内外源营养负荷耦合作用下调水工程对巢湖水质的影响机制研究

　　针对巢湖富营养化治理难题，研究人员通过构建EFDC水动力-水质耦合模型，量化了内源沉积物释放（贡献TP 76.8%、TN 75.3%）与外源输入的协同效应，模拟4种调水情景（如赵河路径150?m3 /s方案可降TN 5.03%），揭示了调水工程通过改变水文条件加剧营养盐季节性波动的机制，为湖泊生态调度提供科学依据。

　　

在全球气候变化和人类活动加剧的背景下，湖泊富营养化已成为威胁水生态安全的重大环境问题。巢湖作为中国第五大淡水湖，长期饱受蓝藻水华困扰，尽管采取了截污控源等传统治理措施，但收效甚微。更棘手的是，随着2023年引江济淮工程（YHWTP）的建成通水，长江水的引入在改善水资源配置的同时，也可能通过改变湖泊水文情势、搅动底泥等方式加剧内源污染释放，形成"边治理、边污染"的复杂局面。这种内外源营养负荷（internal and external nutrient load）的耦合作用机制尚未明晰，使得调水工程的生态效应充满不确定性。

为破解这一难题，来自中国的研究团队在《Journal of Contaminant Hydrology》发表了一项创新性研究。他们以巢湖为研究对象，构建了考虑氨氮、磷酸盐和硝酸盐季节性释放的EFDC（Environmental Fluid Dynamics Code）水动力-水质耦合模型，通过量化内外源贡献率，系统评估了不同调水情景对水质的影响。这项研究不仅揭示了沉积物释放对湖泊营养盐动态的关键作用，更为调水工程的精准调度提供了量化依据。

研究团队采用了三项核心技术方法：一是整合2023-2024年巢湖流域逐日气象水文数据（包括水位、流量、降雨量）和水质监测数据（TN、TP、DO等）；二是建立考虑沉积物-水界面交换过程的EFDC三维模型，特别引入温度驱动的季节性内源释放模块；三是设计4种调水情景（流量150?m³
/s的赵河-白石天河路径等），通过对比模拟揭示水质响应规律。

水动力与水质模拟结果
模型校准显示，水位、水温的模拟值与实测值吻合良好（R²

0.9），TN、TP浓度误差控制在15%以内。值得注意的是，内源释放贡献了全年磷负荷的76.8%和氮负荷的75.3%，且夏季高温期释放强度显著升高，这解释了为何传统控源措施难以根治富营养化。

调水情景的影响机制
模拟发现，调水工程通过三重途径影响水质：1）增加水体流动性，改变营养盐空间分布；2）加剧水位波动，促进沉积物再悬浮；3）引入外源营养盐。其中赵河引水方案表现最优，可使全湖TN降低5.03%，TP增幅控制在14.29%，这得益于其形成的"西进东出"水流路径有效提升了水体置换效率。

讨论与结论
该研究首次量化了巢湖内源释放的主导地位，颠覆了"外源控制优先"的传统认知。调水工程虽能稀释污染物，但若忽视内源响应，可能适得其反——模拟显示不当调度会使TP浓度上升30%以上。研究提出的"流量-路径"协同优化策略（如选择150?m³
/s的中等流量），为引江济淮工程的生态调度提供了关键阈值参考。

这项研究的科学价值在于建立了富营养化湖泊治理的新范式：将水文调控与内源释放动力学耦合考量。其成果不仅适用于巢湖，对全球受调水工程影响的浅水湖泊（如美国中央河谷工程涉及的湖泊）均有借鉴意义。未来研究可进一步耦合藻类生长模型，以更精准预测水华暴发风险。