富营养化是水环境治理的世界性难题，世界范围内已有50%以上的水体退化问题与富营养化相关联，给水生态系统健康和饮用水质量安全带来了重大威胁。近几十年来，随着工业废水和生活污水的排放量日益增大，中国湖泊的富营养化趋势越来越明显，但研究主要集中于温带的大型浅水湖泊，而尚未有对冷水湖泊富营养化的相关研究报道。随着气候变化作用的逐渐加强，富营养化的地理范围已经扩展至高纬度、高海拔地区的冷水湖泊。本文针对我国冷水湖泊富营养化研究的需求，以新疆地区典型的高山冷水湖泊-天山天池为研究对象，于2014-2015年开展了为期两年的野外观测与实验室分析，关注其富营养化的发展状态、浮游植物的生态响应和污染源的输入过程，并研究气候变化的影响及作用机制，在此基础上探讨富营养化湖泊的生态修复对策与措施，从而为流域管理政策的制定实施提供科学支持。

      研究结果表明，从多介质污染特征来看，天池水体的年均TN和TP浓度在2014年和2015年分别为1.147，0.169，0.672和0.029 mg/L，天池浅滩区域和西小天池在2014年都远远超过了富营养化水体的阈值，同时水体的Redfield比值表现出了明显的磷限制的特征。水体污染的空间分布呈现出西小天池 > 天池南岸浅滩 >天池主体的基本特征，时间序列上总氮污染和总磷污染有不同的时间趋势，这可能与主要来源不同有关。对土壤的监测结果发现周边山坡草地退化严重，表土层均有明显土壤流失痕迹，并且氮含量较高。而原位母质土壤养分肥力极高，可能为富营养化的发生提供了物质基础和营养来源。沉积物的氮磷污染状况也相当严重，与重度富营养化的滇池和太湖的污染水平相当。

      浮游植物群落结构中硅藻占优势地位，2014年夏季爆发了丝状藻类水绵的水华，而2015年天池和西小天池的优势种分别为小环藻和脆杆藻。在浮游藻类季节演替趋势中，金藻和隐藻最早在晚春发展，其次是绿藻和硅藻，然后硅藻占完全主导地位，与浮游植物生态演替的经典PEG模型相一致。

        叶绿素a在2015年平均浓度为3.185 mg/m3，浓度范围为0.12 ~ 67.53 mg/m3，表明浮游植物的过度生长和富营养化趋势。叶绿素a和总浮游植物生物量、各门类藻类生物量之间均存在显著的正相关关系，以 Chl-a作为藻类的生物指标，Chl-a与氨氮、水温、高锰酸盐指数CODMn和pH呈正相关，与硝酸盐呈负相关关系，而Chl-a与氨氮之间的相关性最高（0.536，p<0.01）。以透明度、总氮、总磷、叶绿素a和高锰酸盐指数作为评价参数，采用综合营养状态指数TLI(∑)法来估算天池湖泊营养状态，发现天池夏季已经处于轻度富营养化水平。           为研究浮游植物群落和环境变量之间的非线性关系，我们采用了典范对应分析，结果发现水环境理化因子可以解释浮游植物群落结构总方差的77.82%。在各因子重要性方面，氨氮是最重要的判别因子，可以解释总方差的41%，其次是TP（29%），充分说明氨氮和TP对天池湖浮游植物群落结果的显著影响。

        在污染来源的甄别时，我们估算了不同污染排放路径的营养负荷，结果显示每年大约有212.97 t总氮，32.14 t总磷输送进入天池水体，流域TN和TP的负荷分别是560.45 kg/km2/y和84.58 kg/km2/y，处于较高水平。为了解析天池农牧遗留、生活旅游、水土流失等污染来源途径的贡献，我们增加了径流样方的采集分析，并对土壤和表层沉积物样品进行矿物组成特征分析，以及沉积物的粒度分布分析，验证了水土流失在流域的营养盐迁移过程中的主要贡献。同时测定了沉积物间隙水中营养物质的浓度，对沉积物的磷含量进行了形态解析，讨论了内源释放的二次污染，并通过计算C/N探讨了内外源贡献的周期性，提出相应的治理方案和措施建议。

       最后，我们研究了天池气象参数长时间尺度下的变化趋势与大空间尺度大气环流指数的变化，建立气象因子作用于富营养化发生的机制模型，阐释气候因素对冷水湖泊富营养化的驱动与影响，研究显示当地气候变化和大规模大气环流之间存在紧密联系，气候因子的变化又促进了天池富营养化的发生进程，环流形式、局地气候与流域水生态系统的响应形成了完整的有机反馈过程。新疆天池的富营养化形势严峻，未来应加强对区域生态风险的管控，以保护景区的各项生态功能。