張翼 羅瀅

摘要：文章通過(guò)對(duì)某污水處理廠下游污染物對(duì)藻類(lèi)生長(zhǎng)的影響為試驗(yàn)?zāi)康模鶕?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(lèi)的生長(zhǎng)情況。

關(guān)鍵詞：污水處理廠；下游污染物；藻類(lèi)

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(zhǎng)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(duì)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?cè)O(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(chǎng)測(cè)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(cè)。

JP3再次對(duì)于試驗(yàn)檢測(cè)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(guò)一段時(shí)間的試驗(yàn)觀察，我們對(duì)于各種監(jiān)測(cè)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(lèi)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(yíng)養(yǎng)水體中，DO濃度主要受生物過(guò)程的控制。藻類(lèi)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(zhǎng)明顯，也無(wú)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(lèi)增長(zhǎng)而增長(zhǎng)。由此說(shuō)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(guò)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(shuō)的化學(xué)反應(yīng)式可得知，藻類(lèi)在光合作用時(shí)會(huì)消耗水中的HCO3-使pH值升高。由此可見(jiàn)，pH值的大小與藻類(lèi)生長(zhǎng)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(guò)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(lèi)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(lèi)的生長(zhǎng)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(lèi)在堿性水體中往往具有較高的生產(chǎn)力的觀點(diǎn)。

（四）營(yíng)養(yǎng)鹽與葉綠素a（Chla）的變化。氮是藻類(lèi)生長(zhǎng)重要的營(yíng)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(wú)機(jī)氮為主，本次試驗(yàn)對(duì)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(cè)和分析[2]。JP3通過(guò)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(guò)程。總氮濃度在排污口下游2000m～3000m范圍內(nèi)達(dá)到最大值。JP同時(shí)，磷也是藻類(lèi)生長(zhǎng)中必不可少的營(yíng)養(yǎng)元素。相對(duì)于氮而言，水體中磷的含量較低，磷常常成為藻類(lèi)生長(zhǎng)的限制因子。在本次的試驗(yàn)研究中，對(duì)排污口下游的總磷濃度作了監(jiān)測(cè)，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(guò)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(lèi)生長(zhǎng)與水體中氮、磷營(yíng)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(jí)生產(chǎn)力大小的重要指標(biāo)，可定量表示水體富營(yíng)養(yǎng)化的程度。通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，排污口下游引起藻類(lèi)生長(zhǎng)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(duì)營(yíng)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(lèi)生長(zhǎng)。

（五）藻類(lèi)生長(zhǎng)相關(guān)性分析。通過(guò)對(duì)中藥斷面水體中影響藻類(lèi)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(guò)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(jiàn)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(wú)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(shuō)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(wú)機(jī)氮的排放對(duì)TN濃度引起變化的作用逐漸減小，同時(shí)也表明，長(zhǎng)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(jiàn)與氨氮的相關(guān)性均高于硝酸鹽氮，說(shuō)明藻類(lèi)生長(zhǎng)對(duì)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(cè)，即水體中的氨態(tài)氮是藻類(lèi)生長(zhǎng)、繁殖過(guò)程中獲取的主要氮源[3]。

在Chla與各個(gè)監(jiān)測(cè)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(lèi)生長(zhǎng)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(guò)實(shí)際的試驗(yàn)對(duì)藻類(lèi)生長(zhǎng)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(guò)程控制。其次pH值的變化可以在一定程度上反映藻類(lèi)的生長(zhǎng)情況，在堿性水體中更利于藻類(lèi)生長(zhǎng)。再次污水排放導(dǎo)致排污口下游藻類(lèi)生長(zhǎng)旺盛的范圍出現(xiàn)在下游1000m～3000m范圍內(nèi)；相對(duì)于氮而言，磷是藻類(lèi)生長(zhǎng)的限制因子，而氨氮是藻類(lèi)生長(zhǎng)獲取的主要氮源，藻類(lèi)生長(zhǎng)與TP、DO、pH、CODMn均顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)較?。蛔詈蟮贸鲈孱?lèi)生長(zhǎng)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)：

[1]游亮，崔莉鳳，劉載文等.藻類(lèi)生長(zhǎng)過(guò)程中DO、pH與葉綠素相關(guān)性分析[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2007，30（9）：42～44.

[2]羅固源，朱亮，季鐵軍等.不同磷濃度和曝氣方式對(duì)淡水藻類(lèi)生長(zhǎng)的影響[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，30（2）：86～88.

[3]聶澤宇，梁新強(qiáng)，邢波等.基于氮磷比解析太湖苕溪水體營(yíng)養(yǎng)現(xiàn)狀及應(yīng)對(duì)策略[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2012，32（1）：48～54