菹草爆發(fā)性生長對水庫安全運(yùn)行的影響及防治.doc

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1、菹草爆發(fā)性生長對水庫安全運(yùn)行的影響及防治李澤軍陳敏蔣建輝(1．天津市水文水資源勘測管理中心2．天津市水利勘測設(shè)計(jì)院3．天津市水文水資源勘測管理中心)摘要：菹草爆發(fā)性生長會(huì)對水庫的水質(zhì)及輸水、行洪等產(chǎn)生不利影響。本文通過對菹草爆發(fā)生長時(shí)期現(xiàn)場查勘以及對水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行分析，闡明其對水庫產(chǎn)生的影響，并根據(jù)菹草的生理特點(diǎn)和水庫的實(shí)際情況提出了防治菹草爆發(fā)性生長的措施。關(guān)鍵詞：水質(zhì)；菹草；水庫；安全運(yùn)行．前言：菹草是一種常見的水草，其適量生長對于水庫的水體凈化有一定作用。但條件適宜時(shí)菹草會(huì)發(fā)生爆發(fā)性生長，這對水庫安全運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生不利影響。通過研究菹草的生長習(xí)性，分析其生長繁殖的趨勢，采取

2、相應(yīng)措施加以調(diào)控，對于防止水庫受其影響，保證城市供水安全具有十分重要的意義。一、菹草簡介根據(jù)《中國植物志》，菹草(Potamogetoncrispus)是眼子菜科多年生沉水草本植物，葉條形，無柄，通常長3-8cm，寬3-10mm。喜生于微酸至中性水體中，廣泛分布于我國南北各省。二、菹草生理過程的特點(diǎn)2．1菹草的生命周期菹草的生命周期與多數(shù)水生植物不同，它在秋季發(fā)芽，冬春生長，4～5月為繁殖期，6月份逐漸衰敗死亡。菹草的繁殖方式有兩種，一是在繁殖期開花結(jié)果，二是在死亡前形成腋生的休眠芽，也稱冬芽。在天津地區(qū)，菹草秋季萌發(fā)，越冬生長。冬季在冰層下基本處于休眠狀態(tài)，在開春解凍后隨著氣

3、溫上升及日照量增加，其生長速度加快，至5月中下旬進(jìn)入極盛期，開花結(jié)果，然后在6月上旬開始衰敗死亡。2．2水溫、光照、pH值等條件對菹草的生長的影響曾有菹草生長實(shí)驗(yàn)，采用單因子設(shè)計(jì)法，研究水溫、光照和pH等條件對菹草頂枝凈產(chǎn)氧量、毛產(chǎn)氧量的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：水溫為10～35℃，菹草頂枝光合作用凈產(chǎn)氧量、毛產(chǎn)氧量都與溫度呈曲線相關(guān)，20℃附近菹草光合作用產(chǎn)氧量最高，適宜的生長溫度為15～25歌在光照強(qiáng)度為O．12×104～9．62×104Ix的范圍內(nèi)，菹草頂枝的凈產(chǎn)氧量和毛產(chǎn)氧量與光照亦呈曲線相關(guān)，光照為5．3×104Ix時(shí)菹草光合作用的產(chǎn)氧量最高，適宜的光照為2．6×104～5

4、．5×104Ix。pH為5～ll的范圍內(nèi)，菹草頂枝的凈產(chǎn)氧量、毛產(chǎn)氧量與pH值呈線型負(fù)相關(guān)，表明菹草生長喜中性偏酸的環(huán)境。三、菹草爆發(fā)性生長對水庫安全運(yùn)行的影晌菹草生長時(shí)吸收水庫中的氮、磷等營養(yǎng)元素，可以降低水體富營養(yǎng)化程度，提高水體透明度，有助于形成水體內(nèi)良性的生態(tài)環(huán)境。國內(nèi)曾有引種菹草以改善湖庫水體環(huán)境的實(shí)例。本文主要分析過度生長的菹草對水庫運(yùn)行的不利影響，有利影響在本文不做討論。3．1生長繁殖期對水質(zhì)的影響菹草在生長繁殖期對各項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)影響最大的是pH值，pH值會(huì)隨菹草生長逐漸旺盛而不斷上升。表1是2006年于橋水庫庫中心斷面2月至6月pH值的連續(xù)監(jiān)測結(jié)果，其變化趨勢如圖

5、1所示。由圖1可以清楚看到，2月份水體的pH值處于正常狀態(tài)，從3月份開始到4月份pH值慢升高，進(jìn)入5月份pH值迅速升高，在5月中旬達(dá)到最大值．這時(shí)止是菹草的生長極盛期。然后菹草開始衰敗死亡，水體pH值電隨之下降。表2所列是于橋水庫庫內(nèi)4個(gè)斷面在菹草爆發(fā)射間2006年5月16日的pH值實(shí)測值和年均值．通過對比可以看出菹草生長極盛期庫內(nèi)的幾個(gè)監(jiān)測斷面pH值都有大幅度的升高。菹草的爆發(fā)性生長對水體pH值產(chǎn)生影響是由于水中二氧化碳的電離平衡被菹草的光合作用打破的結(jié)果。二氧化碳在水中的電離平衡，如式(1)、(2)、(3)所示。H2O十CO2=H2CO3(1)H2CO3=H＋＋HCO3一(

6、2)HCO3一=H＋+CO32－(3)另外，水自身存在電離平衡，如平衡式(4)所示。H2O=H＋+OH－（4)水體pH值即由水中氫離子和氫氧根離子的濃度決定。當(dāng)菹草進(jìn)入生長繁殖旺盛期時(shí)，因光合作用大量吸收水中的二氧化碳。二氧化碳的減少打破了水體中二氧化碳的電離平衡，平衡式(1)、(2)、(3)的反應(yīng)向電離平衡式的左方移動(dòng)，由反應(yīng)方程式可以知道，這個(gè)過程是消耗水中氫離子的。水體中氫離子的減少又打破了水的電離平衡，式(4)反應(yīng)向右方移動(dòng)，水中氫氧根離子增加，景終導(dǎo)致了，水體pH值上升。3．2菹草死亡衰敗期對水質(zhì)的影響菹草死亡后即由基部斷開，從水庫底質(zhì)中脫離，浮于水面。在水中細(xì)菌和自

7、身分解作用下，菹草會(huì)迅速腐敗降解，由綠色植株?duì)钭優(yōu)辄S綠色粥樣物。由于此時(shí)水溫較高(22～25℃左右)，這個(gè)過程可在幾天內(nèi)完成。各種降解產(chǎn)物釋放于水中，直接導(dǎo)致水質(zhì)惡化，水的色、臭、味、透明度、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、溶解氧等水質(zhì)參數(shù)都受影響。根據(jù)現(xiàn)場觀察，在衰敗降解時(shí)，于橋水庫菹草聚集區(qū)的水體顏色發(fā)黑，臭味很強(qiáng)，透明度降低。表3是6月6日和7日對死亡菹草聚集的于橋水庫放水洞斷面進(jìn)行的水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果，高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、溶解氧3項(xiàng)指標(biāo)都超過國家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838--2002)的ⅡI類標(biāo)