太湖蓝藻水华预警监测技术体系的探讨_徐恒省

收稿日期:2007-09-17作者简介:徐恒省(1972-),男,江苏连云港人,工程师.表2环境质量生物分类环境质量类型生物污染指数生物伤害度指数生物多样性指数Ñ无污染001Ò轻污染0~01501Ó中污染015~101Ô重污染\10~11~05应用实例对某一化工厂附近植物群落进行调查,群落中各种植物的伤害状况如表3所示。

表3植物群落伤害状况植物受害状况悬铃木、加拿大白杨80%以上的叶片受害,甚至脱落丝瓜叶片明显受害,部分植物死亡向日葵、葱、玉米、牵牛花50%的叶面积受害,叶脉间有点块状伤斑月季、蔷薇、枸杞30%的叶面受害,叶脉间有伤班葡萄、金银花10%的叶面受害,叶片有轻度伤斑广玉兰、大叶黄杨无明显症状表3调查结果表明,植物已受到明显的伤害,丝瓜的生物多样性已经发生改变。

根据植物受害程度和生物多样性的变化,可以判断环境污染是严重的。

参考文献:[1]张志杰.环境污染生态学[M].北京:中国环境科学出版社,19891[2]田贵全.气相色谱法测定鱼体中的PCB及有机氯农药[J].中国环境监测,1999,15(2).[3]Arndt,U.,W.Nobel&B.Schweizer,Bioindikatoren:Moelichkeiten,Grenzen und neue Erkenntnisse,Ulmer Verlag Stuttgart,19871[4]Schubert,R.,Bioindikation in terrestrischenOeosystemen,Gustav Fi scher Verlag,Jena,19911[5]Klein,R.&M.Paulus,Umweltproben fuer dieSchadstoffanalytik im Biomonitoring,Gustav Fischer Verlag,19951太湖蓝藻水华预警监测技术体系的探讨徐恒省,洪维民,王亚超,翁键中,李继影(苏州市环境监测中心站,江苏苏州215004)摘要:太湖蓝藻水华已经成为一个社会和政府共同关注的环境问题。

为确保太湖地区饮水安全,提高政府应对蓝藻水华的能力,对太湖水源地蓝藻进行预警监测是判断蓝藻水华发展趋势以及制定相应的对策的重要手段。

文章分析了蓝藻水华暴发的过程和蓝藻水华的监测技术,结合政府部门的实际,提出了太湖引用水源地蓝藻水华预警监测体系,对整个太湖地区乃至全国富营养化水体的水质预警具有重要的参考价值。

关键词:蓝藻水华;预警监测技术;预警机制中图分类号:X83017文献标识码:A文章编号:1002-6002(2008)02-0062-04Discuss on Early Warning Monitor System to cyanobacteria Bloom-forming in Taihu LakeXU Heng-sheng,et al(Suzhou Environmental Monitoring Centre,Suzhou215004,China)Abstract:Cyanobacteria bloom-forming in T aihu Lake has already become an environ ment problems which was concerned by the society and the government.In order to insure the drinking security and enhances the government capability to cyanobacteria bloom-forming, early warming monitor is an important measures to judge the changes of cyanobacteria bloom-forming and make corresp onding countermeasures.In this paper,the process and the monitoring technologies of cyanobacteria bloom-forming was analyzed,and the early warning monitoring system was developed.It is of important referenced values for water q uali ty early warnin g of eutrophic lakes of the nation.Key words:Cyanobacteria bloom-forming;Early warming monitor technologies;Early warning mechanism我国有66%的湖泊、水库处于富营养化水平,太湖、巢湖、滇池三大湖泊富营养化问题尤其突出。

2007年5月28日/无锡太湖蓝藻致水危机0发生以后,太湖成了全球关注的焦点。

太湖是第24卷第2期2008年4月中国环境监测Environmental Monitoring i n ChinaVol.24No.2Apr.2008重要的水源地,水质的好坏直接关系到几千万人口的饮水安全和质量。

因此,有必要对水源蓝藻进行监测预警,为政府提供科学决策,提高应对蓝藻水华的能力以及通过监控水源水质的变化情况及时调整水厂的工艺运行,保证出厂水水质。

1蓝藻水华暴发过程/水华0通常是指浮游植物的生物量显著高于一般水体中的平均值并在水体表面大量聚集,形成肉眼可见的藻类聚积体。

在形成水华时,水体中叶绿素a的浓度一般在10mg P m3以上。

/水华0已成为淡水生态系统主要的环境问题,目前太湖主要为微囊藻水华。

目前人们对水华的认识大多是通过表观现象得出的,认为水华是在很短时间内暴发、难以预测。

但研究表明[1],这种突然出现的/水华0只不过是已存在、分散在水体中的藻类群体在适宜条件下的上浮、聚集、迁移至水面并为人们肉眼所见的过程,而非藻类在短时间内连续的快速生长所致。

因此,从本质上看/水华0显然是一个缓慢、可以预测的过程。

孔繁翔[1]认为在四季分明、扰动剧烈的太湖,蓝藻的生长与水华的形成可以分为休眠、复苏、生物量增加、上浮和积聚形成水华等4个主要的阶段。

在不同阶段中,微囊藻的生理特征及其主导生态因子完全不同(表1)。

因此,监测部门应根据其不同的生理阶段,对蓝藻水华形成过程进行更有针对性的预警监测。

表1蓝藻生长及水华形成的主要阶段及主导影响因子[1]时间生理阶段主要控制因子11~2月衰亡、休眠低温与黑暗3~4月复苏温度、溶解氧、营养盐4~9月生物量增加光合作用需要的能量与物质5~10月上浮、积聚气象、水文条件2水源地蓝藻水华预警监测的技术分析从蓝藻生长和水华形成的主导影响因子来看,水华暴发是由水体的物理、化学和生物过程等多种因素共同作用的结果,而且各要素之间关系复杂。

要准确、及时地对蓝藻水华进行预警,那将是一项庞大的系统工程,需要多项技术条件支撑。

本文结合作者多年实践经验,以及国内外研究进展,分析了在预警监测过程中必须的几项技术条件。

211卫星遥感监测及气象观测卫星遥感监测技术具有宏观、动态、成本低等显著特点,其在蓝藻水华监测上的应用,有着常规监测不可替代的优点。

它既可以满足大范围蓝藻监测的需要,也可以动态跟踪蓝藻水华的发生、发展。

Robert[2]等用LandSat E TM+数据,就提前5周预报了微囊藻的暴发。

因此,在预警监测过程中,可以利用EOS P MODIS遥感气象卫星影像资料进行解译,并运用光谱水质模型进行反演,结合太湖地区实时观测的风速、风向、光照、气温等资料,判断蓝藻移动方向、发生面积和离饮用水源地的距离。

212水质自动在线监测当饮用水源地水体中出现可见的藻类颗粒以后,需要密切关注水质参数的变化,尤其是溶解氧。

经实际观测,若溶解氧迅速上升,远远超过各种温度下饱和溶解氧值或者历史同期时,表明藻类颗粒在快速繁殖,此时为采取预警监测和引起高度重视阶段,应加强观测和监测;而当溶解氧急剧下降,甚至达到零时,此时为最高警戒水平,因为大量藻类死亡,藻毒素完全释放到水体。

有研究也表明[3],叶绿素a浓度与溶解氧呈显著正相关关系。

因此,在预警监测过程中,水质自动在线监测水温、浊度、pH、溶解氧、总磷、总氮、叶绿素a等指标,每4小时提供1次监测数据,重点关注溶解氧的昼夜变化,早晨6~8点若溶解氧量仍下降,应高度重视。

还要分析天气变化、光线强度、沉水植物对溶解氧的影响。

213人工现场观测人工现场观测看似最原始的监测方式,但也是最有效、最直观的监测方法。

水华暴发的一个视觉特征是整个水体中有大量藻类颗粒聚集,藻类颗粒增大。

水体颜色由清澈见底的碧绿色逐渐变成黄绿色、灰黄色。

当可见水华现象暴发以后,整个湖面出现成片的厚厚的一层蓝藻。

水华蓝藻暴发后,如果藻类开始死亡,水面成片藻类中间出现白色泡沫,此时还有一个明显的嗅觉特征是出现腥臭味。

因此,在预警监测过程中,应对水源地取水口外5公里范围扇形布设监测点进行人工现场视觉和嗅觉观测,每周观测一次。

同时,可以配备便携式水质监测仪器现场测定水质参数,如风速、风徐恒省等:太湖蓝藻水华预警监测技术体系的探讨63向、水文条件、水温、透明度、pH、溶解氧、蓝绿藻密度和叶绿素(在线蓝绿藻和叶绿素分析仪)。

对出现异常的水样还需要采集水样,带回实验室进一步分析。

214实验室分析技术(1)藻群落结构监测:太湖地区水华暴发后主要是微囊藻成为了优势种,而水华暴发前是隐藻等其它藻类为优势种,从藻类优势种所占的比例、叶绿素a和藻类总数量能进行蓝藻水华暴发预警。

水体中产生异味的因素很多,从生物方面来说,其中有产生异味的藻类现在已知大约50余种。

异味藻中不同的种类产生异味的强度也不同,如微囊藻、颤藻等蓝藻的异味较大,而隐藻等其它异味藻的异味一般较弱。

所以主要以监测蓝藻门的异味藻为重点预警藻类。

(2)藻毒素的监测:水源水中的藻毒素有多种,从其毒性上可分为肝毒素、神经毒素和内毒素等。

这些毒素都是由一些藻类产生的。

在这些产生毒素的藻类中最常见最普遍的是蓝藻门的铜绿微囊藻。

它既有霉腐味又产生损害肝脏的微囊藻毒素,所以对该藻的监测预警是非常必要的[4]。

现在国际组织和我国的饮用水标准中已经明确规定了该毒素的安全限值不得超过1L g P L[5]。

因此,可以藻毒素临界点为预警值。

(3)计算机模拟:大量实地监测数据能很好地表征水体蓝藻的特征,但是要更准确地预测蓝藻水华暴发的过程,还需要通过大量水质模型的运算和推测。