富营养化治理应放宽控氮、集中控磷

传统上普遍认为,湖泊富营养化及蓝藻水华治理需要严格控制氮的排放.国际上最新研究否定了这一观点.文中首先通过分析指出传统控氮观念的科学基础并不可靠,其中氮磷比假说只是一种臆断,而封闭瓶营养添加实验未能模拟自然固氮过程.然后介绍在长江流域40多个湖泊多年比较研究的最新成果:无论总氮浓度是高还是低,总磷浓度都是限制浮游藻类生长的最重要因素,藻类总量决定于总磷而不是总氮,从而证明在野外条件下控氮不能减少藻类总量.研究结果得到北美长期全湖实验的证实.这两个研究点面结合,共同阐明了"减氮不能控制藻类总量、反而诱发固氮蓝藻水华"这一普适规律.从氮磷循环特点来看,这一结论也是必然的.进而从多方面论证指出:富营养化治理无需控氮、只需控磷,除非氮浓度过高对人类和生物造成直接毒害.最后提出了关于放宽或取消氮控制及湖泊富营养化治理的具体建议.

湖泊富营养化治理:集中控磷,或氮磷皆控?

关于湖泊富营养化的治理,有充足的全生态系统实验和湖泊治理实践表明,只控磷(P)就可使湖泊贫营养化。但也有不少人认为需要氮(N)和P皆控。由于N和P皆控的成本可达只控P的4—15倍,故确定富营养化治理是否必须既控P又控N是一个重大而现实的科学问题。针对这个问题,文章对所有相关观点及其证据的科学性进行了系统辨析。首先,系统总结了关于富营养化营养驱动与控制的研究历史。其次,对判定营养控制的主要依据——限制因子的概念发展及判定方法进行了全面回顾与分析,明确指出该概念的目的是确定促进生物生长的因子。第三,介绍了新概念——减控因子,其定义是:在生态系统管理中,能够抑制生物个体、种群和群落过度繁盛的必需环境因子,或直接减灭生物本身的物理(机械)、化学和生物因子,且成本效益最大。随后,举例说明了确定减控因子的五个步骤,即必需性、可控性、可行性、成本分析及实验和应用验证,证明非限制因子也可成为减控因子,而限制因子不一定是减控因子。第四,基于减控因子分析,指出湖泊富营养化的减控因子是P;进而,总结了加拿大和中国的全生态系统实验及大量湖泊治理实践的系统证据。这些充分证明:仅控P就可控制富营养化,而减N无助于控制浮游藻类总量,反而会诱导固氮蓝藻大量生长。第五,对控N观点的逻辑和实验依据逐一批驳,指出这些争论或将限制因子混同于减控因子,或缺乏大尺度的实验证据。第六,系统辨析了高N的生态效应,初步确定:只有总氮和氨氮>5 mg/L时, N才对水生植物等有一定的负面影响且可促进沉积物P的释放。建议先把地表水Ⅰ—Ⅴ类的总氮和氨氮标准限值均放宽至2 mg/L,后逐步放宽至5 mg/L左右。最后,指出富营养化治理必须采取系统对策,以修复物理、化学、水文和生物完整性。在维护湖盆物理完整性的基础上,最根本的措施是控制外源P负荷总量;若内源P负荷较大,则可采取钝化等方法。次之,应开展水位调控,以修复水生植被,实现浊-清稳态转换。综上所述,湖泊富营养化治理应采取"放宽控N、集中控P的策略",以大幅度降低治理成本。