西安市地表水源水中藻类监测与分析

西安市地表水源水中藻类监测与分析

近年来，随着经济的增长和人类活动的影响，越来越多的湖泊和水库水体逐渐从富营养化转变为富营养化。频繁发生的湖泊富营养化和淡水华事件。水华爆发的原因是水体中藻类的大量繁殖。水源水库中藻种类主要为绿藻、硅藻和蓝藻。春季多发生硅藻水华,夏秋季水华多以蓝藻水华形式爆发。大中型城市附近的水库污染普遍较为严重,优势种多为耐有机污染的微囊藻等蓝藻类。黑河水库是西安市主要的供水水库,供水量为60×104m3/d。近年来黑河水库水的TN、TP等营养盐浓度逐年增加,导致藻类数量显著增加,对以黑河水库为主体的地表水源开展藻类监测已刻不容缓。笔者对西安市饮用水原水中的藻类进行了检测,并结合水质特征对其分布规律进行了分析。1试验材料和方法1.1主要设备CLASSICAE220G光学显微镜,真空抽滤装置,磁力搅拌器。1.2主试剂鲁哥试剂,将40g碘溶于1000mL碘化钾质量浓度为60g/L的水溶液中配制而成。1.3引水入水管道试验水样为西安市南郊水厂进厂水。原水取自黑河水库、石头河水库、石砭峪水库、沣河、田峪河五个水源,经86km的引水暗渠自流进入曲江水厂,经曲江配水站分配后,部分通过一条内径为2.4m的管道引入南郊水厂。1.4分析藻类的测定采用抽滤萃取-目镜视野计数法。2试验结果与讨论2.1浮游植物群落种类组成对2007年3月到9月原水中藻类数量进行了检测,结果见图1、图2,原水中优势藻种与数量见表1,藻类种属鉴定统计结果见表2。在监测期藻类出现两个特征明显的阶段:3—5月藻类数量迅速增加,优势藻种为绿藻,峰值出现在5月底,为2254×104个/L;6—9月藻类数量先升后降,优势藻种为蓝藻,峰值出现在7月中下旬,为3009×104个/L。从表2可以看出,检出的藻种为淡水湖泊水库常见藻种,随着季节的交替,藻种也出现明显的更替,春季水温较低、光照温和时,藻种以绿藻中的星球藻、纤维藻,硅藻中的直链藻、舟形藻为主;夏季水温较高、光照强烈时,藻种以蓝藻中的微囊藻、棒条藻,绿藻中的栅列藻、卵囊藻为主。监测期间检测到绿藻门12属、蓝藻门6属、硅藻门6属、裸藻门1属、黄藻门1属。出现了富营养型浮游植物指示种类,例如斜生栅藻、铜绿微囊藻。11月上旬黑河水库岸边水面聚集一层铜绿微囊藻,表色为深绿色,此时的水质、环境条件与比较适合微囊藻生长的水温、光照强度和pH分别为16～35℃、1000～5000lx和8.0～9.5这一结论吻合。2.2藻类生长与原水水质的关系2.2.1水温对藻类生长的影响水温是影响湖泊富营养化的主要因素,水温在9℃以上,硅藻繁殖活跃,10～17℃是硅藻生长最为适宜的温度,高于17℃以上,其繁殖速度减慢,而蓝藻形成的适宜温度在25℃左右。温度对藻类生命活动的影响主要表现为通过控制光合作用的酶促反应或呼吸作用强度,直接影响藻类的增殖,并且可通过控制水体中的各类营养物的溶解度、离解度或分解率等理化过程间接影响藻类的生长。藻类数量随水温的变化如图3、图4所示。3—5月随着水温的升高,藻类数量显著增加;6—9月水温继续升高,初期藻类数量降幅较大,7月中下旬出现峰值后又下降。水温升高,硅藻的生长受到制约,蓝藻开始生长,绿藻种属也有所变化。图4中含藻量峰值出现在16℃,说明水温16℃时已达到藻类高发的条件。监测期内水温均未超过20℃,这是因为进厂水取自深水区域,而且在较长输水管道内输送。黑河水库水深70～90m,温度沿水体深度分布存在温跃现象,水体呈现分层,垂直方向的传质受到限制。水体的分层会加速藻类的繁殖生长。水生藻类光合作用的强弱取决于透入水中的光照强度和光质。适宜的光照强度和波长将导致藻类的大量生长繁殖。硅藻生长的最适光强为5000～8000lx,蓝藻为1000～15000lx,饱和光强一般为1000～23000lx,抑制光强﹥23000lx。因此6月藻类数量的降低是由于阴雨天气影响光照发生变化,而7月下旬出现的峰值则主要是蓝藻的大量生长所致。西安地区日照时间长,光照强度大,在其他因子基本一致的情况下,阴雨天藻类数量大幅度下降,光照是影响藻类数量变化的重要因素。2.2.2理化指标对富营养化的影响3—5月水中氨氮浓度增加,藻类数量随之增加,但是6—9月水样中藻含量高时,氨氮含量降低,而藻含量低时,氨氮含量升高(见图5)。这说明3—5月氨氮不是藻类生长的限制因素,藻含量较低,氨氮供给饱和,所以藻含量增加的同时氨氮也增加;而6—9月蓝藻占优势,水样中氨氮与藻类含量成负增长关系,氨氮含量影响藻含量的峰值,但不是藻含量降低的原因。植物生长繁殖的主要制约因子是氮和磷,水体富营养化判断标准是总氮0.2mg/L,总磷0.02mg/L。黑河库区总氮浓度高于1mg/L,总磷浓度低于0.02mg/L,属于中营养型。监测期间TN基本保持在1.54mg/L左右,TP为0.01～0.02mg/L,N/P较高,表现为氮过量,磷为限制因子。2.2.3水源水ph值降低大多数绿藻适宜在微碱性环境中生长,监测水样为弱碱性水质,绿藻种属占了所检测种属的46%,而且在整个监测期都出现。藻类生长与pH之间的关系见图6。春季水源水pH值在8.0～8.6之间,夏、秋季其pH值在7.8～8.0之间。取样时间为上午十点至十点半,因为原水通过近百公里输水暗渠运送到水厂,一直处于黑暗环境,而夜间藻类新陈代谢以呼吸为主,消耗氧气产生CO2,导致原水pH值降低。藻的大量繁殖和生长通过光合作用消耗了水中的CO2,影响了水中的碳酸盐平衡,导致水体酸度降低。图6中藻类数量的两个峰值对应的pH值均为7.80左右,是监测期的最低pH值,与结论一致。3优势藻种及密度特征①在监测期藻类的生长出现两个特征明显的阶段:3—5月随着水温的升高,藻类数量迅速增加,水温与藻类数量呈现良好的相关性,优势藻种为绿藻、硅藻;而6—9月水温虽然稳步增加,但是藻类数量受降水及光照影响,峰值出现在7月中下旬,优势藻种为蓝藻、绿藻。②监测期间原水总氮平均含量为