河流水體富營養化與溶解氧的晝夜變化特點研究

王朝霞

（遼寧省生態環境監測中心，遼寧沈陽 110161）

1 引言

水體富營養化［1］是指大量的氮元素、磷元素等營養物質進入流速緩慢、更新周期長的水體，在光照、溫度和其他環境條件適宜的情況下，水中藻類等浮游生物大量地生長繁殖，而后引起異養微生物旺盛代謝活動，耗盡了水體中的溶解氧，水質變差，導致其他水生生物死亡，破壞水體生態平衡的現象。工農業的迅速發展，導致工業污水、生活污水、農業灌溉污水等排放到河流中，使水體呈富營養化狀態。河道水體富營養化不僅破壞了河道自然的生態平衡，而且散發臭味，嚴重影響水質的使用功能。富營養化已經造成了很多有害的影響，如水質惡化、降低水體的透明度、向水體釋放有毒物質、影響供水水質并增加制水成本等。溶解氧是水生生物生理代謝的限制因子之一，其高低可表征水生生物生長狀況和水體污染程度，直接或間接影響水體生態系統。在藻類豐富的水體中，溶解氧濃度因植物光合作用及水生生物呼吸作用而呈現一定周期性變化［2］。本文通過典型河流監測點位連續6 d 的溶解氧監測數據，分析富營養化河流溶解氧的晝夜變化特點。

2 研究與分析［3］

2.1 研究區域概況

太子河是遼河流域重要的干流河，流經本溪市、遼陽市和鞍山市，全長464 km，主要支流有細河、湯河、北沙河、柳壕河、運糧河等。本研究選取的點位位于遼陽市境內的太子河重要支流湯河上，該點位可用于控制湯河入太子河的水質，對湯河上的污染源有重要的監控作用。該點位上游約30 km 是湯河水庫，來水水質很好。但當地為了建設濕地公園，在下游河道內設了多處攔河板閘，造成生態水流量少，流速緩慢，水生植物大量繁殖，尤其是在夏秋季節，隨著氣溫的升高，水溫也隨之不斷升高，對水體的富營養化有顯著驅動作用［4］。本研究選取的點位即位于其中一個板閘附近。

2.2 監測數據分析

溫度是影響藻類增殖的重要因素，適宜、穩定的溫度是水體富營養化的必要條件［5］，水溫升高直接導致了藻類數量的增長。7 月是遼寧一年中溫度比較高的月份，白天氣溫在25 ℃以上，晝夜溫差降低，適合藻類繁殖。2019 年7 月26—31 日對該點位進行為期6 d 連續24 h 的溶解氧監測，1 h 監測1 次，結果見圖1。

圖1 2019 年7 月26—31 日溶解氧監測結果

通過圖1 可以看出，水體中溶解氧濃度每天9：00左右開始逐漸上升，16：00 左右出現一個極高值，隨后溶解氧濃度逐漸降低，至4：00 左右出現極低值，呈現明顯的晝夜性變化特點［6］。

根據以上變化特點分析，河流水量較小，流速緩慢，氣溫升高引發的河水溫度升高，這些外部條件都給河道中的水生植物的生長提供了便利。河道中水生植物大量繁殖，水體富營養化，水生植物呼吸作用及光合作用明顯。水生植物的光合作用是水生植物在可見光的照射下，將二氧化碳和水轉化成有機物，并釋放出氧氣的過程。而呼吸作用則恰好相反，是水生植物通過吸收氧氣，將有機物轉化成水和二氧化碳的過程。白天隨著光照的增強、溫度的升高，水生植物光合作用不斷增強，9：00 左右水生植物光合作用的產氧速率逐漸超過呼吸作用的耗氧速率，并且隨著光照的持續加強和水溫的持續升高，光合作用越來越強，產氧速率也越來越高，最終在16：00 左右出現一個溶解氧極高值。之后，因光照的減弱和水溫的降低，光合作用逐漸減弱，產氧速率降低，溶解氧也越來越低，在4：00 左右出現了一天中的極低值。這便是富營養化河流溶解氧的晝夜變化特點。

3 結論

在水體富營養化的河流中，隨著光照的變化，水體中的溶解氧也會不斷地變化。白天隨著光照的增強，光合作用加強，水生植物光合作用的產氧速率超過呼吸作用的耗氧速率，水體中的溶解氧會不斷升高，最終會出現一個極高值。隨后光合作用不斷減弱，產氧速率也逐漸降低，水體中的溶解氧濃度越來越低，最終出現一個極低值，呈現出明顯的晝夜性變化特點。