黃玲琴，章炯亮

(臺(tái)州市三門(mén)縣環(huán)境有限公司， 浙江 臺(tái)州 317100)

1 引言

天然水體排入大量氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)會(huì)造成水體富營(yíng)養(yǎng)化，引起一些水生植物異常的繁茂生長(zhǎng)，藻類(lèi)等水生植物腐敗后釋放出氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，再供藻類(lèi)利用，形成惡性循環(huán)。這樣年久月深，導(dǎo)致水質(zhì)惡化并帶來(lái)惡臭，造成魚(yú)類(lèi)等水生生物大量死亡[1]，破壞水體生態(tài)環(huán)境，使水體喪失自凈能力。水體的富營(yíng)養(yǎng)化導(dǎo)致水廠水質(zhì)處理困難、供水水質(zhì)下降甚至無(wú)法正常供水。臺(tái)州市全年降雨量不均勻，供水方式采取水庫(kù)取水為主，水庫(kù)生態(tài)關(guān)乎群眾用水安全，因此開(kāi)展水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)研究，保護(hù)庫(kù)區(qū)水資源非常重要。

2 佃石水庫(kù)基本情況

佃石水庫(kù)位于臺(tái)州市三門(mén)縣境內(nèi)的海游港主要支流亭旁溪上，水庫(kù)壩址在亭旁鎮(zhèn)佃石村下游800 m處，距三門(mén)縣城海游鎮(zhèn)16.5 km，距亭旁鎮(zhèn)10.5 km?？傂钏窟_(dá)3009萬(wàn)m3，是一座以防洪、供水和灌溉為主的中型水庫(kù)。工程于2011年9月28日開(kāi)始供水。供水初始，庫(kù)區(qū)水質(zhì)除總氮、總磷屬三類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(參考《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)外，其余達(dá)二類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。2012年11月至2013年12月，通過(guò)三門(mén)縣水務(wù)有限公司水質(zhì)檢測(cè)中心的持續(xù)監(jiān)測(cè)，結(jié)果顯示庫(kù)區(qū)出現(xiàn)季節(jié)性錳超標(biāo)；總氮、總磷超三類(lèi)，庫(kù)區(qū)水質(zhì)呈現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化趨勢(shì)。2013年夏天藻類(lèi)爆發(fā)，經(jīng)檢測(cè)，藻類(lèi)濃度最高達(dá)6.6×106個(gè)/L，主要有綠藻45%、隱藻45%、硅藻5%、藍(lán)藻5%。

3 研究方法

3.1 目的和意義

研究水體的環(huán)境因子與葉綠素A的關(guān)系對(duì)藻類(lèi)爆發(fā)的監(jiān)測(cè)預(yù)警具有重要意義。

3.2 采樣時(shí)間和采樣頻率

每年5～9月份，每月上下半月各一次。采樣時(shí)間為14:00。

3.3 采集設(shè)備和方法

采用有機(jī)玻璃取樣器、快艇、玻璃瓶，采樣斷面設(shè)在取水口于水深0.5 m取樣檢測(cè)。

3.4 檢測(cè)指標(biāo)及依據(jù)

參照GB5750—2006《生活飲用水檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)》和地表水標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)定水溫、溶解氧、pH值、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)、總氮、總磷、葉綠素A。

3.5 樣品保存

從 2013 年1月開(kāi)始，對(duì)佃石水庫(kù)進(jìn)行調(diào)查和水樣采集,現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定溶解氧、水溫;用便攜式水衛(wèi)視檢測(cè)儀現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定水體的pH值；理化指標(biāo)總氮、總磷采用白色玻璃瓶盛裝，CODMn水樣每升加入0.8 mL濃硫酸冷藏；葉綠素A低溫保存1 h內(nèi)檢測(cè)。其余項(xiàng)目低溫保存，6 h內(nèi)盡快檢測(cè)。

3.6 數(shù)據(jù)記錄與處理

做好檢測(cè)結(jié)果原始記錄，并進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行多元相關(guān)性分析。

3.7 分析監(jiān)測(cè)結(jié)果并評(píng)價(jià)

根據(jù)多元相關(guān)性分析結(jié)果，評(píng)價(jià)影響水環(huán)境中藻類(lèi)爆發(fā)的成因及預(yù)警監(jiān)測(cè)的因子。

4 結(jié)果分析

4.1 相關(guān)性分析

將葉綠素a與所監(jiān)測(cè)的理化指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析(圖1～6)。結(jié)果表明葉綠素a的變化與溫度、高錳酸鹽指數(shù)、pH值及溶解氧有密切相關(guān)。總磷、總氮對(duì)于葉綠素a的相關(guān)性并不顯著，但它們是水庫(kù)水質(zhì)的基礎(chǔ)，直接體現(xiàn)水庫(kù)水體的富營(yíng)養(yǎng)化程度。

圖1 葉綠素A與溫度的關(guān)系

圖2 葉綠素A與pH值的趨勢(shì)關(guān)系

圖3 葉綠素A與溶解氧的趨勢(shì)關(guān)系

圖4 葉綠素A與耗氧量的趨勢(shì)關(guān)系

圖5 葉綠素A與總磷的趨勢(shì)關(guān)系

圖6 葉綠素A與總氮的趨勢(shì)關(guān)系

4.2 影響因子分析

4.2.1 溫度對(duì)藻類(lèi)生長(zhǎng)的影響

藻類(lèi)的生長(zhǎng)跟溫度密切相關(guān)。溫度是水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)中一個(gè)非常重要的生態(tài)因子[2]，藻類(lèi)的新陳代謝及生理生化反應(yīng)需要在適宜溫度下進(jìn)行，溫度影響藻類(lèi)光合作用與呼吸作用的代謝速率。連續(xù)監(jiān)測(cè)表明水庫(kù)溫度在25～30 ℃時(shí)，為藻類(lèi)生長(zhǎng)的最適溫度。而當(dāng)夏天溫度達(dá)到全年最高時(shí)，水溫超過(guò)30 ℃反而會(huì)抑制藻類(lèi)的生長(zhǎng)。

4.2.2 pH值對(duì)藻類(lèi)生長(zhǎng)的影響

pH值表示水的酸堿度。pH值的大小，與水體的生物和物理化學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)[3]。受到污染的水體， pH值可能會(huì)發(fā)生較大的變化。pH值決定水生生物種類(lèi)、水生生物生長(zhǎng)狀況、生物的數(shù)量。在浮游植物豐度較高的水體中，浮游植物較強(qiáng)的光合作用消耗水體中大量CO2。因此，藻類(lèi)爆發(fā)的同時(shí)伴隨CO2濃度降低與pH值的上升。就是說(shuō)pH的變化能反映水體生物組成及數(shù)量的變化趨勢(shì)。

4.2.3 溶解氧對(duì)藻類(lèi)生長(zhǎng)的影響

溶解氧也是影響藻類(lèi)爆發(fā)的主要環(huán)境因子之一[4]。通過(guò)對(duì)藻類(lèi)暴發(fā)前后的葉綠素a和溶解氧的監(jiān)測(cè)分析，發(fā)現(xiàn)溶解氧也與葉綠素a密切相關(guān)。爆發(fā)初期，藻類(lèi)激增后，光合作用明顯增強(qiáng)使水中溶解氧明顯增加。藻類(lèi)爆發(fā)末期形成水華，夜晚藻類(lèi)又大量消耗溶解氧，水生生物大量死亡，死亡的水生生物腐敗又消耗溶解氧，形成惡性循環(huán)使水體發(fā)臭發(fā)黑。

4.2.4 高錳酸鹽指數(shù)對(duì)藻類(lèi)生長(zhǎng)的影響

高錳酸鹽指數(shù)直接反映了水體有機(jī)物總量，藻類(lèi)光合作用使有機(jī)物激增，其數(shù)值與藻類(lèi)數(shù)量正相關(guān)。

對(duì)藻類(lèi)爆發(fā)影響理化指標(biāo)進(jìn)行了分析，最終表明，水體溫度在30 ℃以下與葉綠素a的變化為正相關(guān)性，水體溫度超過(guò)30 ℃為負(fù)相關(guān)性，這和藻類(lèi)生長(zhǎng)的適宜溫度相符；葉綠素a的變化于pH值、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)也有一定的正相關(guān)性?？偭?、總氮與葉綠素a的相關(guān)性相對(duì)來(lái)說(shuō)較低，它的變化隨污染排放影響更明顯，但它們是基礎(chǔ)，總磷總氮少的水體中不會(huì)形成藻類(lèi)爆發(fā)。

4.3 結(jié)論

4.3.1 藻類(lèi)的爆發(fā)

在光照充足的富營(yíng)養(yǎng)化水體中，春天隨著溫度緩慢升高，藻類(lèi)開(kāi)始生長(zhǎng)，在降雨量偏少氣候適宜條件下，水體溫度隨著氣溫的升高而持續(xù)升高，此時(shí)，藻類(lèi)會(huì)加速繁殖。佃石水庫(kù)的所處地理位置主要表現(xiàn)為水流動(dòng)性差、風(fēng)速較低，藻類(lèi)爆發(fā)通常發(fā)生在6月份，延續(xù)到7、8月，在這種條件下水溫會(huì)迅速達(dá)到水藻的適宜水溫25～30 ℃，而當(dāng)溫度超過(guò)30 ℃時(shí)，對(duì)藻類(lèi)的生長(zhǎng)有制約的作用。

4.3.2 藻類(lèi)爆發(fā)的預(yù)警因子

藻類(lèi)的大量繁殖超過(guò)水體的承受限度造成藻類(lèi)爆發(fā)，藻類(lèi)爆發(fā)危害是嚴(yán)重的。夜晚藻類(lèi)消耗水中的溶解氧，使水體中的溶解氧濃度急劇降低；白天，大量藻類(lèi)聚集在水體表層阻隔與空氣的交換，引起水生生物缺氧死亡，死亡生物腐敗又將消耗水體中的溶解氧，引起惡性循環(huán)，使更多生物死亡，破壞水體自凈功能引起水體發(fā)黑發(fā)臭。作為飲用水源地，嚴(yán)重威脅了人們的生產(chǎn)生活用水安全。通過(guò)此次的有關(guān)因子檢測(cè)和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，又因?yàn)闇囟纫子诒O(jiān)測(cè)，可就地現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，所以，溫度宜作為藻類(lèi)預(yù)警監(jiān)測(cè)的主要理化因子。在總磷總氮豐富的水體中，當(dāng)水溫達(dá)到20 ℃時(shí)啟動(dòng)預(yù)警，對(duì)葉綠素A、pH值、溶解氧、耗氧量、高錳酸鹽指數(shù)及總磷、總氮含量定期監(jiān)測(cè)，及時(shí)掌握水質(zhì)變化。水溫一旦達(dá)到25 ℃，需現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，根據(jù)水質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化做好供水生產(chǎn)的應(yīng)急處理。