概况

珠江流域五大高原湖泊之一，南盘江水系的源头湖泊 流域径流面积 373 km2 ，湖面面积 34km2 ，最大水深

10m ， 平均水深 7m

地处云贵高原，水环境脆弱 现状水质为劣Ⅴ类

营养盐有机物其它污染物

污染现状分析1982 年：Ⅱ类→如今的劣Ⅴ类水体

污染治理对策

0

5

10

15

f(x) = 0.0488028169014085 x + 5.84028169014085

高锰酸盐指数 (mg/L) Linear ( 高锰酸盐指数 (mg/L))高

锰酸

盐指

数（mg/L

）输入变量变化情况 线性拟合趋势线

0

0.2

0.4

0.6

0.8

f(x) = 0.00486371562709591 x + 0.0475400402414487

总磷

浓度

（mg/L

）

36982

37165

37347

37530

37712

37895

38078

38261

38443

38626

38808

38991

39173

39356

39539

39630

39722

39845

40026

40179

40269

40360

40452

405440

1

2

3

4

f(x) = 0.00504444015692328 x + 1.08660015649452

总氮

浓度

（mg/L

）

三个污染因素在近 10 年均呈上升趋势

总磷含量从最低的 0.028mg/L 上升到 0.700mg/L ，增加了2400%

总氮含量变化相对较小

污染现状分析

星云湖富营养化的最重要表观是藻类水华的发生

污染治理对策

藻类水华

有机物

氮盐

……磷盐

水文

?如何进行污染

削减更有效呢？

污染治理对策

神经网络模拟仿真人类大脑的运行模式，通过大量的训练和学习，模拟输

入和输出变量之间的关系。

有机物

磷

氮 神经网络 叶绿素主成分分析

研究目的：模拟污染物质与叶绿素之间的关系，在实现控制藻类水华的目标下，确定各类污染物质的削减目标，为星云湖的富营养化治理提供科学的依据。

污染治理对策

控制目标：叶绿素 a 浓度 0.02mg/L

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 600.000

0.010

0.020

0.030

0.040

0.050

0.060

0.070

CODMn削减比例 (%)

叶绿

素a

含量(mg/L)

图 5 CODMn 削减时叶绿素 a 含量的响应情况

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 500.000

0.020

0.040

0.060

0.080

0.100

0.120

TN削减比例 (%)

叶绿

素a

含量(mg/L)

图 7 TN 削减时叶绿素 a 的响应情况

0 5 10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

0.000

0.010

0.020

0.030

0.040

0.050

0.060

0.070

TP削减比例 (%)

叶绿a

素含

量(mg/L)

图 6 TP 削减时叶绿素 a 的响应情况

0 5 10 15 20 25 30 35 400

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

各驱动因子同时削减比例 (%)

叶绿

素a

含量(mg/L)

图 8 各驱动因子削减时叶绿素 a 的响应情况

CODMn:61%↓ TP:77%↓

TN:20%↓

各因子 :70%↓

污染治理对策

通过神经网络定量分析叶绿素与各生源因素的压力响应关系， 显示 N 是藻类生长的主要限制因子，对湖中 TN 进行削减可有效控制藻类数量。

① 仅削减 CODMn ，须削减 61% ；② 仅削减 TP ，须削减 77% ；③ 仅削减 TN ，须削减 20% ；④ 同时对各驱动因子进行削减，各因子均须削减 70% 。

污染治理对策

富营养化机理分析：

微囊藻水华，藻体无固氮功能

对微囊藻的营养动力学研究 [1] 表明，总磷对微囊藻生长的影响大于总氮。因此，在 N 相对充足的情况下， P 的增加加速了藻类特别是微囊藻的生长，最终诱发微囊藻水华的发生。

而随着富营养化进程的发展， N 逐渐成为藻类生长的“短板”。研究表明，氮限制对微囊藻的生长和产毒都有明显的抑制作用，而磷限制对其生长和产毒没有明显的抑制作用 [2] 。

[1] 郑朔方 , 杨苏文 , 金相灿 . 2005. 铜绿微囊藻生长的营养动力学 . 环境科学 , 26(2): 152-156.[2] 代瑞华 , 刘会娟 , 曲久辉 , 等 . 2008. 氮磷限制对铜绿微囊藻生长和产毒的影响 . 环境科学学报 , 28(9): 1739-1744.

污染治理对策

[1] 郑朔方 , 杨苏文 , 金相灿 . 2005. 铜绿微囊藻生长的营养动力学 . 环境科学 , 26(2): 152-156.[2] 代瑞华 , 刘会娟 , 曲久辉 , 等 . 2008. 氮磷限制对铜绿微囊藻生长和产毒的影响 . 环境科学学报 , 28(9): 1739-1744.

小结通过对星云湖富营养化进程的神经网络模拟，确定 TN 为重要的控

制目标，为星云湖的水污染防治提供了科学的依据。目前，关于湖泊中氮削减措施的研究很多，如湖岸缓冲带技术、人工湿地技术、生物浮床等。在对湖泊的实际情况进行深入研究后，可选取具体的修复技术对星云湖的水污染进行防治。

谢谢！