太湖水源地pH變化與水生生物生長(zhǎng)的關(guān)系

王晉虎 蓋園春 古向前

摘要：太湖蘇州水域集中式飲用水水源地pH指標(biāo)在Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)線值附近波動(dòng)，成為水源地水質(zhì)全面穩(wěn)定提標(biāo)的制約因素之一。為進(jìn)一步確保太湖水源地水質(zhì)安全，提升水源地水質(zhì)，對(duì)出現(xiàn)pH值波動(dòng)現(xiàn)象比較突出的“金墅港”水源地pH值季節(jié)變化規(guī)律，pH值變化規(guī)律與水生生物生長(zhǎng)的關(guān)系進(jìn)行分析，探究太湖水生生物種群及生物量的控制方案。通過分析，金墅港pH值與藻密度呈現(xiàn)顯著相關(guān)關(guān)系，金墅港水源地pH值隨藻類生長(zhǎng)旺盛而升高，pH值偏高的應(yīng)對(duì)辦法主要是科學(xué)管護(hù)水生植物與藻類。

關(guān)鍵詞：太湖水源地;pH;藻密度

中圖分類號(hào)：X832 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2020）12-0-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.12.075

The relationship between pH change of Taihu and growth of aquatic plant

Wang Jinhu，Gai Yuanchun，Gu Xiangqian

（Research Institute for Environmental Innovation （Suzhou），Tsinghua，Suzhou Jiangsu 215000，China）

Abstract：The pH fluctuations of suzhou Taihu centralized drinking water source become one of the restricting factors of water quality stablization . In order to ensure the water quality and safety of Taihu drinking water source and improve the water quality of drinking water， the seasonal change of the pH value of the “Jinshu Port” water source and the relationship between the change of pH value with the growth of aquatic plant were analyzed to explore the control scheme of the aquatic plant population and biomass in Taihu.According to the analysis， there was a significant correlation between the pH value of Jinshu Port and the density of algae.The pH value of the water source of Jinshu Port increased with the vigorous growth of algae. The measures for controlling high pH value were management of aquatic plants and algae.

Key words：Taihu water source area;pH;Algal density

1 引言

飲用水水源地是居民飲水的源頭，做好飲用水水源地安全保護(hù)和管理工作，既直接關(guān)系到居民日常生活基本需求，也關(guān)系到社會(huì)和諧穩(wěn)定大局。太湖蘇州水域共有集中式飲用水水源地6個(gè)， 2019年一季度，上述6個(gè)水源地總體水質(zhì)達(dá)到國(guó)家Ⅲ類水質(zhì)目標(biāo)，屬安全飲用水質(zhì)。其中，部分指標(biāo)如pH值在Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)線值附近波動(dòng)，成為水源地水質(zhì)全面穩(wěn)定提標(biāo)的制約因素之一[1]。為進(jìn)一步確保太湖水源地水質(zhì)安全，提升水源地水質(zhì)，對(duì)出現(xiàn)pH值波動(dòng)情況的水源地進(jìn)行調(diào)查和研究。在研究中，主要選取pH值波動(dòng)現(xiàn)象比較突出的“金墅港”水源地[2]，調(diào)閱2017年10月1日～2018年9月30日水質(zhì)的相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)pH值季節(jié)變化規(guī)律，pH值變化規(guī)律與水生生物生長(zhǎng)的關(guān)系進(jìn)行分析，探究太湖水生生物種群及生物量的控制方案，以達(dá)到對(duì)太湖水pH值調(diào)控的效果。

2 太湖水源地水質(zhì)主要指標(biāo)變化規(guī)律

太湖金墅港水源地多次出現(xiàn)pH值超標(biāo)現(xiàn)象，為探究與pH值相關(guān)的水質(zhì)指標(biāo)，調(diào)閱 2017年10月1日～2018年9月30日（依次經(jīng)歷秋、冬、春、夏四個(gè)季節(jié)）的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)水源地的各指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析。

從上表相關(guān)性分析可知，金墅港水源地pH值與溶解氧、藻密度之間的相關(guān)性比較顯著[3]。結(jié)合現(xiàn)有數(shù)據(jù)，選取pH值和藻密度兩項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行每天逐時(shí)變化和季節(jié)變化分析，水質(zhì)數(shù)據(jù)為間隔4h。

pH值與藻密度之間的變化規(guī)律：根據(jù)pH值日變化情況，金墅港水源地每日pH最高值大約出現(xiàn)在20點(diǎn)，取每日20點(diǎn)pH值數(shù)據(jù)，進(jìn)行季節(jié)規(guī)律分析。通過分析，金墅港水源地2018年首次pH值超過9出現(xiàn)在2月22日，2018年最后一次pH值超過9出現(xiàn)在2月27日，共歷時(shí)6天。總體來看，金墅港pH值在2月較高，11月最低。根據(jù)pH值出現(xiàn)的最高值的時(shí)間，對(duì)每日20點(diǎn)藻密度數(shù)據(jù)同步進(jìn)行分析，由分析可見，金墅港水源地pH值與藻密度相關(guān)性較強(qiáng)（圖1），金墅港藻密度范圍為75萬個(gè)/L～2 247萬個(gè)/L，整體趨勢(shì)不明顯，11月至次年2月藻密度較高，在4月、5月和8月出現(xiàn)藻密度較高現(xiàn)象，其余月較低。

3 pH季節(jié)變化規(guī)律與水生生物生長(zhǎng)之間的關(guān)系

水生植物和藻類生長(zhǎng)旺盛，進(jìn)行光合作用，大量消耗水體中CO2的量，導(dǎo)致溶解性無機(jī)碳減少，是pH值升高的主要原因[4]。根據(jù)中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所2002年～2005年進(jìn)行的調(diào)查及相關(guān)研究，金墅港水源地水生植物較多[4]，共7種，分別為：馬來眼子菜、篦齒眼子菜、穗花狐尾藻、金魚藻、菹草、苦草和荇菜。根據(jù)2018年8月對(duì)水源地的現(xiàn)場(chǎng)勘查，從水域的實(shí)際情況，對(duì)金墅港水源地藻類和各類水草生長(zhǎng)茂盛程度進(jìn)行評(píng)價(jià)（分為：大量、適量、少量、未出現(xiàn)）[5]，結(jié)果見表2，分析可見，金墅港水中藻類較多，水源地水草較少，因此藻類生長(zhǎng)為pH升高主要影響因素。

4 pH值偏高應(yīng)對(duì)辦法

以打撈為主的清除藍(lán)藻是治理太湖的長(zhǎng)期措施。除應(yīng)對(duì)供水危機(jī)，確保水源地安全外，打撈還能減小藻類生長(zhǎng)對(duì)水體pH值的影響。同時(shí)，恢復(fù)健康水生態(tài)環(huán)境也是抑制藻類生長(zhǎng)的措施之一。金墅港水源地，水生植物數(shù)量少，藻密度高，水生態(tài)環(huán)境較差，富營(yíng)養(yǎng)化程度相對(duì)較高。因此，正確打撈藻類是預(yù)防金墅港水源地pH值偏高并恢復(fù)水生態(tài)環(huán)境的解決辦法。由相關(guān)文獻(xiàn)查得[6]，藻類生長(zhǎng)速率為1.628×10-11mmol O2/h.個(gè)藻細(xì)胞。根據(jù)金墅港水源地和廟港水源地pH值年度變化情況，pH值首次高于8.5至首次高于9最短歷時(shí)為6天，因此，設(shè)置pH預(yù)警值為8.5，打撈時(shí)間為6天。得到以下計(jì)算結(jié)果（見表3），為防止pH值達(dá)到9，在pH達(dá)到8.5時(shí)，金墅港水源地應(yīng)保持藻密度低于1 707萬個(gè)/L。

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論

（1）金墅港水源地pH值在2月較高，11月最低，每日pH最高值大約出現(xiàn)在20點(diǎn)，金墅港pH值從首次高于8.5至首次高于9歷時(shí)6天;金墅港pH值與藻密度呈現(xiàn)顯著相關(guān)關(guān)系;（2）金墅港水源地pH值隨藻類生長(zhǎng)旺盛而升高，pH值偏高的應(yīng)對(duì)辦法主要是科學(xué)管護(hù)水生植物與藻類。

5.2 建議

為保持pH值不超過9，針對(duì)金墅港水源地pH偏高成因，提出以下建議：（1）設(shè)置金墅港水源地的pH預(yù)警值為8.5，金墅港水源地的打撈時(shí)間為6天;在pH達(dá)到8.5時(shí)，金墅港水源地應(yīng)保持藻密度低于1 707萬個(gè)/L;（2）水生植物對(duì)于創(chuàng)建良好的水生態(tài)系統(tǒng)很重要，而良好的水生態(tài)環(huán)境則是保持水體美觀和供水安全的基礎(chǔ)。因此，在水草科學(xué)管護(hù)時(shí)，應(yīng)綜合、平衡地考慮其生態(tài)作用，合理適量地進(jìn)行管護(hù)。對(duì)于金墅港水生植物較少、藻密度較高的水源地，應(yīng)盡量保證水生植物自然生長(zhǎng)，發(fā)揮其對(duì)藻類的抑制作用，營(yíng)造健康的水生態(tài)環(huán)境[7]。

參考文獻(xiàn)

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[3]陳小華，李小平，程曦，等.太湖流域典型中小型湖泊富營(yíng)養(yǎng)化演變分析（1991～2010年）[J].湖泊科學(xué)，2013，25（6）：846-853.

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[7]張曉姣，朱金格，劉鑫.淺水湖泊沉水植物調(diào)控技術(shù)研究進(jìn)展[J].凈水技術(shù)，2018，37（12）：46-51.

收稿日期：2020-10-17

作者簡(jiǎn)介：王晉虎（1984-），男，工程師，研究方向?yàn)榱饔蛩h(huán)境治理。