湖庫(kù)溫躍層溶解氧最小值的形成原因、衍生的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)及控制研究進(jìn)展*

文 剛，王 碩，曹瑞華，溫成成，楊 勐，黃廷林

(1：西安建筑科技大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院，西北水資源與環(huán)境生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710055) (2：西安建筑科技大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院，陜西省環(huán)境工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710055)

湖泊、水庫(kù)已成為城市的主要供水水源[1-2]，其水質(zhì)直接影響飲用水水質(zhì)的好壞. 深水湖庫(kù)在夏秋季存在明顯的熱力分層，一般可分為3個(gè)水層(圖 1)：變溫層(epilimnion)、溫躍層(metalimnion)和滯溫層(hypolimnion)[3]. 溫躍層的特征在于溫度、生物量、微生物活性以及氣體等的傳輸速率都具有非常強(qiáng)烈的梯度[4]. 水體的垂向分層對(duì)光照、溶解氧(DO)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和微生物有著重要影響[5-7]，同時(shí)也會(huì)改變浮游植物和浮游動(dòng)物的垂直分布和遷移以及浮游動(dòng)物和魚類等高等生物的攝食行為[6,8-10].

隨著水體富營(yíng)養(yǎng)化加劇和全球氣候變暖，許多湖庫(kù)夏秋季發(fā)生明顯的藻類水華[11-12]. 深水湖庫(kù)改變了原有水體流態(tài)及夏秋季較高的溫度、光照和充足的營(yíng)養(yǎng)鹽為藻類暴發(fā)提供了有利條件，尤其在分層型水源地水庫(kù)，藻類暴發(fā)已成為普遍現(xiàn)象和共性難題[13-14].

多數(shù)深水湖庫(kù)在夏秋季均會(huì)同時(shí)存在熱分層和藻類暴發(fā)的問題，這可能誘發(fā)湖庫(kù)出現(xiàn)另一個(gè)新問題：形成溫躍層溶解氧最小值(metalimnetic oxygen minimum，MOM)[4,15]，如圖 1所示. 早在1960年，Shapiro[16]的早期工作確定了可能導(dǎo)致MOM形成的3個(gè)因素：(1)低DO濃度水體的流入；(2)水體中原位生化過程，包括有機(jī)質(zhì)的降解和生物的呼吸作用，其中橈足類的呼吸作用是華盛頓湖溫躍層氧耗竭的主要驅(qū)動(dòng)力；(3)溫躍層邊壁沉積物消耗DO. 1998年Effler等[17]提出水庫(kù)MOM的形成原因：(1)溫躍層生物的呼吸作用和因衰亡而沉降的有機(jī)質(zhì)降解耗氧；……