足。

在此基础上，结合三峡库区的实际情况，建立了氮、磷面源污染负荷的模拟模型，并对模型的参数进行了校准和验证。

采用多种水质评价方法，对库区水质进行了全面、系统的评价。

通过对三峡库区氮、磷面源污染负荷的模拟和水质评价，本文揭示了库区氮、磷污染的空间分布特征、污染来源及主要影响因素，为库区水环境管理和污染防治提供了科学依据。

本文也为类似地区的水质评价和污染防治提供了参考和借鉴。

二、三峡库区氮、磷面源污染负荷模拟三峡库区作为中国重要的水资源储备区，其水质状况直接关系到长江中下游地区乃至全国的生态安全和经济发展。

氮、磷作为水体富营养化的主要诱发因子，其面源污染负荷的模拟与评估对于三峡库区的水质管理具有重要意义。

为了科学、准确地模拟三峡库区氮、磷面源污染负荷，本研究采用了先进的流域模型，结合库区实际地理、气候、土地利用等数据，构建了精细化的面源污染负荷模拟系统。

该系统能够综合考虑降雨径流、土地利用、农业活动、畜禽养殖等多种因素，对库区内的氮、磷面源污染负荷进行动态模拟。

在模拟过程中，我们采用了多种数据处理技术和分析方法，如空间插值、回归分析、敏感性分析等，以确保模拟结果的准确性和可靠性。

同时，我们还充分考虑了库区内的社会经济因素，如人口分布、农业产业结构等，以确保模拟结果能够真实反映库区的实际情况。

内部资料水专项“十二五”课题划分及进展深圳力衡创新科技有限公司目录2012年课题清单 (6)主题一：湖泊 (10)项目一、太湖富营养化控制与治理技术及工程示范 (10)课题1：太湖流域水环境改善技术整装集成与综合治理方案 (11)课题2：东部浅水湖泊营养物基准标准及太湖达标应用研究 (11)课题3：园区化乡镇工业废水富营养物质深度削减与资源化集成技术研究及工程示范 11 课题4：竺山湾农田种植业面源污染综合治理技术集成研究与工程示范 (11)课题5：竺山湾农村分散式生活污水处理技术集成研究与工程示范 (12)课题:6：低污染水生态净化技术集成研究与工程示范 (12)课题7：湖荡湿地重建与生态修复技术及工程示范 (12)课题8：入湖河流水质强化改善关键技术与集成技术研发及工程示范 (12)课题9：竺山湾湖滨缓冲带生态建设与功能修复技术集成研究及工程示范 (12)课题10：太湖“湖泛”与水华灾害应急处置技术研究及工程示范 (12)课题11：太湖流域水资源优化调度技术研究与决策平台 (12)课题12：苕溪流域农村污染治理技术集成与规模化工程示范 (13)课题13：太湖新城湖滨流域水质改善与生态修复综合示范 (13)项目二、滇池流域水环境综合整治与水体修复技术及工程示范 (13)课题1：滇池环湖截污治污体系联合运用关键技术及工程示范 (13)课题2：流域入湖河流清水修复关键技术与工程示范 (13)课题3：滇池流域农田面源污染综合控制与水源涵养林保护关键技术及工程示范 (13)课题4：滇池水体内负荷控制与水质综合改善技术研究及工程示范 (13)课题5：滇池草海生态规模修复关键技术与工程示范 (13)课题6：外流域补水工程水资源分配利用及湖泊水质改善技术与工程示范 (14)课题7：重点流域农业面源污染防治总体方案与整装技术 (14)项目三、巢湖水污染控制与重污染区综合治理技术及工程示范 (14)课题1：重点点源氮磷削减与污染控制技术及工程示范 (14)课题2：重污染河道旁路净化与河口湿地生态重建技术及工程示范 (14)课题3：巢湖湖滨带与圩区缓冲带生态修复技术与工程示范 (14)课题4：重间歇性重污染入湖河流多源补水及污染削减关键技术与工程示范 (14)课题5：巢湖重污染汇流湾区污染控制技术与工程示范研究 (14)项目四、三峡水库水污染综合防治技术与工程示范 (15)课题1：不同水位运行下水环境问题诊断及安全保障研究 (15)课题2：库区小流域磷污染综合治理及水华控制研究与示范 (15)课题3：三峡库区及上游流域农村面源污染控制技术与工程示范 (15)课题4：库区及上游流域水资源开发利用与水污染综合防治技术集成研究 (15)项目五、洱海水污染防治、生境改善与绿色流域建设技术及工程示范 (15)课题1：全流域农业面源污染控制成套技术与工程示范 (15)课题2：洱海低污染水处理与缓冲带构建关键技术及工程示范 (15)课题3：入湖河流污染治理及清水产流机制修复关键技术与工程示范 (16)课题4：洱海湖泊生境改善关键技术与工程示范 (16)课题5：深水贫营养湖泊水污染防治技术与示范 (16)项目：畜禽养殖废弃物资源化综合利用技术研发及产业化基地建设 (16)项目：湖泊疏浚污泥处理与资源化技术与设备研发及产业化 (16)项目：水华蓝藻资源化利用技术与产业化基地建设 (16)项目：感知湖泊系统构建关键技术、核心传感器研发及平台建设 (16)项目：西北湖泊水污染防治共性技术及工程示范 (16)主题二：河流 (17)项目一、松花江水污染综合防治与水生态恢复关键技术及综合示范 (17)2012ZX07201 (17)课题1：伊通河流域水污染综合治理技术及工程示范研究 (17)课题2：牡丹江水质综合保障技术及工程示范研究 (17)课题3：阿什河流域水污染综合治理技术及工程示范 (17)课题4：下游沿江湿地生态功能与生物多样性恢复技术集成与综合示范 (17)课题5：松花江石化行业有毒有机物全过程控制关键技术与设备 (17)课题6：基于水环境风险防控的松花江水文过程调控技术及示范 (17)课题7：松花江水生态风险评价与监控预警关键技术研究 (18)项目二、辽河流域水污染综合治理技术集成与工程示范 (18)课题1：辽河流域重点工业集聚区节水减排清洁生产技术集成研究和示范 (18)课题2：辽河流域有毒有害物污染控制技术与应用示范研究 (18)课题3：辽河上游水污染控制及水环境综合治理技术集成与示范 (18)课题4：辽河保护区水生态建设综合示范 (18)课题5：浑河中游水污染控制与水环境综合整治技术集成与示范 (18)课题6：太子河典型工业水污染控制与水质改善技术集成与示范 (18)课题7：河口区水污染综合治理与湿地生态修复保护技术集成与示范 (19)课题8：浑河上游水环境生态修复与生态水系维持关键技术及示范研究 (19)课题9：辽河源头区水污染综合治理技术及示范研究 (19)项目三、海河流域重污染河流水质改善成套整装技术集成与综合示范 (19)课题1：海河北系（北京段）河流水质改善集成技术与综合示范 (19)课题2：海河北系（天津段）河流水质改善集成技术与综合示范 (19)课题3：海河南系子牙河流域（河北段）水污染控制与水质改善集成技术与综合示范 19 课题4：徒骇河、马颊河流域水污染防治与水质改善技术集成与综合示范 (19)课题5：山前带水库水源地保护与污染控制技术及综合示范 (20)课题6：海河流域河流生态完整性影响机制与恢复途径研究 (20)项目四、淮河流域水质改善与水生态修复技术研究与综合示范 (20)课题1：贾鲁河流域水质改善综合控制研究与示范 (20)课题2：沙颍河流域农业面源源头控制与集中治理耦合技术研究及综合示范 (20)课题3：淮河流域地表与地下水氮源补排及防控关键技术研究与示范 (20)课题4：淮河流域（河南段）水生态修复关键技术研究与示范 (20)课题5：淮河流域水质-水量-水生态联合调度关键技术研究与示范 (20)课题6：淮河流域（河南）水污染控制管理与政策关键技术示范研究 (21)项目五、南水北调工程水质安全保障关键技术研究与示范 (21)课题1：河南丹库汇水流域水质安全保障关键技术研究与示范 (21)课题2：湖北汉库汇水流域水质安全保障关键技术研究与示范 (21)课题3：中线工程水源区重要污染源控制关键技术研究与示范 (21)课题4：东线江苏段治截导用整水质安全保障关键技术研究与示范 (21)课题5：水质水量联合调控与应急处置关键技术研究与运行示范 (21)课题6：中线水源区水质安全保障机制研究与示范 (21)项目六、东江流域水质与水生态风险控制技术集成与综合示范 (22)课题1：农业集水区域水质与水生态风险控制技术 (22)课题2：工业区排水对水源型河流风险控制技术集成与综合示范 (22)课题3：城镇化水源集水区域水污染系统控制技术集成与综合示范 (22)课题4：东深供水工程水质改善技术集成与综合示范 (22)项目七、河流环境流量保障关键技术研究与示范 (22)项目八、河流生态治理技术集成与平台建设 (22)项目九、煤化工等行业清洁生产技术集成与产业化 (22)项目十、典型行业工业废水深度处理与回用关键材料及设备产业化 (23)项目十一、河流氨氮污染全过程控制整装成套技术设备与产业化 (23)项目十二、辽河流域分散式污水治理技术产业化 (23)项目十三、灌区农业面源及退水污染全过程控制整装成套技术与产业化 (23)主题三：城市水环境 (24)主题四：饮用水 (24)主题五：流域水污染防治监控预警 (25)项目一：流域水生态承载力调控与污染减排管理技术研究 (25)课题1：流域水生态保护目标制定技术研究 (25)课题2：重点流域水生态功能三级和四级分区研究 (25)课题3：重点流域优控污染物水环境质量基准研究 (25)课题4：流域生态水量保障与容量调控关键技术研究 (25)课题5：流域水生态承载力与控制单元总量控制支撑技术研究 (25)项目二：国家水生态监测技术体系研究与示范 (25)课题1：流域水生态环境质量监测与评价技术研究 (26)课题2：流域水生态遥感综合监测技术研究与平台建设 (26)课题3：流域水生态监测质量管理体系研究 (27)课题4：环境监测信息物联化集成、共享与决策支持平台研究 (27)项目三：流域水环境风险评估与预警技术研究与示范 (27)课题1：流域非点源风险评估与总量减排管理技术研究 (27)课题2：流域水质安全评估与预警管理技术研究 (27)课题3：流域水生态风险评估与预警技术体系 (27)课题4：跨境河流水环境监控预警技术研究与示范 (27)项目四：流域水污染控制与治理技术评估体系研究与示范 (28)课题1：铅、汞、砷、铬等重金属典型行业污染综合防治技术评估研究与示范 (28)课题2：面源污染防治技术评估研究与示范 (28)课题3：水污染防治技术验证评估体系与信息服务体系应用研究 (28)课题4：国家和流域环境技术评估及推广体系研究与示范 (28)项目五：辽河流域水环境管理技术综合示范项目 (28)课题1：辽河流域水生态功能区管理体系研究与综合示范 (28)课题2：辽河流域主要污染物排放控制与管理体系建设示范 (28)课题3：辽河流域水环境安全监控与监测体系建设 (28)课题4：辽河流域水环境综合管理智能化平台建设 (29)课题5：辽河流域水环境管理实施效果评估与流域技术集成 (29)课题6：辽河流域水环境风险评估与预警监控平台 (29)项目六：太湖流域水环境管理技术集成及综合示范 (31)太湖流域70%地区建立基于控制单元的排污许可证管理体系； (32)课题1：太湖流域（江苏）水生态功能分区与标准管理工程建设 (33)课题2：太湖流域（江苏）控制单元水质目标管理与水污染物排放许可证实施 (35)课题3：太湖流域（江苏）水生态监控系统建设与业务化运行示范 (37)课题4：太湖流域（江苏）主要水污染物总量监控与风险预警平台构建及示范 (41)课题5：黄浦江上游水源保护区风险、预警系统构建及业务化运行 (43)课题6：太湖流域（浙江片区）水环境管理技术集成及综合示范 (43)课题7：太湖流域跨界水环境综合管理平台建设与业务化运行 (46)课题8：太湖流域水质目标管理示范效果评估与湖泊型流域技术集成推广 (47)项目七：环境监测成套装备技术突破与产业化 (49)主题六、战略与政策 (50)项目一、水污染控制与水环境产业决策支持平台研究 (50)课题1：国家水环境安全战略若干问题研究 (50)课题2：流域水污染防治规划决策支持平台研究 (50)课题3：水环境产业发展战略与政策及其示范研究 (50)项目二、水污染控制财税和有偿使用政策示范研究 (50)课题1：水环境保护公共财政政策与示范研究 (50)课题2：城镇污水处理税费价格政策及其示范研究 (50)课题3：流域水质生态补偿与经济责任机制示范研究 (50)课题4：水污染物排污权有偿使用关键技术与示范研究 (51)2012年课题清单主题一：湖泊项目一、太湖富营养化控制与治理技术及工程示范项目编号：2012ZX07101进展：2011年5月28日—29日，国家水专项办在北京召开湖泊主题“十二五”太湖富营养化控制与治理技术及工程示范项目《实施方案》论证会议。