曹櫻櫻

摘要：針對(duì)楊溪水庫(kù)2014年整年的監(jiān)測(cè)資料，分析葉綠素a含量與pH、DO、總氮、總磷濃度的相互關(guān)系。

關(guān)鍵詞：楊溪水庫(kù)；葉綠素a；pH；DO；氮磷

中圖分類號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：16723198（2015）17020802

近年來(lái)，隨著工農(nóng)業(yè)迅速發(fā)展和人口急劇增加，大量氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽進(jìn)入水庫(kù)，造成了水體富營(yíng)養(yǎng)化。藻類大量繁殖后，其次生代謝產(chǎn)物MCRST能損害肝臟，具有促癌效應(yīng)，直接威脅人類的健康和生存。因此，做好飲用水源地的藻類監(jiān)測(cè)和研究工作非常重要。由于葉綠素a是表征藻類現(xiàn)存量的重要指標(biāo)之一，因此研究葉綠素a與pH、DO、氮磷濃度的關(guān)系，對(duì)認(rèn)識(shí)水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化的機(jī)理具有重要意義。

1研究區(qū)域概況

永康市位于浙江省中部，錢(qián)塘江上游，地理坐標(biāo)為東經(jīng)119°53′38″～120°20′40″，北緯28°45′31″～29°06′19″。東北緊鄰東陽(yáng)市、磐安縣，東南連縉云縣，西界武義縣，北接義烏市，市域東西長(zhǎng)約45km，南北寬約38km，全市土地總面積1049km2。永康城區(qū)多年平均降雨量為1412.3mm，但時(shí)空分布不均，年降雨量主要集中在3～7月，占全年降雨量的60%左右。

楊溪水庫(kù)位于永康市境內(nèi)，錢(qián)塘江流域的上游，是目前永康市最大的一座以供水為主，結(jié)合防洪、發(fā)電等綜合利用的中型水庫(kù)。集雨面積124km2，總庫(kù)容6453萬(wàn)m3?，F(xiàn)狀供水量18萬(wàn)t/d，是永康市城區(qū)的主要供水水源。近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和庫(kù)區(qū)人類活動(dòng)的加劇，生活、養(yǎng)殖等點(diǎn)源污染，農(nóng)業(yè)面源污染加劇，特別是隨著道路交通條件的改善，部分村民在庫(kù)區(qū)開(kāi)辦農(nóng)家樂(lè)等，直接影響了楊溪水庫(kù)的水質(zhì)，導(dǎo)致水庫(kù)發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化趨勢(shì)。

2關(guān)系研究

2.1pH與葉綠素a的關(guān)系研究

水體pH主要受CO2含量的影響。水中CO2與水以及碳酸鹽和碳酸氫鹽作用，構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜可逆碳酸鹽系統(tǒng)。CO2含量又受藻類光合作用、水生生物呼吸作用、水溫、有機(jī)物質(zhì)氧化分解等的影響。藻類光合作用把水中CO2轉(zhuǎn)化為有機(jī)物C6H12O6和O2，水生生物呼吸作用是利用有機(jī)物，產(chǎn)生CO2。光合作用及呼吸作用的反應(yīng)式如下：

6CO2+6H2O+E光照C6H12O6+6O2

C6H12O6+6O26CO2+6H2O+E

式中：E代表能量

相對(duì)空氣而言，CO2在水中沿濃度梯度擴(kuò)散很慢，而藻類光合作用可快速減少CO2，使pH升高。相反，水生生物呼吸作用可增加CO2，從而使pH降低。

水溫通過(guò)影響光合酶和呼吸酶的活性來(lái)控制藻類光合作用速率及水生生物呼吸作用速率，進(jìn)而決定代謝活動(dòng)消耗或產(chǎn)生的CO2含量。研究表明，一定溫度范圍內(nèi)，水溫升高可促進(jìn)藻類的光合作用及水生生物的呼吸作用。水溫對(duì)CO2在水中的溶解度也有一定的影響。

當(dāng)水體含有衰亡的藻類或其他有機(jī)污染物質(zhì)時(shí)，該有機(jī)物可在生物化學(xué)氧化作用下轉(zhuǎn)化為CO2，導(dǎo)致pH降低。

因此，水體的pH與藻類生命活動(dòng)密切相關(guān)。更有研究表明，在藻類豐盛的水體中，當(dāng)藻類數(shù)量增加到一定數(shù)量級(jí)時(shí)，其數(shù)量的多少和生命活動(dòng)的旺盛程度對(duì)水體的pH起主導(dǎo)作用。因此，從pH數(shù)值可以間接判斷水體是否發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化。

2.2DO與葉綠素a的關(guān)系研究

DO的收入主要包括水生植物的光合作用和大氣溶氧，而DO的主要支出是水生生物耗氧。DO的濃度變化遵循以下關(guān)系式：

dCdt=ka（Csat-C）+Pt-Rg（tr

Rg=R+k1（BOD）

式中：tr為日出時(shí)間，t為測(cè)定時(shí)間，ts為日落時(shí)間，ka為復(fù)氧常數(shù)，與水文、水溫條件有關(guān)，C為DO的濃度，mg/L；Csat為一定溫度下，DO的飽和濃度，mg/L；Pt為t時(shí)刻，植物或藻類光合作用速率，它是溫度、光照和葉綠素a的函數(shù)，mg/（L·d）；Rg為水生生物的呼吸作用，mg/（L·d）；R為植物或藻類呼吸作用速率，mg/（L·d）；BOD為生化需氧量，mg/L；k1為生化需氧量常數(shù)，取決于溶解性有機(jī)碳和營(yíng)養(yǎng)鹽的濃度。

其中植物或藻類光合作用速率見(jiàn)下面關(guān)系式：

Pt=Pmax=ItIk

1+ItIk2

式中：It為時(shí)測(cè)太陽(yáng)輻射，Ly/d；Ik為植物或藻類生長(zhǎng)最佳的光照強(qiáng)度，500Ly/d；Pmax為最大光合作用速率，mg/（L·d）。

可見(jiàn)，水體的DO也與藻類的生命活動(dòng)有關(guān)。當(dāng)藻類數(shù)量增加到一定數(shù)量級(jí)時(shí)，其數(shù)量的多少和生命活動(dòng)的旺盛程度控制了水體中DO的變化。

2.3總氮與葉綠素a的理論分析

楊溪水庫(kù)2014年度的水質(zhì)監(jiān)測(cè)成果表見(jiàn)表1。

根據(jù)表1繪制葉綠素a與總氮的關(guān)系圖，詳見(jiàn)圖1。

表12014年楊溪水庫(kù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)成果表

圖1葉綠素a與總氮關(guān)系圖

從圖1中可以看出葉綠素a與總氮濃度的關(guān)系。葉綠素a與總氮濃度呈正線性關(guān)系。葉綠素a含量隨總氮的增加而升高。

2.4總磷與葉綠素a的理論分析

根據(jù)表1繪制葉綠素a與總磷的關(guān)系圖。詳見(jiàn)圖2。

圖2葉綠素a與總磷關(guān)系圖

從圖2中可以看出葉綠素a與總磷濃度的關(guān)系。葉綠素a與總磷濃度呈正線性關(guān)系。葉綠素a含量隨總磷的增加而升高。

3結(jié)論

通過(guò)以上分析可以看出，在富營(yíng)養(yǎng)化水體中，pH或DO與藻類數(shù)量存在較好的關(guān)聯(lián)性。藻類生長(zhǎng)前期，因?yàn)楣夂献饔?，可以產(chǎn)生大量的DO，導(dǎo)致水體含量急劇上升，藻類繁殖到一定程度后，又需要消耗大量的DO，導(dǎo)致水體DO降低，藻類死亡后，水體的DO又會(huì)成上升趨勢(shì)。水體的pH值升高，可以側(cè)面反應(yīng)藻類繁殖。藻類繁殖消耗了大量的CO2，導(dǎo)致pH值升高。

作為水體富營(yíng)養(yǎng)化指標(biāo)的總氮和總磷，是藻類爆發(fā)的必要條件。氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入水體，給藻類爆發(fā)提供了營(yíng)養(yǎng)基礎(chǔ)。早期氮磷含量增加，就要引起注意，防范富營(yíng)養(yǎng)化。氮磷含量增加，導(dǎo)致藻類爆發(fā)，藻類爆發(fā)后，吸收了氮磷，水體的含量急劇下降，藻類死亡后，氮磷又被重新釋放到水體中，氮磷含量又會(huì)上升。

通過(guò)對(duì)幾個(gè)指標(biāo)的相關(guān)性研究判斷水體的富營(yíng)養(yǎng)化程度，發(fā)揮警示作用，對(duì)避免楊溪水庫(kù)的藻類爆發(fā)有科學(xué)的指導(dǎo)作用。

參考文獻(xiàn)

[1]程麗巍，許海，陳銘達(dá)，等.水體富營(yíng)養(yǎng)化成因及防治措施研究進(jìn)展[J].環(huán)境保護(hù)科學(xué)，2007，33（1）：1821.

[2]張雅，蘇慕飛，柯嵐蘭.巢湖市集中式飲用水源地藍(lán)藻水華形成因素分析[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2015：107108.

[3]施祖新.永康市水利志[M].永康：永康縣水務(wù)局，2014.

[4]張軍毅，黃君，嚴(yán)飛等.梅梁湖水體溶解氧特征及其與pH的關(guān)系分析[J].復(fù)旦學(xué)報(bào)，2009，48（5）：623627.