蓝藻水华生消机制室内模拟试验研究

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本论文以国家自然科学基金资助项目“河道型水库水华生消机制研究”(项目编号:50679038)为依托,从2006年4月至2007年4月,以铜绿微囊藻为供试藻种,研究了不同环境因子、营养因子和水文因子(流速)对蓝藻水华生消的影响。研究结果表明:1、环境因子对蓝藻水华生消的影响(1)pH为8左右可促进藻类的生长,不同处理组水体pH在藻类生长过程中一直发生变化,总体表现出归一化趋势,当t=18-20d时,各处理组pH归趋为8.6~9.9之间。(2)水温从10℃上升到32℃,藻类比增长率增大。藻类比增长率μ(y)与水温WT(x)的回归方程为y=-0.0022x2+0.1356x-1.0208,(R2=0.9833),由此回归方程可以得出当x=30.82,即水温为30.82℃时,有最大的增长率μ=1.069。(3)随着光强的增大,藻类比增长率增大;藻类比增长率μ(y)与光强I(x)的回归方程为y=-3E-08x2+0.0003x+0.125,(R2=0.9839),由此回归方程可以得出当x=5000,即光强为5000lx时,有最大的比增长率μ=0.875。(4)随着光照时间的增大,水体中的藻类比增长率增大,光照时间越长,藻类生长越好。2、营养因子对蓝藻水华生消的影响(1)P浓度在0.14-0.62mg/l,铜绿微囊藻繁殖增长较快;根据Monod方程和Droop方程计算得到磷影响铜绿微囊藻生长的比增长率的最大值为μmax=0.667,半饱和常数KSP=0.019mg/l。(2)N浓度在1.8-4.1mg/l时,铜绿微囊藻繁殖增长较快;动力学参数计算得到最大比增长率μmax=0.900,半饱和常数KSN=0.751mg/l。结果表明:以总磷为限制底物时的半饱和常数KSP远小于以总氮为限制底物时的半饱和常数KSN,因此,铜绿微囊藻对P比对N有更好的亲和性,总磷浓度的增加更易促进铜绿微囊藻的生长,诱发蓝藻水华。(3)随着N/P从2增大到383,比增长率先增大再减小;藻类生长的比增长率μ(y)与N/P(x)的回归方程为y=-0.0645(lnx)2+0.3769lnx+0.3363,(R2=0.9398)。由回归方程可以得到当ln(N/P)=2.92时,即N/P=18时,最适宜铜绿微囊藻生长与蓝藻水华的爆发。(4)环境与营养因子的正交试验表明:P=0.8mg/l、N=3.6mg/l、WT=29-30℃、光强为3300-3400lx是铜绿微囊藻生长的最适宜条件;光照强度的改变对铜绿微囊藻生长的影响最为敏感,P营养元素对铜绿微囊藻的影响大于N营养元素。3、水文因子(流速)对蓝藻水华生消的影响(1)小流速试验: 0-11cm/s 5个流速水平组的比增长率μ其变化幅度在0.437-0.657之间,相差不大。在0-11cm/s的流速区间内,不同的流速对铜绿微囊藻的生长和蓝藻水华的生消没有显著的相关性。2)大流速试验:在10、20、30和40cm/s四个流速水平下,藻类一个完整的生长周期约24-28d,水体叶绿素a达到最大值的时间约12-18d,可以初步认为流速增大抑制藻类生长,延缓水华发生;当流速为30cm/s时,藻类比增长率μ最大,初步推断在30cm/s与40cm/s之间存在一个对藻类生长最为有利的临界流速V0,根据比增长率μ(y)与流速V(x)的回归方程:y = -0.0002x2 + 0.0146x + 0.0656,(R2 = 0.9485)可得到V0=36.50cm/s,此推论还需要进一步的试验验证。
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