扬水造流技术控藻机制研究

中国环境科学2011,31(12)：2058~2064ChinaEnvironmentalScience扬水造流技术控藻机制研究张小璐,何圣兵*,陈雪初,杨峰峰,戴鼎立,孔海南(上海交通大学环境科学与工程学院,上海200240)摘要：围绕扬水造流技术的两个关键控藻参数Vmix(水体垂直混合速率)和Emix:Eu(混合深度与真光层深度之比),分别在实验室和现场围隔中开展模拟实验探讨藻类的时空分布.结果表明,实验开始20h后藻类垂直分布趋向动态平衡,Vmix≥1.08cm/min时2h内藻类未出现浮聚现象,Vmix≥1.35cm/min则能够长期(≥20h)遏制表面水华;根据20h平衡分布变异系数对光照和混合组合条件下的控藻效果进行了分类.藻类生消实验显示衰亡速率常数K与Emix:Eu呈正相关(R2=0.85,P<0.05,n=5),表明增大Emix:Eu在一定程度上有利于促进藻类衰亡.现场围隔实验结果表明,Emix:Eu对藻类生长消亡的显著影响,并认为在自然条件下,扬水造流技术要发挥控藻效用,Emix:Eu必须≥3:1.关键词：扬水造流；控藻；光照；混合中图分类号：X171.4文献标识码：A文章编号：1000-6923(2011)12-2058-07Studiesonalgalcontrolmechanismofaircirculationtechnology.ZHANGXiao-lu,HESheng-bing*,CHENXue-chu,YANGFeng-feng,DAIDing-li,KONGHai-nan(SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200240,China).ChinaEnvironmentalScience,2011,31(12)：2058~2064Abstract：Inordertodiscussspatialandtemporaldistributionsofblue-greenalgaeinlimneticwaterwithopticaldepthandverticalmixing,laboratoryandfieldexperimentsofaircirculationprocesswereconducted,focusingontwokeyparameters:Emix:Eu–ratioofmixingdepthandeuphoriczoondepth,andVmix-verticalmixingrate.Dynamicequilibriumofalgalverticaldistributionappearedbeyond20h.Within2h,algalbloomcannotdevelopatwatersurfacewithVmix≥1.08cm/min;whilethesamesituationcouldlastforabove20hwithVmix≥1.35cm/min.Coefficientofvariation(CV)wasintroducedtodepictalgalverticaldispersion,and3-ordermagnitudedifferencesofCVwereclassified.K-therateconstantofalgaldecayholdpositivecorrelationwithEmix:Eu(R2=0.85),indicatingthatEmix:Euwascontributivetoprecipitatingalgaldecline.Besides,fieldexperimentshowedthatalgalbloomdisappearedasEmix:Eu≥3.Keywords：aircirculation；algalcontrol；lighting；mixing扬水造流技术是国际上三大原位控藻技术之一,在日本、韩国等国家和地区已投入应用并获得良好的控藻效果[1-2].该技术通过独特的配气结构形成间歇“气弹”,促使水体出现剧烈的垂直混合,破坏水体热成层现象[3],将真光层的藻类驱赶至水下暗光层,使其随循环水流在真光层和暗光层中往复运动,由于光照条件受到限制逐渐失去活性而消亡[4-5].这一过程需满足:1)水体垂直混合速率(Vmix)达到一定强度,使水流阻力抵消藻细胞自身浮力,以抑制具有浮力调控机制的藻类(如蓝藻)上浮形成水华[6-8];2)水体混合深度应达到一定范围,本实验中采用Emix:Eu来描述[3,9-10],使藻类在光暗区停留足够时间,逐渐失去活性并消亡.目前针对扬水造流条件下藻类时空分布机制的研究尚十分欠缺,使得该技术的推广