太湖水源地pH变化与水生生物生长的关系

王晋虎 盖园春 古向前

摘要：太湖苏州水域集中式饮用水水源地pH指标在Ⅲ类水标准线值附近波动，成为水源地水质全面稳定提标的制约因素之一。为进一步确保太湖水源地水质安全，提升水源地水质，对出现pH值波动现象比较突出的“金墅港”水源地pH值季节变化规律，pH值变化规律与水生生物生长的关系进行分析，探究太湖水生生物种群及生物量的控制方案。通过分析，金墅港pH值与藻密度呈现显著相关关系，金墅港水源地pH值随藻类生长旺盛而升高，pH值偏高的应对办法主要是科学管护水生植物与藻类。

关键词：太湖水源地;pH;藻密度

中图分类号：X832 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）12-0-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.12.075

The relationship between pH change of Taihu and growth of aquatic plant

Wang Jinhu，Gai Yuanchun，Gu Xiangqian

（Research Institute for Environmental Innovation （Suzhou），Tsinghua，Suzhou Jiangsu 215000，China）

Abstract：The pH fluctuations of suzhou Taihu centralized drinking water source become one of the restricting factors of water quality stablization . In order to ensure the water quality and safety of Taihu drinking water source and improve the water quality of drinking water， the seasonal change of the pH value of the “Jinshu Port” water source and the relationship between the change of pH value with the growth of aquatic plant were analyzed to explore the control scheme of the aquatic plant population and biomass in Taihu.According to the analysis， there was a significant correlation between the pH value of Jinshu Port and the density of algae.The pH value of the water source of Jinshu Port increased with the vigorous growth of algae. The measures for controlling high pH value were management of aquatic plants and algae.

Key words：Taihu water source area;pH;Algal density

1 引言

饮用水水源地是居民饮水的源头，做好饮用水水源地安全保护和管理工作，既直接关系到居民日常生活基本需求，也关系到社会和谐稳定大局。太湖苏州水域共有集中式饮用水水源地6个， 2019年一季度，上述6个水源地总体水质达到国家Ⅲ类水质目标，属安全饮用水质。其中，部分指标如pH值在Ⅲ类水标准线值附近波动，成为水源地水质全面稳定提标的制约因素之一[1]。为进一步确保太湖水源地水质安全，提升水源地水质，对出现pH值波动情况的水源地进行调查和研究。在研究中，主要选取pH值波动现象比较突出的“金墅港”水源地[2]，调阅2017年10月1日～2018年9月30日水质的相关数据，对pH值季节变化规律，pH值变化规律与水生生物生长的关系进行分析，探究太湖水生生物种群及生物量的控制方案，以达到对太湖水pH值调控的效果。

2 太湖水源地水质主要指标变化规律

太湖金墅港水源地多次出现pH值超标现象，为探究与pH值相关的水质指标，调阅 2017年10月1日～2018年9月30日（依次经历秋、冬、春、夏四个季节）的水质监测数据，对水源地的各指标数据进行相关性分析。

从上表相关性分析可知，金墅港水源地pH值与溶解氧、藻密度之间的相关性比较显著[3]。结合现有数据，选取pH值和藻密度两项水质指标进行每天逐时变化和季节变化分析，水质数据为间隔4h。

pH值与藻密度之间的变化规律：根据pH值日变化情况，金墅港水源地每日pH最高值大约出现在20点，取每日20点pH值数据，进行季节规律分析。通过分析，金墅港水源地2018年首次pH值超过9出现在2月22日，2018年最后一次pH值超过9出现在2月27日，共历时6天。总体来看，金墅港pH值在2月较高，11月最低。根据pH值出现的最高值的时间，对每日20点藻密度数据同步进行分析，由分析可见，金墅港水源地pH值与藻密度相关性较强（图1），金墅港藻密度范围为75万个/L～2 247万个/L，整体趋势不明显，11月至次年2月藻密度较高，在4月、5月和8月出现藻密度较高现象，其余月较低。

3 pH季节变化规律与水生生物生长之间的关系

水生植物和藻类生长旺盛，进行光合作用，大量消耗水体中CO2的量，导致溶解性无机碳减少，是pH值升高的主要原因[4]。根据中国科学院南京地理与湖泊研究所2002年～2005年进行的调查及相关研究，金墅港水源地水生植物較多[4]，共7种，分别为：马来眼子菜、篦齿眼子菜、穗花狐尾藻、金鱼藻、菹草、苦草和荇菜。根据2018年8月对水源地的现场勘查，从水域的实际情况，对金墅港水源地藻类和各类水草生长茂盛程度进行评价（分为：大量、适量、少量、未出现）[5]，结果见表2，分析可见，金墅港水中藻类较多，水源地水草较少，因此藻类生长为pH升高主要影响因素。

4 pH值偏高应对办法

以打捞为主的清除蓝藻是治理太湖的长期措施。除应对供水危机，确保水源地安全外，打捞还能减小藻类生长对水体pH值的影响。同时，恢复健康水生态环境也是抑制藻类生长的措施之一。金墅港水源地，水生植物数量少，藻密度高，水生态环境较差，富营养化程度相对较高。因此，正确打捞藻类是预防金墅港水源地pH值偏高并恢复水生态环境的解决办法。由相关文献查得[6]，藻类生长速率为1.628×10-11mmol O2/h.个藻细胞。根据金墅港水源地和庙港水源地pH值年度变化情况，pH值首次高于8.5至首次高于9最短历时为6天，因此，设置pH预警值为8.5，打捞时间为6天。得到以下计算结果（见表3），为防止pH值达到9，在pH达到8.5时，金墅港水源地应保持藻密度低于1 707万个/L。

5 结论与建议

5.1 结论

（1）金墅港水源地pH值在2月较高，11月最低，每日pH最高值大约出现在20点，金墅港pH值从首次高于8.5至首次高于9历时6天;金墅港pH值与藻密度呈现显著相关关系;（2）金墅港水源地pH值随藻类生长旺盛而升高，pH值偏高的应对办法主要是科学管护水生植物与藻类。

5.2 建议

为保持pH值不超过9，针对金墅港水源地pH偏高成因，提出以下建议：（1）设置金墅港水源地的pH预警值为8.5，金墅港水源地的打捞时间为6天;在pH达到8.5时，金墅港水源地应保持藻密度低于1 707万个/L;（2）水生植物对于创建良好的水生态系统很重要，而良好的水生态环境则是保持水体美观和供水安全的基础。因此，在水草科学管护时，应综合、平衡地考虑其生态作用，合理适量地进行管护。对于金墅港水生植物较少、藻密度较高的水源地，应尽量保证水生植物自然生长，发挥其对藻类的抑制作用，营造健康的水生态环境[7]。

参考文献

[1]陈凤玉，周宏伟.太湖流域饮用水水源地安全状况及其保护对策[J].水利发展研究.2015（6）：22-26.

[2]张雪，周洵，李琴，等.太湖原水pH值季节性变化规律及突变成因探索[J].供水技术.2015，9（5）： 13-17.

[3]陈小华，李小平，程曦，等.太湖流域典型中小型湖泊富营养化演变分析（1991～2010年）[J].湖泊科学，2013，25（6）：846-853.

[4]袁元，钟鸿雁.水生植物对水体pH值影响的原因探究[J].江西化工，2008（2）：62-64.

[5]谢洪民，李启升，刘帅领.环太湖地区河道和湖泊沿岸带水生植物多样性现状调查[J].湖泊科学，2020，32（3）：735-744.

[6]杨华.巢湖和太湖微囊藻毒素的生态学研究[D].武汉：中国科学院研究生院（水生生物研究所），2006.

[7]张晓姣，朱金格，刘鑫.浅水湖泊沉水植物调控技术研究进展[J].净水技术，2018，37（12）：46-51.

收稿日期：2020-10-17

作者簡介：王晋虎（1984-），男，工程师，研究方向为流域水环境治理。