富营养水体过饱和溶解氧逸出分析研究

2020-12-31蒋遥安唐志明杨韵波

广州化工 2020年24期

蒋遥安，唐志明，杨韵波

(力合科技(湖南)股份有限公司，湖南长沙 410205)

溶解氧(DO)是反映水体水质和生态状况最基本的参数之一，它涉及到水体众多物理、化学和生物生态过程，如大气复氧、有机物降解、硝化反应、光合作用、呼吸作用等。DO对鱼类等水体生物的生命活动也至关重要，当水体DO浓度低于2 mg/L的时间超过数个小时，绝大部分鱼类都无法存活；相反，水体DO浓度过饱和也会对鱼类产生危害，如出现气泡病等[1-2]。因此，在中小型湖泊、水库等水体，保持恰当的DO浓度范围对保证水体生态稳定是非常重要的。但是，这类水体常处于富营养状态，夏季浮游藻类大量繁殖，从而造成晴朗白天光合作用强烈，DO出现过饱和，而夜晚呼吸作用强烈又极易产生缺氧状况，形成DO在24 h内剧烈波动，对水体众多生态过程产生显著影响。

1 实验目的

地表水水质自动监测站在溶解氧监测过程中，存在取水点溶解氧高，水箱溶解氧测试偏低等现象，经过现场曝气未能解决，为摸清产生此现象原因，特设计此实验。

2 实验背景

2019年5月，在水质自动监测站现场使用便携仪溶解氧和溶解氧在线仪表开展两者比对测试，原位监测、水箱测试以及取样监测比对结果如表1所示。

表1 溶解氧原位、水箱和取样监测结果比对

初步分析原因为判断为自吸泵影响(系统集成)，5月15日现场比对便携式仪表、在线监测设备监测结果，最高11.75 mg/L，最低9.938 mg/L。查询现场五参数原始记录得知温度21.8 ℃，查询饱和溶解氧表，显示该温度对应饱和溶解氧8.74 mg/L。该水体溶解氧过饱和，可能是过饱和状况下导致比对误差较大。

为了验证这一疑问，技术人员于5月15日当晚特选择溶解氧未达到饱和状态下再次进行验证实验，此次比对结果均合格；但水箱内监测结果略低于原位监测结果。结果如表2所示。

表2 溶解氧便携式仪器、在线仪器监测结果比对

3 数据分析及讨论

3.1 实验周期内pH与DO的相关性分析

pH在水体中主要受CO2含量的影响。但是CO2的含量受水体中的溶解性离子、微生物种类以及数量、水温等多种因素的影响。和DO一样，在富营养水体中CO2的含量也是主要受生物过程的控制，所以pH与DO应该具有一定的相关性[3-4]。实验期间，水体的DO值和pH值的变化趋势较接近，都是先增加到一定值后开始减小。藻类的光合作用引起的DO变化，必然会导致pH值的变化，并且随着DO的增大，pH也不断升高。当晚上藻类的光合作用受到限制，光合产氧量开始降低。

3.2 DO在实验周期内的24 h数据分析

夏季晴朗日验证水体不同时刻DO浓度及对应水温下饱和DO浓度如图1所示。从图1可以看出，在上午06:00-18:00溶解氧处于上升状态，共上升了24.05 mg/L，06:00为3.98 mg/L、18:00为28.03 mg/L；但到18:00之后开始下降，表明在06:00-18:00间DO的合成大于消耗，而18:00之后DO的消耗大于合成。第二天06:00为3.97 mg/L，这种消耗可能是水体生物呼吸引起、水体扩散引起、也可能是过饱和逸出引起。在一个24 h周期内，增氧与消耗的溶解氧浓度基本一致，均为24 mg/L左右。同时在上午10:00至晚上02:00之间溶解氧浓度处于超饱和状态，其余时间段处于未饱和状态。

图1 实验期间溶解氧24 h数据变化趋势

4 实验部分

选取北京某站点藻类密度较高的典型断面作为监测对象，分别监测未饱和状态下溶解氧以及过饱和状态溶解氧进行区域分析水质采样和分析检测。从上午6:00开始至下午18:00结束，每30 s检测现场水质指标1次，现场水质指标包括DO、温度。采用2套德国WTW便携式五参数仪表(荧光法)以及1台朗石便携式五参数(覆膜法)同时进行测定，一并进行横向比较，确保数据准确性。