三門縣佃石水庫藻類爆發(fā)因子分析及預警

黃玲琴，章炯亮

(臺州市三門縣環(huán)境有限公司， 浙江 臺州 317100)

1 引言

天然水體排入大量氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)會造成水體富營養(yǎng)化，引起一些水生植物異常的繁茂生長，藻類等水生植物腐敗后釋放出氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，再供藻類利用，形成惡性循環(huán)。這樣年久月深，導致水質(zhì)惡化并帶來惡臭，造成魚類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。水體的富營養(yǎng)化導致水廠水質(zhì)處理困難、供水水質(zhì)下降甚至無法正常供水。臺州市全年降雨量不均勻，供水方式采取水庫取水為主，水庫生態(tài)關(guān)乎群眾用水安全，因此開展水庫生態(tài)系統(tǒng)研究，保護庫區(qū)水資源非常重要。

2 佃石水庫基本情況

佃石水庫位于臺州市三門縣境內(nèi)的海游港主要支流亭旁溪上，水庫壩址在亭旁鎮(zhèn)佃石村下游800 m處，距三門縣城海游鎮(zhèn)16.5 km，距亭旁鎮(zhèn)10.5 km。總蓄水量達3009萬m3，是一座以防洪、供水和灌溉為主的中型水庫。工程于2011年9月28日開始供水。供水初始，庫區(qū)水質(zhì)除總氮、總磷屬三類水質(zhì)標準(參考《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838-2002)外，其余達二類水質(zhì)標準。2012年11月至2013年12月，通過三門縣水務有限公司水質(zhì)檢測中心的持續(xù)監(jiān)測，結(jié)果顯示庫區(qū)出現(xiàn)季節(jié)性錳超標；總氮、總磷超三類，庫區(qū)水質(zhì)呈現(xiàn)富營養(yǎng)化趨勢。2013年夏天藻類爆發(fā)，經(jīng)檢測，藻類濃度最高達6.6×106個/L，主要有綠藻45%、隱藻45%、硅藻5%、藍藻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)系對藻類爆發(fā)的監(jiān)測預警具有重要意義。

3.2 采樣時間和采樣頻率

每年5～9月份，每月上下半月各一次。采樣時間為14:00。

3.3 采集設備和方法

采用有機玻璃取樣器、快艇、玻璃瓶，采樣斷面設在取水口于水深0.5 m取樣檢測。

3.4 檢測指標及依據(jù)

參照GB5750—2006《生活飲用水檢測標準》和地表水標準，測定水溫、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月開始，對佃石水庫進行調(diào)查和水樣采集,現(xiàn)場測定溶解氧、水溫;用便攜式水衛(wèi)視檢測儀現(xiàn)場測定水體的pH值；理化指標總氮、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。其余項目低溫保存，6 h內(nèi)盡快檢測。

3.6 數(shù)據(jù)記錄與處理

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

3.7 分析監(jiān)測結(jié)果并評價

根據(jù)多元相關(guān)性分析結(jié)果，評價影響水環(huán)境中藻類爆發(fā)的成因及預警監(jiān)測的因子。

4 結(jié)果分析

4.1 相關(guān)性分析

將葉綠素a與所監(jiān)測的理化指標進行相關(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、總氮對于葉綠素a的相關(guān)性并不顯著，但它們是水庫水質(zhì)的基礎，直接體現(xiàn)水庫水體的富營養(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值的趨勢關(guān)系

圖3 葉綠素A與溶解氧的趨勢關(guān)系

圖4 葉綠素A與耗氧量的趨勢關(guān)系

圖5 葉綠素A與總磷的趨勢關(guān)系

圖6 葉綠素A與總氮的趨勢關(guān)系

4.2 影響因子分析

4.2.1 溫度對藻類生長的影響

藻類的生長跟溫度密切相關(guān)。溫度是水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)中一個非常重要的生態(tài)因子[2]，藻類的新陳代謝及生理生化反應需要在適宜溫度下進行，溫度影響藻類光合作用與呼吸作用的代謝速率。連續(xù)監(jiān)測表明水庫溫度在25～30 ℃時，為藻類生長的最適溫度。而當夏天溫度達到全年最高時，水溫超過30 ℃反而會抑制藻類的生長。

4.2.2 pH值對藻類生長的影響

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性質(zhì)密切相關(guān)[3]。受到污染的水體， pH值可能會發(fā)生較大的變化。pH值決定水生生物種類、水生生物生長狀況、生物的數(shù)量。在浮游植物豐度較高的水體中，浮游植物較強的光合作用消耗水體中大量CO2。因此，藻類爆發(fā)的同時伴隨CO2濃度降低與pH值的上升。就是說pH的變化能反映水體生物組成及數(shù)量的變化趨勢。

4.2.3 溶解氧對藻類生長的影響

溶解氧也是影響藻類爆發(fā)的主要環(huán)境因子之一[4]。通過對藻類暴發(fā)前后的葉綠素a和溶解氧的監(jiān)測分析，發(fā)現(xiàn)溶解氧也與葉綠素a密切相關(guān)。爆發(fā)初期，藻類激增后，光合作用明顯增強使水中溶解氧明顯增加。藻類爆發(fā)末期形成水華，夜晚藻類又大量消耗溶解氧，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)對藻類生長的影響

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

對藻類爆發(fā)影響理化指標進行了分析，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30 ℃為負相關(guān)性，這和藻類生長的適宜溫度相符；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。總磷、總氮與葉綠素a的相關(guān)性相對來說較低，它的變化隨污染排放影響更明顯，但它們是基礎，總磷總氮少的水體中不會形成藻類爆發(fā)。

4.3 結(jié)論

4.3.1 藻類的爆發(fā)

在光照充足的富營養(yǎng)化水體中，春天隨著溫度緩慢升高，藻類開始生長，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，藻類會加速繁殖。佃石水庫的所處地理位置主要表現(xiàn)為水流動性差、風速較低，藻類爆發(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迅速達到水藻的適宜水溫25～30 ℃，而當溫度超過30 ℃時，對藻類的生長有制約的作用。

4.3.2 藻類爆發(fā)的預警因子

藻類的大量繁殖超過水體的承受限度造成藻類爆發(fā)，藻類爆發(fā)危害是嚴重的。夜晚藻類消耗水中的溶解氧，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，嚴重威脅了人們的生產(chǎn)生活用水安全。通過此次的有關(guān)因子檢測和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，又因為溫度易于監(jiān)測，可就地現(xiàn)場檢測，所以，溫度宜作為藻類預警監(jiān)測的主要理化因子。在總磷總氮豐富的水體中，當水溫達到20 ℃時啟動預警，對葉綠素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，及時掌握水質(zhì)變化。水溫一旦達到25 ℃，需現(xiàn)場連續(xù)實時監(jiān)測，根據(jù)水質(zhì)的動態(tài)變化做好供水生產(chǎn)的應急處理。