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我国北方属于季节性寒冷地区，降水量较小，农田面积广大，河流资源不丰富，多人工湖库，富营养化已成为制约社会和国民经济进一步持续发展的重要因素。富营养化污染源复杂，不易控制，其营养富集过程理论更是众说纷纭，良莠不齐，这对于水污染治理工艺的开发以及基础理论研究都是一个十分棘手的难点问题。为了研究富营养化形成的机理，针对北方气候特点解决湖库水源水富营养化问题，同时能为水处理工艺设计提供理论支持，本研究采用水生微宇宙模型来模拟天然环境中湖库水源水体富营养化的过程，通过多项水质指标的变化研究其规律和相关性，并对富营养化水体进行了营养状态和生物多样性评价，得出如下结论： 氮、磷浓度是影响藻类生长的重要因素。不同形态氮素比例的变化对叶绿素a影响较为明显，硝酸盐是藻类生长优先利用的氮源。总磷的来源主要是底泥与水体之间的交换，在藻类增殖初期，总磷与藻类生长成指数相关，拟合公式为y=0.250e29.64x，R2=0.970，而在后期二者无明显相关性。 藻类增殖过程中共鉴定出藻类种属29个，其数目变化趋势是先升高后下降。北方地区富营养化优势藻属为微囊藻属、鱼腥藻属、束丝藻属和黄丝藻属，占藻类总数的比例随藻类增殖而不断增大，由初期的21.95％上升到后期的99.20%，优势明显，藻类增殖过程中伴随的种属数目减少是富营养化的标志之一。 TSIm(TP)判断水体营养状态的结果为A1、A2、A3处于富营养状态，A4处于中营养状态，符合藻类种类数目实际变化趋势，可以用来评价北方湖库水体营养状态。 Margalefs多样性指数与Menhinicks多样性指数所描述的富营养化过程与藻类种属变化趋势最大相符，其中Margalefs多样性指数与藻类种属实际检测数目相关性最高，公式为y=0.063x－0.052，R2=0.995，可以用来评价北方湖库水体生物多样性。OD多样性指数可以用来预测藻类种属数上升过程中的拐点，其峰值出现后2周，藻类种属数开始下降。