控制太湖蓝藻水华的氮、磷营养盐阈值研究

Lake Taihu has experienced lake-wide toxic cyanobacterial blooms with a long duration annually, which negatively impacted the environment so much. The blooms are caused by advanced eutrophication and need to be controlled. Researches showed cyanobacterial blooms control can be achieved by controlling the nitrogen and phosphorus input. This research is in view of controlling the material basis for blooms, and in situ nutrient enrichment bioassays will be conducted in different seasons. The enrichment forms include dissolved inorganic nitrogen and phosphorus, and sterilized algal scum as total nitrogen and total phosphorus. The algal growth rate under different concentrations will be calculated from the experiments. And growth kinetics equations between the phytoplankton assemblages and nitrogen or phosphorus concentrations can be achieved. Then the concentrations threshold of dissolved inorganic nitrogen and phosphorus or total nitrogen and total phosphorus will be obtained from the nonlinear regression curves. Thus, the nitrogen and phosphorus concentrations threshold to control cyanobacterial blooms in Lake Taihu and their seasonal patterns can be clarified, which will provide theoretical basis for cyanobacterial blooms control in Lake Taihu, pollution control in Taihu basin and management strategy for lakes.

太湖由于严重富营养而形成了持续时间长、范围广、影响大的有害蓝藻水华，太湖蓝藻水华需要控制。已有研究表明可以通过有效控制氮、磷的输入达到控制蓝藻水华的目的。本研究从控制太湖蓝藻水华的物质基础出发，拟由不同季节进行的氮、磷营养盐浓度梯度添加的原位实验，添加形态包括溶解性无机态氮、磷，及消煮灭菌后的太湖蓝藻浆形态的总氮、总磷，获得不同氮、磷营养盐浓度下的浮游植物生长率；依据营养盐浓度与浮游植物生长率得到两者关系的动力学方程，并由该方程曲线得到控制浮游植物生长（即蓝藻水华）的营养盐浓度阈值。从而阐明控制太湖蓝藻水华的溶解性无机氮、磷及总氮、总磷阈值及其季节变化规律，为太湖蓝藻水华控制、太湖流域污染物控制及湖泊管理提供理论基础。

从20世纪80年代中期开始，每年夏季在太湖北部区域会形成蓝藻门的微囊藻水华。这些水华产生了许多环境、经济和社会方面的问题，尤其还对当地约1000万百姓自来水的安全供应产生了恶劣影响。针对富营养造成的有害藻类水华，减少由人为因素引起的水体营养盐输入，从而减少富营养的不利影响已成为一种共识。本研究从控制太湖蓝藻水华的物质基础出发，在不同季节通过氮、磷营养盐浓度梯度添加实验，添加形态包括溶解性无机态氮、磷，及作为总氮、总磷形态添加的消煮灭菌后的太湖蓝藻浆，获得不同营养盐浓度下的浮游植物生长率；由营养盐浓度与浮游植物生长率得到两者关系的动力学方程，并由该方程曲线得到控制浮游植物生长（即蓝藻水华）的营养盐浓度阈值。研究结果表明，可以通过控制氮、磷的输入控制太湖蓝藻水华的生长，但是不同季节的输入量控制是不一样的；在春季、夏季、秋季3个季节控制太湖蓝藻水华的活性磷阈值分别约为0.02mg/L、0.15~0.2mg/L、0.2mg/L，在春季和夏季控制太湖蓝藻水华的硝态氮阈值分别约为0.5mg/L和0.9~1.0mg/L，在夏季控制太湖蓝藻水华的总磷阈值约为0.2mg/L。总体上是高温季节的阈值浓度高于低温季节的浓度，其中的原因与水体的温度、光照、扰动等情况有关，因为一般情况下高温季节的生长要强于低温季节的生长，生长速率也能更高。同时，在一定条件下添加无机氮、磷营养盐促进了水体绿藻优势向蓝藻优势的转变；而通过向水体添加有机碳源，如葡萄糖能够达到控制蓝藻水华的目的。本研究从控制蓝藻水华生长所需的氮、磷等物质条件出发，可以通过控制营养盐输入从根本上控制蓝藻水华的生长和生物量，对于太湖的管理尤其是水质管理非常有意义，同时也为我国流域管理和其他富营养湖泊的水质管理提供宝贵经验。