TP濃度和季節(jié)變化對(duì)再生水水體中藻類生長(zhǎng)的影響

1、T P濃度和季節(jié)變化對(duì)再生水水體中藻類生長(zhǎng)的影響劉莉1,鄭興燦2,廖飛鳳2,黃偉偉3(1.西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院,重慶400716;2.國(guó)家城市給水排水工程技術(shù)研究中心,天津300074;3.河北理工大學(xué)建筑工程學(xué)院,河北唐山063009摘要:藻類的過度生長(zhǎng)是將再生水用于城市景觀水體時(shí)面臨的難題之一。采用城市再生水,在南方某市開展了以再生水為補(bǔ)水的景觀水體的藻類生長(zhǎng)模擬試驗(yàn),重點(diǎn)考察了春、夏、秋、冬四個(gè)不同季節(jié)以及不同總磷濃度下的藻類生長(zhǎng)特征。結(jié)果表明,在春、夏、秋季,影響藻類生長(zhǎng)的最主要因素是總磷濃度,而在冬季則是活躍的藻種。這一研究成果對(duì)于再生水景觀水體的運(yùn)行管理和藻類生長(zhǎng)的控制具有一定的參

2、考價(jià)值。關(guān)鍵詞:再生水;總磷;季節(jié)變化;藻類生長(zhǎng)中圖分類號(hào):X703.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:C文章編號(hào):1000-4602(200721-0102-03I nfluence of TP Concen tra ti on and Sea son Changes on A lgae Growth i nLandscape W a ter Supplem en ted by Recl a i m ed W a terL I U L i1,ZHENG Xing2can2,L I A O Fei2feng2,HUANG W ei2wei3(1.College of R esou rces and Environ

3、m en t,S outhw est U niversity,Chongqing400716,China;2.N ational Engineering R esearch Center for U rban W ater and W aste w ater,Tian jin300074,China;3.College of C ivil and A rchitectural Engineering,Hebei Polytechnic University,Tang2shan063009,ChinaAbstract:The algae bl oom is one of difficult p

4、r oble m s for the app licati on of reclai m ed water t o ur2 ban landscape water supp le ment.A si m ulati on study on algae gr owth in landscape water supp le mented only by reclai m ed water in a s outhern city of China was conducted.The study focused on algae gr owth characteristics at different

5、 TP concentrati ons in landscape water during different seas ons.The results show that the key fact or influencing the algae gr owth is TP concentrati on in s p ring,summer and autu mn,and then changes t o the algae s pecies in landscape water in winter.This study result p r ovides a reference f or

6、the algae bl oom contr ol and manage ment in urban landscape water supp le mented only by reclai m ed water.Key words:reclai m ed water;t otal phos phorus;seas on change;algae gr owth1試驗(yàn)材料與方法在容易發(fā)生藻類過度生長(zhǎng)的南方某市進(jìn)行試驗(yàn),考察了再生水在室外露天放置后,主要營(yíng)養(yǎng)鹽濃度的變化規(guī)律及藻類的生長(zhǎng)狀況,以找出影響藻類生長(zhǎng)的關(guān)鍵因子。試驗(yàn)分兩組,每組設(shè)置3個(gè)總磷濃度(0.1、0.2、0.3mg/L,共6個(gè)水

7、體,其水量均約為60L。為考察季節(jié)變化對(duì)藻類生長(zhǎng)的影響,分別在春季(5月、夏季(8月、秋季(10月和冬季(12月進(jìn)行不同總磷濃度的水體靜置試驗(yàn)。磷酸鹽、總磷、氨氮、pH等指標(biāo)參照水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法1和湖泊富營(yíng)養(yǎng)化調(diào)查規(guī)范2中的標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定,藻類鑒定參照淡水微型生物圖譜3。由于水樣在波長(zhǎng)為663nm處的吸光度第23卷第21期2007年11月中國(guó)給水排水CH I N A WATER&WASTE WATERVol.23No.21Nov.2007(OD 663與藻密度有較好的相關(guān)性,因而通過測(cè)定吸光度來反映藻類的生長(zhǎng)情況。2結(jié)果與討論211夏季的藻類生長(zhǎng)特征在夏季進(jìn)行不同總磷濃度的試驗(yàn),觀察

8、再生水經(jīng)過靜置后各營(yíng)養(yǎng)鹽含量的變化以及藻類的生長(zhǎng)規(guī)律,了解總磷濃度對(duì)藻類生長(zhǎng)的影響及程度。21111表觀現(xiàn)象觀察從外觀看,再生水水體先由無色轉(zhuǎn)為淺黃色,隨后又變?yōu)榫G色,且總磷濃度越高則水體變?yōu)榫G色的時(shí)間越快。從渾濁度看,水體先由清澈變?yōu)闇啙?隨后又變?yōu)榍宄?且水體總磷濃度越高則出現(xiàn)渾濁的時(shí)間越快,水體也越渾濁。這些現(xiàn)象與藻類的生長(zhǎng)密切相關(guān),在前期當(dāng)水體中開始出現(xiàn)藻類時(shí),其均勻地分散在整個(gè)水體之中,水體逐漸變得渾濁;在后期,藻類開始聚集在水體的表面和底部,加上衰亡期藻類的吸附作用,水體又逐漸變得清澈。21112磷酸鹽濃度及藻數(shù)量的變化磷酸鹽濃度隨時(shí)間的變化見圖1 。圖1磷酸鹽濃度隨時(shí)間的變化Fi

9、g .1Variati on of phos phate concentrati on with ti m e從圖1可以看出,磷酸鹽濃度在初始的5d 內(nèi)迅速下降,之后緩慢下降,最后趨于穩(wěn)定,這是由于藻類生長(zhǎng)所致。磷酸鹽是可為藻類直接吸收的物質(zhì)之一,因而在初始的5d 內(nèi)其濃度迅速降低,而藻類數(shù)量則逐漸上升(見圖2;在后期磷酸鹽被消耗殆盡,代謝產(chǎn)物逐漸積累,環(huán)境變得不利于藻類生長(zhǎng),導(dǎo)致其死亡率大于增殖率,藻類數(shù)量迅速減少。由圖2可以看出,總磷濃度越高則藻類增長(zhǎng)越快,藻類數(shù)量的最大值也越高。根據(jù)鏡檢結(jié)果,水體中的藻類主要是藍(lán)藻和綠藻,包括微囊藻、柵藻和色球藻。在水體變綠的初期微囊藻占優(yōu)勢(shì),藻類均勻分

10、布于整個(gè)水體中,水體較渾濁;而在后期,則是色球藻占優(yōu)勢(shì),藻類分布在水體表層和底部,水體較清澈 。圖2吸光度隨時(shí)間的變化Fig .2Variati on of OD 663with ti m e21113氨氮濃度的變化氨氮也是可為藻類直接吸收利用的物質(zhì)之一,圖3為水體中氨氮濃度隨時(shí)間的變化情況 。圖3氨氮濃度隨時(shí)間的變化Fig .3Variati on of a mmonia nitr ogen concentrati on with ti m e從圖3可以看出,氨氮濃度在前5d 明顯下降,隨后趨于平緩。與磷酸鹽相似,氨氮濃度的下降也是由藻類的生長(zhǎng)所引起。21114pH 值的變化水體pH 值隨時(shí)

11、間的變化如圖4所示 。圖4pH 值隨時(shí)間的變化Fig .4Variati on of pH with ti m ewww .watergasheat .com 劉莉,等:TP 濃度和季節(jié)變化對(duì)再生水水體中藻類生長(zhǎng)的影響第23卷第21期從圖4可見,pH值先快速上升,達(dá)到最大值后再逐步下降。因總磷濃度不同,水體pH值上升的速率不同,其最大值也存在差異?？傮w而言,總磷濃度越高則pH值上升得越快,達(dá)到的最大值也越高。比較圖2和圖4可知,pH值和吸光度具有相近的變化規(guī)律,這與王志紅等人4對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水庫(kù)水的觀測(cè)結(jié)果類似。在前7d,由于藻類不斷吸收CO2進(jìn)行光合作用,導(dǎo)致水體的pH值迅速上升;藻類進(jìn)入衰亡期

12、后,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)已被大量消耗,而其代謝產(chǎn)物卻在水體中大量積累,環(huán)境惡化,導(dǎo)致藻類的死亡率大于增殖率,其數(shù)量逐漸減少,生物活性衰退,pH值逐漸下降。212藻類生長(zhǎng)的季節(jié)性變化特征季節(jié)變化對(duì)藻類生長(zhǎng)的影響見表1。表1季節(jié)變化對(duì)藻類生長(zhǎng)的影響Tab.1I nfluence of seas on change on algal gr owth季節(jié)表觀現(xiàn)象pH值磷酸鹽氨氮藻類數(shù)量春季靜置7d后出現(xiàn)藻類先上升、后下降降低降低先增加、后減少夏季靜置5d后出現(xiàn)藻類先上升、后下降降低降低先增加、后減少秋季靜置5d后出現(xiàn)藻類先上升、后下降降低降低先增加、后減少冬季靜置30d仍未出現(xiàn)藻類幾乎不變幾乎不變幾乎不變幾乎沒有

13、21211無外引藻的冬季變化特征從表1可以看出,在無外引藻時(shí),水體在春、夏、秋季均出現(xiàn)了藻類的生長(zhǎng),而在冬季,水體靜置約30d也幾乎沒有藻類生長(zhǎng)。經(jīng)分析,出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因主要是春、夏、秋季的溫度和光照適合藻類的生長(zhǎng),而冬季的平均水溫<10,限制了藻類的生長(zhǎng),使得水體中的營(yíng)養(yǎng)鹽含量幾乎不變,水質(zhì)穩(wěn)定。21212有外引藻的冬季變化特征當(dāng)向水體中引入藻種后,冬季水體中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽濃度的變化特征與其他季節(jié)的相似,即藻類吸收水體中的營(yíng)養(yǎng)鹽而生長(zhǎng)繁殖(OD663和pH值升高,使得其濃度呈下降趨勢(shì)。綜合以上分析可知,在春、夏、秋季,影響再生水水體中藻類生長(zhǎng)的重要因素是總磷濃度,磷濃度高的水體,其藻

14、類數(shù)量更多,藻類出現(xiàn)的時(shí)間明顯提前。而在冬季,影響藻類生長(zhǎng)的重要因子則是活躍的藻種,當(dāng)沒有活躍的藻種時(shí),水體靜置30d也幾乎沒有出現(xiàn)藻類,營(yíng)養(yǎng)鹽的濃度幾乎不變;當(dāng)有活躍的藻種時(shí),一旦溫度和光照適合,則營(yíng)養(yǎng)鹽濃度的變化特征和其他季節(jié)的類似。3結(jié)論藻類的生長(zhǎng)是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、氣候條件、水動(dòng)力條件等綜合作用的結(jié)果,在溫度、光照等環(huán)境條件比較適合藻類生長(zhǎng)繁殖的春、夏、秋季,影響再生水水體中藻類生長(zhǎng)的重要因素是水中的總磷濃度。與磷濃度高的水體相比,磷濃度低的水體出現(xiàn)藻類所需的時(shí)間較長(zhǎng),藻類的最大生長(zhǎng)量也明顯小于高磷濃度的水體。在溫度等外界條件較惡劣的冬季,影響再生水水體中藻類生長(zhǎng)的重要因素是活躍的藻種。因此,各季節(jié)應(yīng)采取不同措施來控制藻類的過度繁殖。例如,春、夏、秋季重點(diǎn)控制再生水的總磷濃度,而冬季則應(yīng)重點(diǎn)控制藻種,以達(dá)到防止藻類過度生長(zhǎng)的目的。再生水露天靜置后出現(xiàn)的藻類主要是藍(lán)藻和綠藻,主要包括微囊藻、柵藻和色球藻。在靜置初期,微囊藻占優(yōu)勢(shì),后期則是色球藻占優(yōu)勢(shì)。