河流水体富营养化与溶解氧的昼夜变化特点研究

王朝霞

（辽宁省生态环境监测中心，辽宁沈阳 110161）

1 引言

水体富营养化［1］是指大量的氮元素、磷元素等营养物质进入流速缓慢、更新周期长的水体，在光照、温度和其他环境条件适宜的情况下，水中藻类等浮游生物大量地生长繁殖，而后引起异养微生物旺盛代谢活动，耗尽了水体中的溶解氧，水质变差，导致其他水生生物死亡，破坏水体生态平衡的现象。工农业的迅速发展，导致工业污水、生活污水、农业灌溉污水等排放到河流中，使水体呈富营养化状态。河道水体富营养化不仅破坏了河道自然的生态平衡，而且散发臭味，严重影响水质的使用功能。富营养化已经造成了很多有害的影响，如水质恶化、降低水体的透明度、向水体释放有毒物质、影响供水水质并增加制水成本等。溶解氧是水生生物生理代谢的限制因子之一，其高低可表征水生生物生长状况和水体污染程度，直接或间接影响水体生态系统。在藻类丰富的水体中，溶解氧浓度因植物光合作用及水生生物呼吸作用而呈现一定周期性变化［2］。本文通过典型河流监测点位连续6 d 的溶解氧监测数据，分析富营养化河流溶解氧的昼夜变化特点。

2 研究与分析［3］

2.1 研究区域概况

太子河是辽河流域重要的干流河，流经本溪市、辽阳市和鞍山市，全长464 km，主要支流有细河、汤河、北沙河、柳壕河、运粮河等。本研究选取的点位位于辽阳市境内的太子河重要支流汤河上，该点位可用于控制汤河入太子河的水质，对汤河上的污染源有重要的监控作用。该点位上游约30 km 是汤河水库，来水水质很好。但当地为了建设湿地公园，在下游河道内设了多处拦河板闸，造成生态水流量少，流速缓慢，水生植物大量繁殖，尤其是在夏秋季节，随着气温的升高，水温也随之不断升高，对水体的富营养化有显著驱动作用［4］。本研究选取的点位即位于其中一个板闸附近。

2.2 监测数据分析

温度是影响藻类增殖的重要因素，适宜、稳定的温度是水体富营养化的必要条件［5］，水温升高直接导致了藻类数量的增长。7 月是辽宁一年中温度比较高的月份，白天气温在25 ℃以上，昼夜温差降低，适合藻类繁殖。2019 年7 月26—31 日对该点位进行为期6 d 连续24 h 的溶解氧监测，1 h 监测1 次，结果见图1。

图1 2019 年7 月26—31 日溶解氧监测结果

通过图1 可以看出，水体中溶解氧浓度每天9：00左右开始逐渐上升，16：00 左右出现一个极高值，随后溶解氧浓度逐渐降低，至4：00 左右出现极低值，呈现明显的昼夜性变化特点［6］。

根据以上变化特点分析，河流水量较小，流速缓慢，气温升高引发的河水温度升高，这些外部条件都给河道中的水生植物的生长提供了便利。河道中水生植物大量繁殖，水体富营养化，水生植物呼吸作用及光合作用明显。水生植物的光合作用是水生植物在可见光的照射下，将二氧化碳和水转化成有机物，并释放出氧气的过程。而呼吸作用则恰好相反，是水生植物通过吸收氧气，将有机物转化成水和二氧化碳的过程。白天随着光照的增强、温度的升高，水生植物光合作用不断增强，9：00 左右水生植物光合作用的产氧速率逐渐超过呼吸作用的耗氧速率，并且随着光照的持续加强和水温的持续升高，光合作用越来越强，产氧速率也越来越高，最终在16：00 左右出现一个溶解氧极高值。之后，因光照的减弱和水温的降低，光合作用逐渐减弱，产氧速率降低，溶解氧也越来越低，在4：00 左右出现了一天中的极低值。这便是富营养化河流溶解氧的昼夜变化特点。

3 结论

在水体富营养化的河流中，随着光照的变化，水体中的溶解氧也会不断地变化。白天随着光照的增强，光合作用加强，水生植物光合作用的产氧速率超过呼吸作用的耗氧速率，水体中的溶解氧会不断升高，最终会出现一个极高值。随后光合作用不断减弱，产氧速率也逐渐降低，水体中的溶解氧浓度越来越低，最终出现一个极低值，呈现出明显的昼夜性变化特点。