湖泊水体溶解氧含量影响因子研究

【分析研究】湖泊水体溶解氧含量影响因子研究—基金项目:内蒙古自然科学博士基金项目(2011BS0604)任春涛，曹有玲(内蒙古自治区水利规划设计研究院，内蒙古呼和浩特010020)〔摘要〕特殊的地理气候环境和人为排污，使湖泊进水水体中溶解氧(DO)含量的变化呈现特定的规律性。2009～2010年乌梁素海进水口附近水体的监测分析结果显示:DO含量年内变化趋势为春季高于夏、秋两季;Chl－a与DO正相关，风速与DO成正相关;DO的日变化为周期性波动，0:00时＞14:00时＞8:00时;在5月初所测的42个溶解氧数据中，有73．8%为大于100%的过饱和值。上述变化是由于水生植物的光合作用和大气复氧的综合作用，使水体中DO含量呈现不同的变化趋势。通过分析确定:研究区DO含量的主导因子为Chl－a浓度与风速，而pH值则为被动因子。〔关键词〕乌梁素海;溶解氧;影响因子中图分类号:X823文章标识码:A文章编号:1009－0088(2013)01－0015－020引言水体中溶解氧(DO)是指溶解在水中的分子态氧，是评价天然水体水质状况的一个重要评价指标。DO变化、饱和程度与空气中氧的分压、大气压、温度、流速、空气环流运动等有密切关系;在水体内部影响其含量的因素主要有4个:曝气作用、光合作用、呼吸作用与废弃物的氧化作用。1研究区概况与研究方法1．1研究区概况总排干沟和乌梁素海是河套灌区灌排水系统的重要组成部分。总排干沟年排水4亿m3左右，主要为农田退水，其次为工业废水和生活污水。河套灌区的农田退水经总排干沟汇入乌梁素海后，由西山嘴河口排入黄河。乌梁素海为黄河内蒙段最大的湖泊，目前，乌梁素海水域面积约为285．38km2，湖水深度为0．5～2．5m。总排干沟和乌梁素海的存在对净化灌区排水和控制盐碱化起着关键作用1．2研究方法取样点设置在河套灌区总排干沟末端红圪卜排水站的下游500m处。水样采集方法执行国家环保总局标准:《水质河流采样技术指导》(HJ/T52－1999)。水样监测项目包括水温、pH、DO、COD、叶绿素a(Chl－a)，监测时间为每日的8:00、14:00、20:00。因研究区位于内蒙古高原，考虑冬季封冻问题，取样实验期在每年的5月初至10月底共6个月。监测仪器为德国WTW便携式水质测定仪Multi340i，风速数据采集于采样点附近的Monitor地面自动气象站的小时平均值。2009－2010年共采集了450个水样，对监测到的乌梁素海入湖水体中的水温、pH、DO、chl－a、风速等数据进行统计，分析其变化规律。2分析与讨论2．1DO的年变化规律图12009年及2010年乌梁素海进水水体DO值与Ch1－a值变图1为2009～2010年的5月至10月DO含量和Chl－a浓度取月均值的变化趋势。水体中DO含量在2009年最大值出现在5月份，为11．75mg/L;最小值出现在10月份，为2．73mg/L。2010年最大值也出现在5月份，为10．61mg/L，最小值出则出现在7月份，为3．09mg/L。水体中Chl－a浓度在2009年最大值出现在5月51湖泊水体溶解氧含量影响因子研究任春涛等份，为91．5mg/L;最小值出现在10月份，为23．8mg/L。2010年最大值和最小值均出现在7月份，分别为43．1mg/L和18．4mg/L。通过相关性分析，水体中Chl－a浓度在2009年随DO含量变化成正相关变化，而在2010年无明显相关趋势。图22009年及2010年乌梁素海进水水体DO值与风速变图2为2009年与2010年5月至10月的DO含量与风速月均值的变化趋势。图中可看出，研究区2009年和2010年风速变化趋势大致相同，均为5月份＞9月份＞10月份＞6月份＞7月份＞8月份。通过相关分析，水体中的DO含量与风速在2010年成明显正相关，2009年相关性并不明显。分析认为，进入乌梁素海的水体大部分为上游的农田退水，含有大量的营养物质，氮、磷含量超标严重，而排干沟内水体流速缓慢，小于0．3m/s，水体温度5月份大致在16℃左右，这样的温度较适合水生植物和藻类的生长，加上每日长达12h的日照，使它们繁殖较快，叶绿素a含量迅速增加，并释放出大量氧气，水中DO含量也随之增大;另一方面，大风天气使水体表面波动剧烈，加速了水体与大气的氧交换，复氧过程较为频繁，使得水体中的DO含量出现饱和与过饱和的情况较多;而进入夏季和秋季以后，随着温度的不断回升，风力的不断下降，大气复氧减少，加上水中微生物分解有机污染物的耗氧、底泥分解耗氧以及水生生物呼吸耗氧的不断增强，使得水体中的DO含量下降，全年总体呈现出春季DO含量要高于夏季和秋季。2．2DO在5月初的日变化规律分析由于监测期间，出现DO过饱和现象最为频繁的时段为5月份初。本文选取2009年和2010年