城市黑臭河道富营养化风险评估与成因解析

本项目拟选择东部沿海城市温州市滨海平原河网水系黑臭河道温瑞塘河的两条支流- - 九山外河和山下河作为研究对象，针对其黑臭治理过程中出现的富营养化及次生灾害（如：水华等）等新的环境问题，运用宏观区域调查与微观机理分析相结合、野外大型现场实验与实验室室内分析相结合、实验研究与数理统计分析相结合的研究方法，在构建黑臭-富营养化评价指标体系的基础上，评估城市黑臭河道富营养化发生的风险；探讨水体从"高污染负荷→水质改善、生境修复等→富营养化" 的富营养化形成机制以及河道黑臭治理成果的长效保障问题，为我国水体富营养化及其次生灾害控制基础理论的补充和城市河道水质评价体系的完善提供科学的技术参考和理论依据。

选取温州市典型黑臭河道——九山外河和山下河作为研究对象，构建了黑臭-富营养化评价综合指标体系；并藉此，对研究河道的富营养化进行了评价；系统解析了从黑臭到富营养化的形成机制；在此基础上，提出了探索预防和控制城市黑臭河道治理后富营养化及其次生灾害的措施。研究结果表明，城市黑臭河道黑臭-富营养化最佳评价因子为TP、CODCr、Fe2+、chla、TN、NH4+-N，相关分析表明这些因子与基准因子（chla）显著相关（rTP-chla=0.315，rCODCr-chla=0.452，rTN-chla=0.224，rNH4+-N-chla=0.245， p<0.01；rFe2+-chla=-0.143，p<0.05，N=285）；以chla的状态指数TLI(chla)为基准，计算得出综合加权营养状态指数TLI(Σ)；并以叶绿素a浓度分级法为依据，计算得出营养状态评价的分级标准建议值。水体黑臭富营养化评价结果表明，两条河道各断面浮游植物活动较活跃，受损的黑臭河道生态群落结构已得到初步恢复，且表现出典型的富营养化特征。河道治理后黑臭污染仍严重，但环境因子、营养因子、生态因子等具备诱发富营养化的条件。影响九山外河和山下河水体chla的主要影响因子排序为：溶解氧lg(DO)、pH值、化学需氧量CODCr、氨氮NH4+-N、总氮TN、透明度SD、水温WT。水体中浮游植物的种类在组成上具有河流的普遍特征，均以绿藻和硅藻为主，蓝藻和裸藻次之，其他藻类较少。与底泥磷酸酶活性关联最大的水质因子为WT、TN和pH，与底泥脲酶活性关联最大的水质因子为TN、chla和DO。添加单营养盐对黑臭河道水体营养盐含量具有促进作用，但是低于或者超过某个限值，就会起到抑制作用，而添加多营养盐，由于河水本身浓度过高以及添加营养盐后的复杂作用，对水体营养盐含量没有明显的促进或抑制作用。构建的基于BP神经网络的chla预测模型预测黑臭河道水体富营养化程度是可行的，其预测模型简单易行，预测精度高，可为类似水体富营养化程度评价提供建议。凝练筛选出了四大类18项适用于我国南方城市黑臭河道治理的共性技术，在此基础上，提出了基于多重视角的温瑞塘河流域区域水环境统筹管理对策。相关研究不仅丰富了水体富营养化基础理论，而且为河道黑臭治理成果的长效保障和次生灾害控制提供了科学依据。