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常规水质指标变化规律及消落带藻华形成机制研究

时间:2023-11-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:具体分析表明,蓄水期期间嘉陵江水体pH值呈现持续下降趋势,并在2014年1月24日出现最低值7.61,而后小幅上升,整个蓄水期期间pH均值为;消落期期间水体pH先上升后下降,并在2014年3月26日出现全年最高值8.29,消落期期间水体pH均值为;汛期期间水体pH呈现缓慢上升趋势,并始终保持在较高水平,期间pH均值为。

常规水质指标变化规律及消落带藻华形成机制研究

图2.7 不同采样点水温变化情况(a)及对比情况(b)

如图2.7(a)所示,嘉陵江长江全年水温变化范围分别为9.85~29.9 °C和10.2~28.8 °C,平均值分别为(18.133±5.772)°C和(18.104±5.219)°C。对嘉陵江和长江流速数据进行ANOVA检验(n=28,P<0.05),结果表明:嘉陵江和长江流速之间并无显著性差异,如图2.7(b)所示。嘉陵江主城段及长江主城段所处地域接近、环境气温相似,同时气温又是水体温度的主要影响因素,因此二者的水温也十分接近[114]。在蓄水期期间,嘉陵江水体温度呈现持续下降的趋势,并于1月10日取得最低值9.85 °C,平均值为(15.34±4.66)°C;消落期期间水温持续上升,平均值为(16.35±3.70)°C;汛期期间水温经历了先升后降的变化过程,最高温度为29.9 °C(2014年8月15日),平均值为(26.35±2.24)°C。另一方面,由于城区温度较高,且受到温度较高水体的汇入等城市热源的影响[116],从上游至下游嘉陵江水体温度呈现出小幅上升趋势[见图2.7(b)]。

如图2.8(a)所示,嘉陵江及长江全年水体溶解氧变化范围分别为6.66~10.11 mg/L和7.24~10.24 mg/L,平均值分别为(8.07±1.18)mg/L和(8.45±0.95)mg/L。对嘉陵江和长江溶解氧数据进行ANOVA检验(n=28,P<0.05),结果表明:嘉陵江和长江水体溶解氧之间并无显著性差异,如图2.8(b)所示。由于水中气体的溶解度会随着温度的升高而降低[117],因此水体溶解氧的主要影响因素为水温,其含量变化特征与其他气体一致,会随着水温的升高而降低。由于主城区嘉陵江与长江水温无显著差别,因此二者的水体溶解氧含量也十分接近。由于夏季水温高,因此溶解氧含量较低,而冬季水温低使得溶解氧含量较高。进一步分析表明,在蓄水期期间水体溶解氧呈现持续上升的趋势,并于2月7日取得最大值为10.11 mg/L,蓄水期溶解氧平均值为(8.28±1.26)mg/L;消落期期间溶解氧随水温升高而持续下降,平均值为(8.41±1.08)mg/L;汛期期间水体溶解氧先降至最低水平6.66 mg/L(2014年8月15日),而后缓慢回升,期间平均值为(7.02±0.27)mg/L。另一方面,由于从磁器口至朝天门段水温的不断上升,溶解氧相应地呈现出一定程度的下降趋势[见图2.8(b)]。

如图2.9(a)所示,嘉陵江及长江全年水体pH值变化范围分别为7.61~8.29和7.56~8.25,平均值分别为(7.96±0.18)和(8.00±0.18)。对嘉陵江和长江pH数据进行ANOVA检验(n=28,P<0.05)得出:嘉陵江和长江水体pH值之间并无显著性差异,如图2.9(b)所示。天然水体pH的影响因素较多,温度、水体污染物及水生生物等均会对pH产生一定影响,而其主要影响因素仍然是不同流域内的地理地质情况;在风化、淋溶等作用下,该流域内典型物质将随水体大量进入河流和湖泊,而这类物质决定了河流湖泊pH的基值范围[118]。嘉陵江与长江主城段流域内地质成分较为相似,因此其pH值也无显著性差异。在多个因子的影响下,嘉陵江与长江水体pH值呈现出相似的变化。具体分析表明,蓄水期期间嘉陵江水体pH值呈现持续下降趋势,并在2014年1月24日出现最低值7.61,而后小幅上升,整个蓄水期期间pH均值为(7.77±0.11);消落期期间水体pH先上升后下降,并在2014年3月26日出现全年最高值8.29,消落期期间水体pH均值为(8.06±0.12);汛期期间水体pH呈现缓慢上升趋势,并始终保持在较高水平,期间pH均值为(8.08±0.06)。可以发现嘉陵江和长江主城段的水体均为弱碱性。另一方面,由于城市面源及点源污染的汇入,嘉陵江自磁器口至朝天门段水体pH值呈现小幅下降[119][见图2.9(b)]。

图2.8 不同采样点溶解氧变化情况(a)及对比情况(b)

图2.9 不同采样点pH变化情况(a)及对比情况(b)

如图2.10(a)所示,嘉陵江及长江全年水体透明度变化范围分别为0.60~1.50 m和0.30~1.20 m,平均值分别为(1.21±0.24)m和(0.77±0.29)m。对嘉陵江和长江SD数据进行Kruskal-wallis检验(n=28,P<0.05),发现嘉陵江和长江水体SD存在显著性差异,如图2.10(b)所示。水体透明度的影响因素很多,包括流速、外源污染及水生生物等均会起到一定作用[120]。结合流速以及透明度的变化趋势,可以发现在嘉陵江及长江主城段中,透明度主要受到流速的影响,高流速带来的泥沙会使得透明度显著下降。因此,长江的透明度要明显低于嘉陵江水体透明度。同时二者均呈现冬季透明度高、夏季透明度低的特点。进一步分析表明,在蓄水期期间水体透明度呈现先上升后下降的趋势,平均透明度为(1.35±0.08)m,总体保持较高水平;消落期期间水体透明度波动剧烈,并在2014年4月24日出现最大值1.50 m,平均透明度为(1.22±0.16)m;汛期期间透明度先降至最低值0.60 m(2014年6月27日),之后缓慢回升,平均透明度为(0.98±0.18)m。此外,从磁器口至化龙桥段透明度出现了一定程度下降,而从化龙桥至朝天门段透明度逐渐上升,可以推断出除流速外污染物等也是影响透明度的重要因素之一[见图2.10(b)]。(www.xing528.com)

图2.10 不同采样点SD变化情况(a)及对比情况(b)

如图2.11(a)所示,嘉陵江及长江全年水体高锰酸盐指数变化范围分别为2.16~6.30 mg/L和1.63~5.84 mg/L,平均值分别为(3.67±1.21)mg/L和(3.04±1.22)mg/L。对嘉陵江和长江CODMn数据进行ANOVA检验(n=28,P<0.05),发现嘉陵江和长江水体CODMn无显著性差异,如图2.11(b)所示。水体高锰酸盐指数在一定程度上代表水体污染的严重程度,其主要来源包括点源污染及面源污染两个方面。嘉陵江主城段水体CODMn呈现冬季低夏季高的特点,而夏季的降雨要显著高于冬季,由于面源污染与降雨存在一定的正相关性[121],因此嘉陵江主城段水体中的CODMn主要受面源污染的影响,而水体的点源污染在一年中的变化幅度相对较小。具体来看:在蓄水期期间,CODMn呈现先下降后上升的特点,在2014年11月15日取得最低值2.16 mg/L,蓄水期平均值为(2.95±0.70)mg/L;消落期期间水体CODMn波动幅度较大,平均值为(3.37±0.56)mg/L;汛期期间水体CODMn整体维持在较高水平,平均值为(5.50±0.47)mg/L,最高值为6.30 mg/L(2014年7月18日)。此外,嘉陵江从磁器口至朝天门水体CODMn呈现逐步下降趋势,这可能与水体的自净及部分污染物的沉降存在一定关系[见图2.11(b)]。

图2.11 不同采样点CODMn变化情况(a)及对比情况(b)

如图2.12(a)所示,嘉陵江及长江全年Chla含量变化范围分别为1.25~13.40 mg/L和0.52~4.75 mg/L,平均值分别为(4.39±3.19)mg/L和(2.15±1.12)mg/L。对嘉陵江和长江Chla 含量数据进行独立样本Kruskal-Wallis检验(n=28,P<0.05),发现嘉陵江和长江水体Chla含量具有显著性差异,如图2.12(b)所示。由于Chla含量高低可代表水体浮游植物生物量的大小[122],故可从图中得知:春季嘉陵江水体中浮游植物呈现出爆发性增长的特点,同时长江中的浮游植物也出现了大幅增长。按不同阶段划分,蓄水期期间嘉陵江水体Chla含量保持在一个较低水平,平均值为(2.01±0.46)mg/L,且在1月10日有最低值1.25 mg/L;消落期期间出现Chla含量出现大幅波动,在3月26日出现波峰并有最高值13.40 mg/L,消落期平均值为(7.07±3.09)mg/L;汛期期间嘉陵江Chla含量较消落期出现大幅回落,平均值为(3.01±0.86)mg/L。从横向点位对比来看,磁器口Chla含量最高,化龙桥点位Chla含量最低,从化龙桥至朝天门Chla含量呈逐步上升趋势,这也在一定程度上反映了不同点位的富营养化情况[见图2.12(b)]。

图2.12 不同采样点叶绿素a变化情况(a)及对比情况(b)

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