北京市城区地表水体富营养化关键影响因素及研究

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1、－１１３０・中国环境科学学会学术年会优秀论文集（２００８）北京市城区地表水体富营养化关键影响因素研究刘波崔莉凤（北京工商大学北京１０００３７）摘要本实验在实验室的培养条件下，以北京市城区地表水体为研究对象，通过对富营养化藻类生长和繁殖影响最大的水温、光照、总氮和总磷四个因素进行分析，发现无论以藻类最大现存量，还是以最大比增长率为结果，四个因素影响程度大小依次都是水温＞光照＞总磷＞总氮，并且与粗糙集理论计算的结论是相符合的。关键词富营养化关键影响因素正交实验粗糙集水是基础性的自然资源，是国民经济和社会可持续发展的重要保证…。首都北京是湖泊较多的大城市之一，城区

2、河湖具有供水、防洪和环境生态三种功能，同时也是北京面向国内外的窗口、是实现“绿色奥运”的重要组成部分¨Ｊ。近年来，随着城市经济和人口的发展，水质明显恶化，水华频频，水环境问题日益突出，富营养化逐渐成为北京的‘‘水害”之一ＨＪ。今年５月，太湖蓝藻提前暴发，给周边１００多万居民的生活带来了严重影响，水华问题受到了中央的高度重视。北京市水务部门和各大高校都开始对北京城区水体水华问题加紧研究。影响水体富营养化的因素很多，包括物理因素、化学因素、气候因素、生物因素等等，每个因素都不同程度地影响着藻类生长。在整个藻类生长体系中，究竟哪个因素是关键因素，对藻类生长起决定性作用

3、至今还未进行深入的研究。但是关键因素的确定对于水体富营养化与“水华”暴发机理的研究和“水华”的治理都有重要意义，特别是对于“水华“预警模型的建立有重要作用，可以通过对关键作用因素的监测来预测“水华”的暴发。本实验以北京城区地表水体的藻类为研究对象，通过对藻类生长和繁殖影响最大的水温、光照、总氮和总磷四个因素进行分析，通过正交实验来研究它们在整个藻类生长和繁殖的过程中的影响程度的大小，并且与粗糙集理论分析的结果进行对比，从而找到影响藻类生长的关键作用因素。一、实验设计与方法（一）藻种的预培养和保存实验用水样取自北京市玉渊潭，水样取回后，进行总氮、总磷含量测定。经预

4、处理后，将水样放人光照培养箱培养，温度２０℃，光照强度６０００Ｉｘ，光暗比为１２ｈ：１２ｈ，控制氮磷分别为：１．４４５ｍｇ／Ｌ、０．２ｍｇ／Ｌ。通过显微镜每日观察藻类生长状况，同时镜检藻细胞密度，当藻细胞密度达到１０６ｅｅｌ＿ｌ／Ｌ时，便可作为实验用藻种液（每组实验用藻均取自该水样）。（二）实验因素及水平的选择．本实验在因素选取上选择了在各种文献中都提及并普遍认为是影响藻类生长和繁殖的最重要的温度、光照、总氮和总磷四个影响因素，在各因素的水平选择上，是根据北京市城市河湖水系近几年的水质数值来选取的一组四因素三水平ｋ（３４）的实验，如下表：表１正交实验因素水平表

5、序号ｌ光照强度／Ｉｘ６０００水体温度／＂Ｃ２０ＩＮ／（ｍｇ／Ｌ）Ｏ．５ｒ兀）／（ｍｇ／Ｌ）Ｏ．０５第三章城市生态环境保护与可持续发展・１１３ｌｔ序号２３光照强度／Ｉｘ１２０００１８０００水体温度／℃２８３５ＴＮ／（ｍｇ／Ｌ）２４Ⅱ）／（ｍｓ／Ｌ）ｏ．１０．２（三）正交实验各组条件选择按照正交表因素水平表Ｌ９（３４）的９个实验方案进行实验。表２正交实验各组条件表序号ｌ２３光强／Ｌｘ６０００６０００６０００温度／＇１２２０２８３５ＴＮ／（ｍｓ／Ｌ）０．５２４．１１）／（ｍｇ／Ｌ）Ｏ．０５０．２Ｏ．１，４１２０００２０２Ｏ．１●５６

6、１２０００１２０００２８３５４０．５Ｏ．０５０．２‘７８９１８０００１８０００１８０００２０２８３５４Ｏ．５２Ｏ．２０．１Ｏ．０５（四）正交实验方法及具体步骤本实验选用Ｍ１１培养基配置一系列氮、磷浓度梯度的培养液（Ｍ１１培养基成分见表３）。通过控制培养基中的’ＮａＮＯ，浓度来控制水体中氮的浓度，通过控制Ｋ：ＨＰ０４的浓度来控制水体中磷的浓度。按要求达到的藻细胞初始密度（１０５ｃｅｌｌ／Ｌ），通过计算取一定体积的经过预培养的藻种液于３５００转／ｍｉｎ下离心５分钟去掉上清液，用无菌水反复冲洗数次以去除表面吸附的氮、磷元素，再离心一次，去掉上清液，重复

7、三次。然后将处理后的藻种转入配好的培养液中，再放入光照培养箱培养。按正交实验表控制各组实验条件，光暗比为１２ｈ：１２ｈ进行培养，每日定量补充无菌二次水。每目定时测定叶绿素ａ的浓度２次。实验中叶绿素ａ浓度采用美国ＹＳＩ公司的ＹＳｌ６６００多功能水质在线测定仪进行测定。二、实验结果与分析（一）正交实验各组实验结果数据汇总以藻类最大现存量（用叶绿素ａ表示，单位斗ｇ／Ｌ）和藻类最大日增长率（斗ｇ／（Ｌ・ｄ））为实验结果的正交实验数据如下表：表３正交实验结果数据汇总光照温度氮磷氮磷比（摩尔比）天数实验结果／【ｃｈｌａ／（彬Ｌ）］实验结影［∥（Ｌ・ｄ）］第１组

8、第２组６０００６０００