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水源水中蓝藻生长悬浮特性及生长抑制试验研究
黄廷林，段婷婷，卢金锁
西安建筑科技大学，西北水资源与环境生态教育部重点实验室，西安(710055)
E-mail：[e-mail]
摘要：本文研究了藻类在水中的生长悬浮特性，并通过水体下向流动将表层藻类向下迁移，使上下水体混合，当藻类到达底部无光区后生长受到抑制甚至死亡。结果表明蓝藻集中悬浮在水体2-3倍透明度水深区，而绿藻集中生长在0.5倍水体透明度水深区。在下向流速为1.5cm/min左右，蓝藻竖向分布均匀，光补偿点以下藻类无上浮现象。在此流速下白天运行12小时可使得上层水体中蓝藻数量减少21.03%,光补偿点处蓝藻数量减少31.09%。
关键词：蓝绿藻；垂向分布；下向流动；悬浮特性
1．引言
深层水库流动性小，混合作用弱，易出现水体分层现象，从而导致藻类主要停留在表层水体中生长。对于藻类垂向生长悬浮特性目前已有一定的研究，研究的结果表明藻类一般集中生长在光补偿点以上区域，但对于如何改变藻类此种竖向分布不均匀状态，抑制藻类生长方面的研究较少。本实验主要目的是在此基础上探索蓝藻绿竖向生长悬浮特性，并根据其生长特性研究在一定下向流速水体流动下对蓝藻垂向生长抑制作用，为深层水源水库去除蓝藻提供一定理论依据和参考。
2．实验设计
2.1实验水源
本实验用水取自西安黑河水库，此水库总库容为2亿m3，向西安市日平均供水量76万m3。取水时间为8月底，属于藻类高发期，优势藻种为蓝藻中水华微囊藻及部分富营养化绿藻。
2.2实验装置
本实验装置为：直径为315mm，高为3m的PVC管；侧壁开孔取水，根据藻类分布上多下少的情况，开孔间距也自上而下逐渐增大，具体开孔断面为0.2m、0.35m、0.55m、0.8m、1.1m、1.45m、1.9m、2.4m、2.9m共9处；底部管壁连接循环泵进水口，管顶连接循环泵的出水口，通过循环泵使水体下向流动抑制蓝藻生长；通过流量计控制反向水体流速；试验在室外进行。
2.3实验方法和指标
采用目镜视野法计数水中蓝绿藻数量；采用紫外分光光度法测定叶绿素a。
3.实验结果分析
3.1藻类生长悬浮特性与蓝绿藻的竖向分布特征
将取自黑河水库的水样混合均匀注入试验装置，观察藻类分布，试验结果如图1、2所示。

从图1、2可见，①：水体中蓝藻和绿藻竖向分布状态为：藻类从最初的上下分布较均匀发展为以某一水深为界，上多下少的不均匀分布，说明藻类在这一水深以上区域发生下沉，以下区域发上上浮。出现此种悬浮状态与藻类自身调节机制有关，在表层水体中，快速的光合作用合成了大量的淀粉，增加个体重量，使藻类下沉。随着藻类的下沉，光强逐步减弱，合成物质减小，呼吸作用增强，个体重量逐渐减小，当减小到与浮力平衡时，不再下沉，处于悬浮状态。而底部无光区藻类光合作用较弱，个体重量小于浮力，呈现上浮趋势，当达到与重力相同时即处于悬浮状态。
②：蓝藻临界点为水深1.45m处左右，即约为水体2.4倍透明度处；绿藻临界点为0.5m水深左右，即约为水体0.5倍透明度处。究其原因可能为水体最表层光照过强，绿藻生长繁殖受到光抑制作用，而临界点以下光强弱，绿藻繁殖同样受到影响，因而在0.5倍透明度处绿藻出现最大生长量；同时由于绿藻在水中以单个个体出现，下沉速度较慢，因此在生长量最大区域累计，出现最大值。而蓝藻（主要为铜绿微囊藻）是以团体形式存在，下沉速度较快，在2.4倍透明度处出现峰值。这与杨顶田等研究结果相同。
3.2水体下向流动对藻类的生长抑制
藻类在水中有一定的上浮速度，大约60%的铜绿微囊藻上浮速度都小于0.5cm/min，大约87%的上浮速度都小于1.5cm/min，上浮速度大于2.0cm/min的仅占很小的一部(10%)，根据此上浮速度选择不同的下向流速，以达到抑制蓝藻生长的作用。
3.2.1不同的水体下向流速对藻类生长抑制分别选取光照较好的3天进行试验，下向流速分别为1.2cm/min、1.3cm/min和1.5cm/min。间隔时间取样测定各个断面叶绿素a浓度的分布情况，结果如图3、4、5。从以上3图可以看出：①：在下向流速为1.2cm/min时，运行1h后上层水体叶绿素a浓度下降6.7ug/L，光补偿点以下区域浓度增加7.9ug/L，说明一定的下向水流可以将表层藻类迁移至下层无光区水体中；3h后上层水体叶绿素a浓度下降10.7ug/L，而下层水体叶绿素a浓度增加-7.9ug/L，而此时光补偿点出浓度出现最大值71.3ug/L，水体呈明显的上下少中间多的分布。说明此时上层水体藻类下沉而下层水体中铜绿微囊藻上浮，最终悬浮在光补
偿点处，即下向流速过小。
②：在下向流速为1.3cm/min时，1h后上层水体叶绿素a浓度下降9ug/L，下层水体叶
绿素a浓度增加8.8ug/L