龍?zhí)煊?李祥華,吳 磊

(重慶大學(xué)三峽庫區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點實驗室,重慶400045)

灰色關(guān)聯(lián)分析水位下降對藻類生長的影響

龍?zhí)煊?李祥華,吳 磊

(重慶大學(xué)三峽庫區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點實驗室,重慶400045)

在營養(yǎng)鹽比較充裕的條件下,水動力條件成為藻類生長的重要影響因素。本實驗利用對比裝置研究水位下降對藻類的生長影響,結(jié)果表明:水位下降產(chǎn)生的垂向流速這一特定的水動力條件因素能夠促進藻類的生長,在諸因素中,水動力條件成為制約藻類生長的重要影響因子。

藻類;水位下降;灰色關(guān)聯(lián)

Abstract:Through the simulation test,the influence of the vertical disturbing caused by the fall of water level on algae’s density and chlorophyll-a’s concentration was studied.The results showed that the feeble vertical disturbing resulted from the fall of water level could promote the growth of algae.The hydrodynamic condition is a very impo rtant impact factor among all the facto rs.

Key words:algal;the fall of water level;the grey relation

藻類生長的影響因素有很多,主要有營養(yǎng)鹽、光照、溫度、酸堿度、濁度以及水動力條件等[1]。眾多學(xué)者在研究水動力條件對藻類生長的影響時,著重研究水平流對藻類的生長影響。本實驗的出發(fā)點是研究水位下降即垂向流對藻類生長的影響。根據(jù)力學(xué)相似原理搭建了兩個同樣的水族箱,一個用來做水位下降對藻類生長影響實驗,一個用來做對照。通過對比試驗來得出水位下降對藻類生長影響的結(jié)果。由于是對照試驗,所用的水源(嘉陵江源水)相同,兩水族箱所處的環(huán)境相同,而主要測量一些重要的影響指標,如 TN,TP,TN/TP,溫度 T,葉綠素-a(Chla),下降速度v。

灰色關(guān)聯(lián)分析是對系統(tǒng)的變化或者是系統(tǒng)中各因素之間的變化,在發(fā)展過程中隨時間推移而發(fā)生的相對變化,研究變化的大小、方向以及速度等的接近程度,來衡量它們之間關(guān)聯(lián)性大小[2-5]。關(guān)聯(lián)度是一個衡量的標尺,關(guān)聯(lián)度越大,說明關(guān)聯(lián)越密切;關(guān)聯(lián)度越小,說明關(guān)聯(lián)性越疏遠。本實驗就是研究TN、TP、TN/TP、溫度 T、下降速度 v等各因素的對藻類Chla的關(guān)聯(lián)度。

1 試驗方法

1.1 材料與方法

水族箱的尺寸為800 mm×300 mm×1200 mm(長×寬×高),在一側(cè)面中部設(shè)置取樣口10個,間距為100 mm,第1個取樣口距底部200 mm。在另一側(cè)面中部距底部200 mm處設(shè)泄水閥,每天泄水高度約40 mm/d。試驗時間為2009年3-4月。試驗用水取長江一級支流嘉陵江水,每次試驗前取水。

1.2 測定方法

參數(shù)測定按《水和廢水檢測分析方法》(第4版)進行。溫度采用水銀溫度計;TP采用鉬銻抗分光光度法;TN采用過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法;Chla采用常規(guī)分光光度法[6-8]。

2 試驗結(jié)果和分析

測量指標如表1、表2。

表1 2009年03月份水位下降組測量數(shù)據(jù) mg/L

表2 2009年03月份對照組測量數(shù)據(jù) mg/L

2.1 數(shù)據(jù)無量綱化處理

利用灰關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的灰數(shù)等權(quán)處理方法,對以上測量數(shù)據(jù)進行均值化無量綱處理,處理公式:,得到無量綱化數(shù)據(jù)表,見表3、表4。

表3 2009年03月份水位下降組無量綱化數(shù)據(jù)

表4 2009年03月份對照組無量綱化數(shù)據(jù)

2.2 計算Δ0i(tj)

完成無量綱數(shù)據(jù)之后,就可以計算每個時刻點上的母序列與各子序列差的絕對值Δ0i(tj),即:Δ0i(tj)=X0(tj)-Xi(tj),可得到如下數(shù)據(jù),見表5、表6。

表5 2009年03月份水位下降組Δ0i(tj)

表6 2009年03月份對照組Δ0i(tj)

2.3 求關(guān)聯(lián)系數(shù)

求在各時刻點上母序列 X0與各子序列 Xi的關(guān)聯(lián)系數(shù),如表7、表8?；谊P(guān)聯(lián)系數(shù)是作為灰關(guān)聯(lián)程度的一種衡量尺度,其計算公式為:

式中,Δmax為的最大值,Δmin為的最小值,Δ0i(tj)為tj時刻的值。ρ為分辨系數(shù),其作用在于提高關(guān)聯(lián)系數(shù)之間的差異顯著性。ρ∈(0,1)一般情況取0.1～0.5,通常取0.5。

表7 2009年03月份水位下降組關(guān)聯(lián)系數(shù)Li(tj)值

表8 2009年03月份對照組關(guān)聯(lián)系數(shù)Li(tj)值

2.4 計算關(guān)聯(lián)度

表9 兩組實驗的關(guān)聯(lián)度 mg/L

2.5 分析

通過灰色關(guān)聯(lián)的計算結(jié)果,可以看出水位下降這一因素對藻類的生長有明顯影響。在水位下降組,γ下降速度v>γTN/TP> γ溫度>γTP> γTN。對照組,γTN/TP>γ溫度T>γTN>γTP。

從葉綠素-a的濃度數(shù)據(jù)也可以看出,有水位下降的時候,Chla濃度要高于對照靜態(tài)組的Chla濃度,說明在本實驗水位下降速度范圍內(nèi),水位下降能夠促進藻類生長。其原因如下:一是一定速度的水位下降,能夠促進水體中營養(yǎng)鹽的均散,更有利于藻類對營養(yǎng)鹽的吸收;二是由于水位下降引起的細微擾動,能夠提高藻細胞對營養(yǎng)鹽的利用率;三是藻類的繁殖方式有營養(yǎng)繁殖無性生殖和有性生殖,在多種藻類生長環(huán)境里,輕微擾動對藻類的營養(yǎng)繁殖和無性生殖并沒有影響,但能促進有性生殖藻類的結(jié)合,使有性生殖藻類的繁殖加快,因而水位下降組的藻類密度就大于對照靜態(tài)組的藻類密度;四是垂向速度的存在改變沿垂向的壓強分布,減少下沉的藻類數(shù)量。

3 結(jié)論

在氮磷濃度滿足藻類生長的最低要求后,氮和磷就不是藻類生長的限制性因子,而水動力條件成了藻類生長的重要影響因子。水位下降能夠促進藻類的生長,水位下降對藻類生長的影響程度要大于總氮總磷以及氮磷比對藻類生長的影響程度。

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Grey Relation Analysis for the Influence of Algae Growth caused by the Fall of Water Level

LONG Tian-yu,LI Xiang-hua,WU Lei

(Key Laborato ry of Eco-environments in Three Go rges Reservoir Region,M inistry of Education,Chongqing University,Chongqing 400045,China)

X171.5

A

1674-2842(2010)03-0008-03

2010-01-20

科技部科技重大專項(2009ZX07104-002);國家大學(xué)生創(chuàng)新性試驗(CQUCX-G-2007-26)

龍?zhí)煊?1960-),女,教授,博導(dǎo),從事水污染控制與水環(huán)境模擬等領(lǐng)域的研究。