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天津海河蓝藻相关因素分析初探

2015-07-29 09:46 来源:学术参考网 作者:未知

 0 引言
  近年来,天津海河蓝藻持续暴发,虽然采取了补水、换水、人工曝气、打捞等多项措施,但仍未得到根本解决。那究竟蓝藻的暴发与那些因素相关,又如何较为直观的判断蓝藻暴发的程度呢?本文通过对2013年海河蓝藻暴发过程、监测数据、感观判断、相关因素等方面进行分析,初步探讨海河蓝藻暴发的相关因素及感观判断方法。
  1 海河蓝藻2013年暴发的过程概述
  海河市区段自子北汇流至海津大桥全长13公里,按照地理位置和蓝藻暴发的区域性特点,可将海河分为三个区段,分别是上游段三岔口至赤峰桥、中游段赤峰桥至光华桥、下游段光华桥以下。
  2013年海河蓝藻自6月至9月主要经历了四次暴发过程:第一次,自6月末至7月初,海河蓝藻暴发最严重的区域在海河的上段区域;第二次,发生在7月15日左右,重点在海河市区的中段和下段区域,;7月26日上段藻密度较低,而中下段到达全年的最大值,即第三次暴发,至8月初降至较低水平;第四次,8月12日至19日蓝藻数量又逐渐增多,但已不能达到前几次暴发时的藻密度峰值。
  2 各类诱因对海河蓝藻生长影响的初步分析
  2.1 蓝藻生长相关因素的筛选
  藻类水华的暴发涉及物理、化学、生物因素,相关学者普遍认为,促进水华发生的因子主要有充足的营养盐、缓慢的水流流态和适宜的气象条件。只有这三个方面条件都比较适宜的情况下,才会出现某种优势藻类疯长的水华现象。
  而海河由于上游基本无来水,除汛期下游二道闸提闸外,水体几乎不流动,满足蓝藻暴发的条件,且由于提闸次数较少,其变化对蓝藻生长变化的影响可以忽略。故本次主要选取营养盐(TN、TP)和气象(水温、气温)因子进行分析。
  2.2 营养盐(TN、TP)影响分析
  由于氮和磷是藻类生长和水华暴发中不可缺少的营养,根据相关研究表明藻类的“经验分子式”为Cl06H263O110N16P,临界的氮磷比按元素计应为16:1,按重量计应为7.2:1。这就是说,从理论上讲,如果氮磷比小于该值,氮将限制藻类的增长,如果氮磷比大于该值,则磷可认为是藻类增长的限制因素。
  而根据2013年夏季对海河上藻密度与水中总氮(TN)、总磷(TP)的监测值的关系:藻密度与总磷(TP)之间的关系并不明显,藻密度最大值出现在0.5至0.6mg/L之间,而次大值出现在0.2至0.3mg/L之间;藻密度与总氮(TN)之间有如下关系,藻密度较大时,TN一般在3至5mg/L之间,藻密度的最大值出现在3至4mg/L之间;藻密度与氮磷比之间有如下关系,藻密度较大时,氮磷比主要分布在7.5至10之间,占总监测数据的60%。而当氮磷比小于7或大于20时,蓝藻都不会处于暴发状态(藻密度小于1亿个/L),总体实际检测值较理论值7.2偏大,且在一定范围内变化;故在营养盐因子中,氮磷比与藻密度的关系最为密切,可在今后的工作中重点研究,作为预报、判别和抑制蓝藻暴发的重要依据,如图1。
  2.3 气象因子(水温、气温)影响分析
  根据相关研究,在气象因子中水温和气温也是蓝藻生长、暴发的重要条件,一般认为25~30℃是水华藻类的最适宜生长温度。我们将2013年蓝藻暴发时的水温、日最高气温、日最低气温与海河藻密度进行比较。
  由图2可知,蓝藻暴发时的水温都集中在26至32℃之间,与相关研究认为的25~30℃是水华藻类的最适宜生长温度基本相吻合,故水温与蓝藻暴发之间的关系比较直接且稳定。
  2.4 叶绿素与藻类数量的关系
  由于藻密度检测难度很大,而叶绿素相对简单,如果能找到二者之间的关系可大大提高蓝藻暴发判断的效率。根据国内外相关研究表明,当叶绿素a浓度高于40μg/L时,各水样叶绿素a浓度与蓝藻密度的变化趋势趋于一致,具有高相关性。
  具体到海河,根据2013年6月至8月间的蓝藻及叶绿素的检测记录,二者之间的关系如图3:
  由图3可知,检测数据仅有1组大于40μg/L,绝大多数数据均小于40μg/L故线性关系不明显,线性相关系数约0.73。这与上述相关研究的结论基本相符,故由于海河蓝藻暴发时,叶绿素浓度大部分时候小于40μg/L,所以在海河蓝藻监测中暂不能用用叶绿素指标代替藻密度指标,但叶绿素指标可以作为藻密度指标的重要参考。
  3 结语
  通过对海河2013年蓝藻暴发相关监测数据的初步分析,将总氮、总磷、氮磷比、水温和气温等蓝藻生长、暴发的影响因素与藻密度进行对比。发现蓝藻暴发与水温、最高气温、氮磷比、总氮等影响均存在一定相关关系,为海河蓝藻的预报、判断和治理提供了一定的依据。
  【参考文献】
  [1]李英,蒋固政.水华成因分析与防治措施研究进展[J].环境科学与工程:英文版,2009,12:15-20.
  [2]王小艺,唐丽娜,刘载文,等.城市湖库蓝藻水华形成机理[J].化工学报,2012,5:1492-1497.

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