影响富营养化湖泊恢复的因素 ——巴拉顿湖中流域1的案例外文翻译资料

英语原文共 7 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

影响富营养化湖泊恢复的因素

——巴拉顿湖中流域1的案例

Vera Istvaacute;novics，

Laacute;szloacute; somlyoacute;dy

摘要

巴拉顿湖是一个大型的，浅的，钙质湖，在1970年代迅速富营养化。从1980年代中期采取管理措施：减少排放到湖的磷负荷(从0.5g P m^minus;2yr^minus;1到0.3g P m^minus;2yr^minus;1)。使用长期负荷和水质数据，我们通过简单的实证模型，来分析湖的以前富营养化的流域1的改善效果。在湖的研究中，几个通常被忽视的因素让总磷的表面沉降速度和浮游植物的生物量有所改观。这些因素包括钙的负荷和悬浮物，颗粒化的溶解磷的负荷率和主导性蓝藻的茂盛生长，以及拟柱孢藻。表面沉淀物中流动磷的快速固定，外部负荷的适度减少(45 - 50%)导致了在湖的西南部流域，水质的富营养化出现了令人惊讶的改善。

关键词

前置库 OECD模型 沉积物质量平衡 外部荷载

引言

大型湖泊富营养化恢复项目已在1980年代开始。成功和失败的例子都广为人知，但在缺乏适当的长期数据，综合研究，特别是缺少惊人的例子的情况下，(Sas，1989；van Liere and Gulati，1992)。除非我们承认湖泊恢复背后的一般模式，否则就算预测湖泊恢复是可能的，也会非常困难。

经验表明，有着很长富营养化历史的浅水湖泊，其浮游植物的生物量开始减少之前通常需要大幅削减营养负荷。显然，沉积物在单个湖泊的恢复中发挥主要作用。然而在定量的方面，沉积物中的磷的状态和湖复苏的动力之间的关系仍然没有一个定论(Sas，1989)。

在目前的研究中，我们使用长期负荷和水质数据评估富营养的巴拉顿湖中流域1的恢复。类似于Sas(1989)的研究，我们选择了OECD模型(Vollenweider and Kerekes， 1982)作为这种评估的参考依据。主要目标是获取沉淀物的长期行为。为此，我们采用沉淀物的简单质量平衡模型(Lijklema等，1986)来进行评价。

材料和理论

巴拉顿湖(图1)是一个大型的(596平方公里)，浅的(2.3米)和钙质的湖。碳酸盐组成了沉积物50 - 60%的干重(Maacute;teacute;，1987)。长湖可分为四个连续的流域。Sioacute;运河的单一出流的堰(流域4)严格控制着湖的水位。最大的支流——Zala河排了总流域面积几乎一半的水进入最小的流域1。还未建成的Kis-Balaton前置库(图1)是为了减少来自主要农业流域的河流的分散负载。

图1巴拉顿湖及其分水岭地区。数据显示有四个流域。虚线显示了岸边居民点的污水分流。

特定的形态学条件和负荷条件导致了沿着湖的纵轴出现了大幅营养梯度。到1980年代初，富营养化的状况在西南流域发展，而在盆地东北部，营养仍然处于中等状况(Herodek，1986)。

在流域1的近岸站点，可以获得从1975开始的常规水的质数据。在1981年监控延伸至流域1的中央站点 (国家水质数据基地)。标准采样频率是每两周一次。在许多年里，7月和8月采样都是每周抽样一次，而春季是每月抽样一次。当湖被冻结了的0 - 3个月，从12月到2月，没有采集标本。叶绿素a的浓度、总磷(TP)、悬浮固体物质(SS)和钙(Ca)将用于目前的评估。

从长期浮游植物记录(Padisak，1994)中，使用月平均叶绿素浓度以及忽视种间变率色素含量来计算柱孢藻叶绿素单位的生物质。

自1975年以来，通过Zala河(图1)的磷、SS和Ca负荷一直都在每日测量(WestTransdanubian水务局)。Zala河排放了90 - 95%的负荷到流域1(Somlyody Jolankai，1986)。因此，忽略了从其他来源来的负荷。认为从流域1到流域2的年度流量与Zala河的流量相等。

结果和讨论

影响磷的表面沉降速率的因素

假设稳态条件下，湖中P浓度(Plambda;，mg P mminus;3)与流入湖的P浓度成正比(l/q；l， mg P m^minus;2 yr^minus;1，是外部负载，q，m yr^minus;1，是液压负载)：

(1)

v_s(m yr^minus;1)的是表面p的沉降速度。根据 OECD的研究，在浅水湖泊(tau;，yr，是理论水停留时间；Vollenweider，Kerekes1982)。减少其外部负载之前，在巴拉顿湖的流域1中，计算出的湖的P浓度替换后明显比年均TP浓度高。管理措施减少了两个时间序列(OECD和被观察到的)之间的差异(图2(a))。减少沉降和提高内部P负荷也许可能导致观察到的情况Sas，1989；Istvanovics Somlyody，1999)。我们先分析第一种可能性。

图2观察和估计到的TP浓度(A)、P负荷(B)，和与Ca相关以及Ca SS负荷相关的P负荷(C)的长期变化。(SRP——可溶活性P，nRP——可溶非活性P，PIP——颗粒无机P .藻类P的估计来自于符合颗粒P(每周测量)的回归线-在1988 - 1998年合作测量的叶绿素数据)。箭头表示主要管理措施的时间安排：打开上游Kis-Balaton水库，Zalaegerszeg污水处理厂的P沉降，下游Kis-Balaton水库的部分洪水，cf，图1)。

两个主要措施旨在减少到流域1的营养负荷：1985年上游Kis-Balaton水库的洪水，以及Zalaegerszeg污水处理厂(65000人口)(图1)在1991年引入的P沉淀。除了减少P负荷，Kis-Balaton水库显著改变了不同P形式的负荷比例(图2(b))。富营养的上游上水库减少了可溶性活性P负荷的比例，从1976 - 1985年的1.4plusmn;0.6减少到了1986 - 1992年的0.7plusmn;0.2 。自1993年以来，夏天从下游水库(Istvanovics， in press)主要生长芦苇的湿地释放的可溶性活性P比率已经增加到了2.5plusmn;0.5。原因是水库中的Ca和SS的有效停留，TP负荷与Ca或Ca SS负荷比值正常化，降至原先的一半(图2(c))。在Zalaegerszeg污水厂改进污水处理技术对上述变量的影响可以忽略不计(未显示；Istva novics Somlyody，1999)。

我们用在流域1测量的年平均TP浓度替换P_lambda;后用方程(1)计算v_s。表面沉降速度与颗粒化的溶解P的负荷率是逆相关(图3(a))，虽然这种关系是高度分散的。而v_s和TP比Ca的负荷率之间有一种更强的正相关关系(r² = 0.48，n = 16)(图3(b))。物理上说，碳酸盐岩地层可能增强了巴拉顿湖P的沉积。不同于许多其他钙质湖泊，巴拉顿湖的可溶性活性磷的浓度从来没超过5-6mgP m^minus;3 之间，通常的范围在1和3mgP m^minus;3之间。因此，主要的过程不是直接的碳酸盐与P的共同沉淀，而是在沉积物中沉淀和矿化的碎屑P的吸附(Istvanovics，1988)。最终，操作前置库引起的负荷的定性组成的变化，对流域1的P的表面沉降速度的变化占起了很大的作用。

图3表面沉降速度P(v_s)的影响因素。(图中的数字表明年份。打开的符号被排除在回归线之外。在B中：ln v_s = 0.41 TP/Ca 1.34，r²=0.51，n=16；C：ln v_s = minus;4.38tau; 4.44， r²=0.59，n=16；D：v_s = 9.78(l)^0.93，r²=0.76，n=16).

大多数统计模型假设P的沉降速度只取决于水力工况。Reckhow(1979)发现v_s和水力负荷之间的线性关系，而Vollenweider和Kerekes (1982)提出了浅水湖泊的公式(其他几个派生公式也广为人知)。然而，在流域1 ，v_s = f(q)和关系都是指数分别为1.5和2.9(未显示，r² = 0.48 n = 16在这两种情况下)的动力式。简单的水力参数条件之间，v_s和水停留时间(r² = 0.59，n = 16，图3(c))相关度最高。类似地，Canfield and Bachmann (1981)发现P(sigma;=v_s / z z(m)是指深度)的沉淀系数和液压冲洗率(tau;^minus;1)之间的正相关。在更大冲洗强度(即短tau;)时P的更大沉降速度令人费解。专家们认为高SS负荷与更大流速可能促进P的沉淀。他们认为，P的沉淀负荷可以作为未知的SS负荷的索引。因此，对于被调查天然的湖泊来说，对沉降系数最好的估计是sigma;=0.16(l/z)^0.46。与这一观点一致，P的区域负荷也是流域1的v_s的最好的预测器(r² = 0.76，n = 16，图3(d))。虽然SS和TP负荷在每月的基础上结合(r² = 0.55，n = 180)，v_s和年度的SS负荷在我们的案例中几乎没有关系 (没有显示)。考虑到大量内部的相互关联和外部的相互作用(图3)以及内部因素(见后)影响湖中P的净沉积，没办法提供一个简单的机理的解释在更短理论水力停留时间时更快的P沉淀。

相比于其他浅水湖泊(Sas 1989)，巴拉顿湖(表1)的流域1中P的表面沉淀速率要大很多。与其他湖泊不同，在减少外部负载之后，没有观察到负的v_s(净内部负荷)。文献中提出的各种函数也低估了流域1的v_s(表1)。巴拉顿湖相对于其他湖泊快速的净沉淀可能是由于从高度钙质沉积物中释放的低浓度P(Istvanovics，1988)。显然，沉积物很大程度上决定了浅水湖泊的行为。下面我们评估这个问题。

表1，相比于其他浅水湖泊，在其外部负载减少前后流域1P的表面沉降速度以及流域1来自各种功能的v_s值。

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[146051]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word