高浓度藻液和藻垫中溶解氧及硫化氢的响应

第37卷第3期2015年3月人民黄河YELL0WRⅣERVo1．37．No．3Mrdr．．2Ol5【水环境与水生态】高浓度藻液和藻垫中溶解氧及硫化氢的响应尹涛，丁爱中，孙寓姣(北京师范大学水科学研究院，北京100875)摘要：湖泊水华过程中的高浓度藻液往往在湖边形成藻垫，为研究藻液及藻垫的性质及相互关系，在不同光照条件下用微电极对两者不同深度的硫化氢及溶解氧浓度进行了监测，结果表明：在光照从0IxE·m～·sI1增强到120IxE·m～·s时，藻垫好氧区从一l500m下移至一2700Ixm，增厚约1200m，藻液好氧区从约一12500下移到一15000m，增厚约2500m；在光照从0E·m一·s增强到4OE·m-·s时，藻垫底端硫化氢浓度从300i~mol／L降低到56I~mol／L，藻液中硫化氢浓度保持不变，约为50~mol／L。从而得出，在光强增加相同的情况下，藻液中的好氧区厚度增加较大；藻垫底端硫化氢浓度较大，光照对藻垫底部的硫化氢浓度影响较大。关键词：藻垫；藻液；水华；微电极中图分类号：)(524文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1000．1379．2015．03．023水华是水体中藻类大量繁殖的一种现象，可影响城市供水，水华产生的厌氧环境和硫化氢可导致鱼类死亡_lJ，藻毒素也可导致鱼类中毒j。水华过程包括发生、上浮以及沉降生成生物膜等。适宜的营养盐、温度、光照可导致水华发生J。有多种因素影响藻类的上浮，如微囊藻上浮是因伪空胞存在等J。水华产生的后期会发生沉降，藻液沉降导致藻类死亡、再悬浮、生成藻垫等。藻垫是一种生物膜，可以在不同水体中出现，有许多学者对其结构、在不同光强下的溶解氧剖面，以及在水体中的时空分布等进行了研究。藻垫为下次水华的发生提供种源，在适当温度、光照条件下，能再次发生水华，因此水华过程中的藻液与藻垫是互相影响的。水华沉降过程中生成的藻垫与水体中的藻与附着物缓慢交互作用过程中形成的藻垫不同，有其特殊性。现在研究人员多对单一藻垫结构、溶解氧以及硫化氢等剖面进行研究。。，对水华沉降过程中藻液的性质研究较少_】。笔者通过测定藻液以及藻垫中不同深度的溶解氧浓度和硫化氢浓度，探索两者的相互关系，从而更深入了解水华发生的机理。光照是影响藻光合作用的重要因子，在适宜的光照条件下，藻通过光合作用产生氧气，在黑暗状况下，没有氧气产生，藻液和藻垫易处于厌氧状态，长期的厌氧环境会导致藻类死亡。溶解氧的分布影响氧化还原电位，而氧化还原电位对微生物参与的硫元素迁移转化影响重大。硫酸盐可以在相关细菌的作用下转化为硫化氢，高浓度的硫化氢可能是导致鱼类死亡的重要物质。在湖泊水体中，早晨随着光辐射强度逐渐增强，水华过程中漂浮在水面的浓藻液和岸边的藻垫中的溶解氧和硫化氢的浓度随之发生变化。溶解氧对藻垫中．92．的生物有直接影响，也对营养盐比如硫、氮、磷等元素的迁移转化有重要意义。笔者选用溶解氧和硫化氢两种微电极，测量藻液和藻垫中溶解氧及硫化氢的剖面浓度。发生水华后的南海子湖进水口区有藻垫出现，取南海子藻液和南海子表层水，采用FMT150光反应器提供光源，在不同光照下测定溶解氧和硫化氢的剖面特征。1材料和方法1．1Unisense系统电化学系统由微电极构成，UnisenseHS微电极是一个带有保护电极的微型安培式微电极，尖端直径为0．5ixm；Unisense溶氧微电极是一个带有保护阴极的微型化的Clark型溶氧微电极，尖端直径为0．5Ixm。信号处理系统由信号交换器、皮安表(毫伏表)构成。1．2光强和温度采用FMT150光反应器提供光源，光强分别为40、80、120I．LE·m～·s～，温度为2Occ。1．3藻液与藻垫样品用浮游植物网垂直取南海子水华过程中漂浮浓藻液20次，放入塑料桶内；用采水器取0．5m处的表层水。将上述浓藻液与表层水运送至实验室，用50mL烧杯量取浓藻液约4am厚，加人湖泊表层水混合，制收稿日期：2014—08—12基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项(2008ZXO'；7012—002—004)；国家自然科学基金资助项目(41040028)；北京市委、市政府重点工作及区县政府应急预启动项目(Z10110605540000)。作者简介：尹涛(1979一)，男，山东菏泽人，博士研究生，研究方向为湖泊富营养化及水华发生机制。E—mail：yintaowood@163．com人民黄河2015年第3期成藻液。从南海子湖?白进水口水华发生区域采集藻液，放入柱状有机玻璃器皿中静置培养，有机玻璃器皿中放置正方形有机玻璃块，1个月后取出，形成中间厚约0．5em、边缘厚约0．3em的藻垫。1．4试验方法在20℃室温下，将制成的藻液和藻垫放置于光照培养箱中，20℃黑暗模式下沉淀12h。在光强为0、40、80、12