淺談重慶主城長江段污水處理廠下游污染物對藻類生長的影響

張翼 羅瀅

摘要：文章通過對某污水處理廠下游污染物對藻類生長的影響為試驗(yàn)?zāi)康?，根?jù)試驗(yàn)結(jié)果系統(tǒng)地分析了在有污染物存在的復(fù)雜環(huán)境中藻類的生長情況。

關(guān)鍵詞：污水處理廠；下游污染物；藻類

一、試驗(yàn)方法

首先在采樣點(diǎn)的設(shè)置上，本次試驗(yàn)選取河段為重慶市南岸區(qū)雞冠石長江段，采樣點(diǎn)布置如下圖。試驗(yàn)共設(shè)置5個(gè)采樣斷面，1斷面作為對照斷面設(shè)置在重慶雞冠石污水處理廠排污口上游約1000m處，其余4個(gè)斷面設(shè)置在排污口下游，每個(gè)斷面相隔約1000m。

其次在采樣時(shí)間上，我們設(shè)置在2012年10月至2012年11月，選擇這個(gè)時(shí)間主要是氣候比較合適，少雨而且溫差小。采樣時(shí)段內(nèi)氣溫在19.7℃～20.1℃之間，平均氣溫為19.9℃；流速在0.420m/s～0.59m/s之間，平均流速為0.5069m/s。每次采樣時(shí)間為當(dāng)日上午9：00～10：00。水樣采集時(shí)，現(xiàn)場測定流速、水溫和溶解氧，水樣采集完后，立即送往實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行其他水質(zhì)指標(biāo)的檢測。

JP3再次對于試驗(yàn)檢測指標(biāo)，我們規(guī)定有流速、水溫、pH、溶解氧（DO）、總氮（TN）、氨氮（NH3-N）、硝酸鹽氮（NO3-N）、亞硝酸鹽氮（NO2-N）、總磷（TP）、高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）、及葉綠素a（Chla）。JP

二、試驗(yàn)結(jié)果

通過一段時(shí)間的試驗(yàn)觀察，我們對于各種監(jiān)測指標(biāo)做出如下分析：

（一）溶解氧（DO）與高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）的變化。污水排入水體后，好氧微生物將分解污水中的有機(jī)物，水體中的DO濃度會(huì)急劇下降。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)約在2000m處降至最低點(diǎn)，然后DO濃JP3度逐漸上升。CODMn濃度的變化則剛好相反，污水排入后，排污口下游CODMn濃度在推流作用下逐步升高，約在2000m處達(dá)到最大值，隨后其濃度降低。JP由此可知當(dāng)流速一定時(shí)，排污口下游2000m范圍內(nèi)有機(jī)物濃度變化主導(dǎo)DO濃度的變化。

（二）溶解氧（DO）與葉綠素a（Chla）的變化。JP3影響復(fù)氧和增氧的因素包括大氣中的氧在水中的溶解與擴(kuò)散及自養(yǎng)型微生物光合作用產(chǎn)生的氧氣[1]。當(dāng)流速一定時(shí)，藻類光合作用產(chǎn)生的氧氣則是影響DO濃度變化的主要因素。有研究表明，在富營養(yǎng)水體中，DO濃度主要受生物過程的控制。藻類的光合作用是把水中的CO2轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，同時(shí)產(chǎn)生氧氣。JP可用下列反應(yīng)式表示：

研究證明，在排污口下游2000m內(nèi)，即使葉綠素a濃度增長明顯，也無法遏制DO濃度的下降。而在氧虧臨界點(diǎn)之后，DO濃度隨藻類增長而增長。由此說明，流速一定時(shí)，當(dāng)污染物排放后，排污口下游DO濃度在氧虧臨界點(diǎn)之前受有機(jī)物濃度控制，在臨界點(diǎn)之后DO濃度受生物過程控制。

（三）pH與葉綠素a（Chla）的變化。水體微生物進(jìn)行有氧呼吸時(shí)會(huì)產(chǎn)生H+，從而使pH值降低，而從上面說的化學(xué)反應(yīng)式可得知，藻類在光合作用時(shí)會(huì)消耗水中的HCO3-使pH值升高。由此可見，pH值的大小與藻類生長有緊密的聯(lián)系。

研究證明，排污口下游pH值的變化總體上呈現(xiàn)先降低后升高的變化過程。這一變化與前面的討論是一致的，污水?dāng)y帶大量的有機(jī)物排入水體，水體中呼吸作用占主導(dǎo)，pH值降低；當(dāng)有機(jī)物被逐漸消耗，藻類的光合作用大于呼吸作用，pH值升高。pH值的變化可以反映藻類的生長情況以及水體中呼吸作用與光合作用的關(guān)系，同時(shí)也印證了藻類在堿性水體中往往具有較高的生產(chǎn)力的觀點(diǎn)。

（四）營養(yǎng)鹽與葉綠素a（Chla）的變化。氮是藻類生長重要的營養(yǎng)元素，水體中含有各種形態(tài)的氮，生活污水經(jīng)處理后，污水中氮的形態(tài)以無機(jī)氮為主，本次試驗(yàn)對排污口下游水體總氮、氨氮、硝酸鹽氮及亞硝酸鹽氮進(jìn)行了監(jiān)測和分析[2]。JP3通過試驗(yàn)我們可以看出排污口下游氮的變化，排污口下游不同形態(tài)氮的濃度變化總體上均呈現(xiàn)先增大后減小的變化過程?？偟獫舛仍谂盼劭谙掠?000m～3000m范圍內(nèi)達(dá)到最大值。JP同時(shí)，磷也是藻類生長中必不可少的營養(yǎng)元素。相對于氮而言，水體中磷的含量較低，磷常常成為藻類生長的限制因子。在本次的試驗(yàn)研究中，對排污口下游的總磷濃度作了監(jiān)測，數(shù)據(jù)顯示，排污口下游總磷濃度的變化與總氮的相似，總體上呈現(xiàn)增大-減小的變化過程。約在排污口下游1000m～3000m內(nèi)達(dá)到最大，然后濃度減小。藻類生長與水體中氮、磷營養(yǎng)鹽濃度的變化關(guān)系密切。氮和磷的作用往往是相互影響的。

葉綠素a是直接反應(yīng)水體初級生產(chǎn)力大小的重要指標(biāo)，可定量表示水體富營養(yǎng)化的程度。通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，排污口下游引起藻類生長變化明顯的河段主要在排污口下游約1000m～3000m范圍內(nèi)。結(jié)合以上對營養(yǎng)鹽的分析，氮磷濃度同樣是在排污口下游這一范圍內(nèi)發(fā)生顯著變化，從而刺激了藻類生長。

（五）藻類生長相關(guān)性分析。通過對中藥斷面水體中影響藻類生產(chǎn)的各個(gè)要素進(jìn)行相關(guān)性的分析：

張翼4.TIF

通過上表可以看出，Chla與TP的相關(guān)性較顯著，而與TN雖然有一定的相關(guān)性，但并不顯著。在2斷面和3斷面，TN與氨氮、硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮的相關(guān)系數(shù)均較高，相關(guān)性顯著，由此可見排污口下游TN濃度的變化主要是由于排放污水中含有大量的無機(jī)氮而引起的。在4斷面，TN與硝酸鹽氮的相關(guān)系數(shù)較高為0.92，而與氨氮和亞硝酸鹽氮的相關(guān)系數(shù)分別為0.56和0.67，相關(guān)性均顯著。這說明在流速作用下，隨著污水在河流中的擴(kuò)散，排污口下游3000m處無機(jī)氮的排放對TN濃度引起變化的作用逐漸減小，同時(shí)也表明，長江江水中溶解氧含量充足，硝化反應(yīng)迅速。

Chla與氨氮的相關(guān)系數(shù)為0.59～0.67，與硝酸鹽氮的相關(guān)系數(shù)為0.34～0.47，可見與氨氮的相關(guān)性均高于硝酸鹽氮，說明藻類生長對氮的吸收和利用優(yōu)先選擇氨氮，這也證實(shí)了前面在流速試驗(yàn)中的推測，即水體中的氨態(tài)氮是藻類生長、繁殖過程中獲取的主要氮源[3]。

在Chla與各個(gè)監(jiān)測指標(biāo)的相關(guān)性分析中，除了與氮的相關(guān)性不顯著外，跟其余指標(biāo)均顯現(xiàn)了顯著的相關(guān)性，而相關(guān)系數(shù)均較小。這表明排污口下游藻類生長的變化并不是由某一個(gè)特定的因素決定的，而是由各個(gè)因素相互作用、影響造成的。

三、結(jié)論

通過實(shí)際的試驗(yàn)對藻類生長影響因子的分析，我們能夠看出首先在流速一定的情況下，排污口下游溶解氧濃度在氧虧臨界點(diǎn)之前受有機(jī)物濃度控制，在臨界點(diǎn)之后受生物過程控制。其次pH值的變化可以在一定程度上反映藻類的生長情況，在堿性水體中更利于藻類生長。再次污水排放導(dǎo)致排污口下游藻類生長旺盛的范圍出現(xiàn)在下游1000m～3000m范圍內(nèi)；相對于氮而言，磷是藻類生長的限制因子，而氨氮是藻類生長獲取的主要氮源，藻類生長與TP、DO、pH、CODMn均顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)較??；最后得出藻類生長的變化是由復(fù)雜環(huán)境中各種因素相互作用引起的。（作者單位：重慶交通大學(xué)）

參考文獻(xiàn)：

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