王朝霞
(遼寧省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心,遼寧沈陽 110161)
水體富營養(yǎng)化[1]是指大量的氮元素、磷元素等營養(yǎng)物質進入流速緩慢、更新周期長的水體,在光照、溫度和其他環(huán)境條件適宜的情況下,水中藻類等浮游生物大量地生長繁殖,而后引起異養(yǎng)微生物旺盛代謝活動,耗盡了水體中的溶解氧,水質變差,導致其他水生生物死亡,破壞水體生態(tài)平衡的現(xiàn)象。工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展,導致工業(yè)污水、生活污水、農(nóng)業(yè)灌溉污水等排放到河流中,使水體呈富營養(yǎng)化狀態(tài)。河道水體富營養(yǎng)化不僅破壞了河道自然的生態(tài)平衡,而且散發(fā)臭味,嚴重影響水質的使用功能。富營養(yǎng)化已經(jīng)造成了很多有害的影響,如水質惡化、降低水體的透明度、向水體釋放有毒物質、影響供水水質并增加制水成本等。溶解氧是水生生物生理代謝的限制因子之一,其高低可表征水生生物生長狀況和水體污染程度,直接或間接影響水體生態(tài)系統(tǒng)。在藻類豐富的水體中,溶解氧濃度因植物光合作用及水生生物呼吸作用而呈現(xiàn)一定周期性變化[2]。本文通過典型河流監(jiān)測點位連續(xù)6 d 的溶解氧監(jiān)測數(shù)據(jù),分析富營養(yǎng)化河流溶解氧的晝夜變化特點。
太子河是遼河流域重要的干流河,流經(jīng)本溪市、遼陽市和鞍山市,全長464 km,主要支流有細河、湯河、北沙河、柳壕河、運糧河等。本研究選取的點位位于遼陽市境內(nèi)的太子河重要支流湯河上,該點位可用于控制湯河入太子河的水質,對湯河上的污染源有重要的監(jiān)控作用。該點位上游約30 km 是湯河水庫,來水水質很好。但當?shù)貫榱私ㄔO濕地公園,在下游河道內(nèi)設了多處攔河板閘,造成生態(tài)水流量少,流速緩慢,水生植物大量繁殖,尤其是在夏秋季節(jié),隨著氣溫的升高,水溫也隨之不斷升高,對水體的富營養(yǎng)化有顯著驅動作用[4]。本研究選取的點位即位于其中一個板閘附近。
溫度是影響藻類增殖的重要因素,適宜、穩(wěn)定的溫度是水體富營養(yǎng)化的必要條件[5],水溫升高直接導致了藻類數(shù)量的增長。7 月是遼寧一年中溫度比較高的月份,白天氣溫在25 ℃以上,晝夜溫差降低,適合藻類繁殖。2019 年7 月26—31 日對該點位進行為期6 d 連續(xù)24 h 的溶解氧監(jiān)測,1 h 監(jiān)測1 次,結果見圖1。
圖1 2019 年7 月26—31 日溶解氧監(jiān)測結果
通過圖1 可以看出,水體中溶解氧濃度每天9:00左右開始逐漸上升,16:00 左右出現(xiàn)一個極高值,隨后溶解氧濃度逐漸降低,至4:00 左右出現(xiàn)極低值,呈現(xiàn)明顯的晝夜性變化特點[6]。
根據(jù)以上變化特點分析,河流水量較小,流速緩慢,氣溫升高引發(fā)的河水溫度升高,這些外部條件都給河道中的水生植物的生長提供了便利。河道中水生植物大量繁殖,水體富營養(yǎng)化,水生植物呼吸作用及光合作用明顯。水生植物的光合作用是水生植物在可見光的照射下,將二氧化碳和水轉化成有機物,并釋放出氧氣的過程。而呼吸作用則恰好相反,是水生植物通過吸收氧氣,將有機物轉化成水和二氧化碳的過程。白天隨著光照的增強、溫度的升高,水生植物光合作用不斷增強,9:00 左右水生植物光合作用的產(chǎn)氧速率逐漸超過呼吸作用的耗氧速率,并且隨著光照的持續(xù)加強和水溫的持續(xù)升高,光合作用越來越強,產(chǎn)氧速率也越來越高,最終在16:00 左右出現(xiàn)一個溶解氧極高值。之后,因光照的減弱和水溫的降低,光合作用逐漸減弱,產(chǎn)氧速率降低,溶解氧也越來越低,在4:00 左右出現(xiàn)了一天中的極低值。這便是富營養(yǎng)化河流溶解氧的晝夜變化特點。
在水體富營養(yǎng)化的河流中,隨著光照的變化,水體中的溶解氧也會不斷地變化。白天隨著光照的增強,光合作用加強,水生植物光合作用的產(chǎn)氧速率超過呼吸作用的耗氧速率,水體中的溶解氧會不斷升高,最終會出現(xiàn)一個極高值。隨后光合作用不斷減弱,產(chǎn)氧速率也逐漸降低,水體中的溶解氧濃度越來越低,最終出現(xiàn)一個極低值,呈現(xiàn)出明顯的晝夜性變化特點。