平原水库富营养化调查分析及微囊藻毒素污染现状研究 ——以棘洪滩水库为例

论文摘要

水体富营养化和微囊藻毒素污染是目前平原水库面临的主要水环境问题，事关人民的生存健康与社会经济的持续发展。本文选取青岛棘洪滩水库为平原水库的代表，以保障青岛市安全供水为目标，系统地研究了棘洪滩水库富营养化和微囊藻毒素污染问题。从水质理化指标、浮游植物和底泥营养盐三个方面对水库的富营养化问题进行全面的调查和实验，同时优化微囊藻毒素检测方法并对棘洪滩水库微囊藻毒素含量进行检测，了解水库藻毒素污染状况。主要的研究内容及结论概括如下：（1）搜集棘洪滩水库历史资料，对2000-2009年水库水质理化指标和2006-2010年浮游植物指标的历史数据进行分析，研究水库水体特征。结果表明：水温（T）、pH值、透明度（SD）和总磷（TP）年际变化较小，满足地表水Ⅱ类标准；总氮（TN）年际变化较大，且接近地表水Ⅱ类标准上限；近两年TN和叶绿素a（Chla）呈上升趋势，应引起重视。水库浮游植物监测共发现60属86种，优势种为硅藻、蓝藻和隐藻。浮游植物细胞密度变化范围为0.12×106cells/L-9.01×106cells/L，其季节变化规律为秋季>夏季>冬季>春季。浮游植物的Shannon-Weaver多样性指数变化范围为1-3，属于中污染型。（2）2010年6月-2011年9月，对水库进行空间布点采样监测，分析各水质指标的时空变化规律，结果表明：T、pH值、高锰酸钾指数（CODMn）、TP和Chla夏秋季节高于冬春季节，而溶解氧（DO）和TN则是冬春季节高于夏秋季节；T、CODMn、TN和Chla含量入口>湖心>出口，DO含量出口>湖心>入口，且T、pH值、DO和CODMn含量随着水深的增加而降低。调查底泥氮、磷营养盐含量及形态分析，结果表明：底泥中氮磷营养盐含量较低，含磷营养盐主要以钙磷的形态存在，底泥氮磷营养盐的释放较小。藻类生长潜力实验表明磷是水库的限制性营养因子。（3）通过考察微囊藻毒素样品前处理条件及色谱检测条件，优化微囊藻毒素的固相萃取-高效液相色谱检测方法，并用该方法对棘洪滩水库水体中微囊藻毒素含量进行检测。结果表明：水库中微囊藻毒素含量平均值为0.078μg/L，低于地表饮用水源中微囊藻毒素（MCs）浓度的标准限值（1.0μg/L），水库微囊藻毒素的污染水平较低。（4）采用理化指标、生物指标和综合指标3种方法对水库的富营养化状况进行评价，结果均表明水库营养状态为中营养。采用SPSS软件分别对Chla、Shannon-Weaver指数和MCs含量与水质理化指标的相关性进行研究，结果表明：叶绿素a与TN、DO、SD呈显著负相关，与T、TP、CODMn呈显著正相关；Shannon-Weaver多样性指数H与T呈极显著正相关，与TN呈显著负相关；MCs含量与T、DO、CODMn、TP和Chla呈正相关，与TN呈显著负相关。T、TN和TP是棘洪滩水库水体富营养化的重要影响因子，控制水体中总磷的含量是水库微囊藻毒素污染控制的关键。最后提出了棘洪滩水库富营养化和微囊藻毒素污染的防治措施。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及课题来源
• 1.2 研究目的和意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 水体富营养化研究现状
• 1.3.1.1 富营养化现状调查研究
• 1.3.1.2 富营养化机理研究
• 1.3.1.3 富营养化防治研究
• 1.3.2 微囊藻毒素检测研究现状
• 1.3.2.1 微囊藻毒素前处理方法
• 1.3.2.2 微囊藻毒素色谱检测方法
• 1.4 研究内容及技术路线
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 技术路线
• 1.5 创新点
• 第2章 棘洪滩水库概况及水质历史数据分析
• 2.1 研究区域概况
• 2.2 水质理化指标分析
• 2.2.1 数据来源
• 2.2.2 数据分析
• 2.2.2.1 水温分析
• 2.2.2.2 pH 值分析
• 2.2.2.3 透明度分析
• 2.2.2.4 高锰酸钾指数分析
• 2.2.2.5 溶解氧分析
• 2.2.2.6 总氮分析
• 2.2.2.7 总磷分析
• 2.2.2.8 叶绿素 a 分析
• 2.3 水质生物指标分析
• 2.3.1 数据来源
• 2.3.2 数据分析
• 2.3.2.1 浮游植物种类分析
• 2.3.2.2 浮游植物细胞密度分析
• 2.3.2.3 生物多样性分析
• 2.4 小结
• 第3章 棘洪滩水库水体富营养化调查
• 3.1 研究方法
• 3.1.1 实验所需试剂、材料和仪器
• 3.1.1.1 试剂
• 3.1.1.2 材料
• 3.1.1.3 仪器
• 3.1.2 样品采集
• 3.1.3 实验方法
• 3.1.3.1 水样理化指标测定
• 3.1.3.2 底泥氮磷营养盐测定
• 3.1.3.3 藻类生长潜力实验
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 水质理化指标分析
• 3.2.1.1 水温时空分布
• 3.2.1.2 pH 时空分布
• 3.2.1.3 高锰酸钾指数时空分布
• 3.2.1.4 溶解氧时空分布
• 3.2.1.5 总氮时空分布
• 3.2.1.6 总磷时空分布
• 3.2.1.7 叶绿素 a 时空分布
• 3.2.2 底泥氮磷营养盐分析
• 3.2.2.1 含氮营养盐分析
• 3.2.2.2 含磷营养盐分析
• 3.2.3 藻类生长潜力实验结果与分析
• 3.2.3.1 藻类细胞密度与吸光度的关系
• 3.2.3.2 氮磷营养盐对藻类生长的影响
• 3.2.4 水体富营养化评价
• 3.2.4.1 叶绿素 a 评价法
• 3.2.4.2 生物评价法
• 3.2.4.3 综合评价法
• 3.3 讨论
• 3.3.1 叶绿素 a 与其他环境因子的相关性分析
• 3.3.2 生物多样性指数与其他环境因子的相关性分析
• 3.3.3 水库污染源分析
• 3.4 小结
• 第4章 棘洪滩水库微囊藻毒素污染现状研究
• 4.1 微囊藻毒素概况
• 4.2 研究方法
• 4.2.1 实验仪器与试剂
• 4.2.2 样品采集
• 4.2.3 样品前处理过程
• 4.2.4 色谱条件
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 微囊藻毒素检测方法优化
• 4.3.1.1 色谱条件考察
• 4.3.1.2 标准工作曲线
• 4.3.1.3 固相萃取条件优化
• 4.3.1.4 方法的线性范围和检出限
• 4.3.2 棘洪滩水库水体中微囊藻毒素的测定
• 4.3.3 微囊藻毒素含量与浮游植物的关系
• 4.3.4 微囊藻毒素含量与水质指标的相关性
• 4.4 小结
• 第5章 棘洪滩水库水体富营养化及微囊藻毒素污染防治对策
• 5.1 富营养化防治对策
• 5.1.1 控制污染源，减少营养盐输入
• 5.1.2 培植水生植物群落，利用水生植物净化水体
• 5.1.3 建立富营养化预测预警机制
• 5.1.4 加强库区管理
• 5.2 微囊藻毒素污染防治对策
• 第6章 结论及展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及参与的科研工作