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随着经济的发展和外来人口的不断增加,城市水资源短缺的形势已日益严重,水库在城市饮用水供给中的作用也日益突显。但是,水体富营养化问题一直威胁着水库的生态平衡和饮用水的安全。本文以深圳石岩水库为例,于2013年4月至2014年5月对3个采样点进行浮游植物的采集及辨种、计数,对8个采样点进行理化因子的采样和监测,研究南方典型供水水库的富营养化特征。首先,分析了石岩水库浮游植物群落结构的特征,运用冗余分析研究影响浮游植物的主要环境因子。其次,由于溶解氧是水质评价的重要指标、是保持水环境动态平衡的重要前提,我们研究了底层溶解氧浓度与生物因子及其他环境因子的相关关系并探究底层低氧现象(hypoxia,DO<3mg/L)的成因,这对水质保护与治理有重要的意义。最后,利用Matlab中的神经网络工具箱,以筛选出的关键驱动因子为输入,以叶绿素a浓度为输出,模拟并预测水库富营养化过程,为石岩水库富营养化的控制提供依据。主要结果如下: 一、石岩水库共鉴定出浮游植物87个属,主要由蓝藻、硅藻和绿藻组成,蓝藻门占绝对优势;春季以伪鱼腥藻属(Pseudoanabaena)和平裂藻属(Merismopedia)为优势种类,夏季以鞘丝藻属(Lyngbya)和伪鱼腥藻属为优势种类,秋冬季以伪鱼腥藻属、直链藻为(Melosira)优势种类;丰度变化呈夏季高、冬季低的趋势;多样性指数表明石岩水库的水质呈中-富营养型。水质理化因子中,Chla呈现春夏高、秋冬低的变化规律;而DO和TP呈现秋冬高、春夏低的规律;综合富营养化评价法评价结果表明石岩水库水质为中-富营养型。运用冗余分析(RDA)研究浮游植物与环境因子的关系,RDA排序表明水温、TOC、氮磷营养盐的变化是引起浮游植物群落变化的最主要因素,在夏秋季,若随降雨径流输入的非点源污染特别是磷营养盐增加,水库易爆发蓝藻水华。 二、水库底层溶解氧的时空分布特征及低氧研究中,底层DO春、夏季浓度低,秋、冬季(枯水期)浓度较高,进水口附近的DO普遍高于库中、库心;低氧现象主要发生在夏季(5、6、7、8月)发生。水越深、水温越低,底层DO下降的趋势越显著(p<0.05);浊度、TOC与底层DO为正相关关系。底层DO与叶绿素a呈现显著正相关,在底层浮游植物中,蓝藻门占绝对优势,底层DO浓度与蓝藻的垂直迁移有关。 三、运用人工神经网络,以筛选出的关键因子T、TN和TP作为输入,以叶绿素a浓度作为输出,模拟并预测石岩水库富营养化进程中叶绿素a的变化过程。若以10μg/L作为富营养化水库中叶绿素a的控制目标,在夏季(T≥25℃),同时削减TN、TP对控制富营养化进程的效果明显,只需同时削减5%;在春、秋或冬季(T<25℃),仅削减TP对控制富营养化进程的效果明显,只需削减4%。 以上表明,影响石岩水库浮游植物群落结构动态的主要驱动因子是水温、总有机碳、硝酸盐氮和总氮,在冬(春秋)季,总氮和硝酸盐氮为主要贡献变量;在夏季,水温和总有机碳为主要贡献变量。水库底层溶解氧在时间上的变化趋势受温度的影响,而空间上的变化受到水动力的影响,低氧现象的发生受到水体垂直密度分层的影响。石岩水库富营养化营养动力学研究表明,P是藻类生长的主要限制因子,在夏季(T≥25℃)对水库中TN、TP进行削减可有效控制藻类数量,在春、秋、冬季(T<25℃)对水库中TP进行削减可有效控制藻类数量。