巢湖富营养化连续在线监测与蓝藻水华预警

论文摘要

近几十年来,随着工农业生产的迅速发展,水体富营养化及蓝藻水华污染己成为最为突出的世界性水环境问题之一。我国湖泊富营养化及蓝藻水华现象尤为严重,大多数湖泊、水库甚至河流中都不同程度地有水华的发生,太湖、滇池、巢湖等内陆大型湖泊富营养化严重,每年夏秋季都会暴发大规模蓝藻水华。蓝藻水华大面积、长时间频发,不仅破坏了湖泊水体的正常功能和生态环境,造成渔业生产的重大损失,而且严重威胁饮用水安全,危害人体健康,已成为制约经济和社会持续发展的重要环境因素。现阶段尚无有效可行的方法控制蓝藻水华的发生。因此,实时监测水体富营养化状况变化,及时预警蓝藻水华的发生采取应急措施降低蓝藻水华的危害,具有非常现实的意义。本文针对富营养化与蓝藻水华问题,以巢湖西半湖为研究对象,采用综合营养状态指数法对巢湖水体的富营养化程度进行评价,并开展对巢湖富营养化的连续在线监测。结合实时监测的水质参数和相关气象参数,运用格兰杰因果关系检验从中筛选出蓝藻水华预测时间序列上的滞后敏感因子,建立基于向量自回归模型（VAR模型）的蓝藻水华预警方法,对巢湖蓝藻的暴发进行预测。各部分的研究内容及主要结论如下：（1）通过实验室分析测定了2009年下半年巢湖西半湖10个采样点的叶绿素a （chl-a）、总磷（TP）、总氮（TN）、高锰酸盐指数（CODMn）和透明度（SD）五项指标,采用综合营养状态指数法对巢湖的富营养化状况进行评价。结果表明,巢湖西半湖采样区域水体已达到中度-重度富营养化程度,并有趋向严重的趋势,综合营养状态指数的季节变化趋势较明显。（2）结合2009年9-10月巢湖富营养化连续在线监测数据,研究了各水质参数与藻类浓度的相关性变化趋势。研究表明,2009年9-10月蓝藻是巢湖的优势藻种,夏秋季节是蓝藻水华爆发的敏感时期。在此期间藻类浓度、水温、pH、溶解氧等参数呈现出明显的日间昼夜变化效应。对藻类叶绿素a含量影响较大的因子有水温、浊度等。（3）以巢湖富营养化在线监测基站2009年9-10月的数据为基础,通过格兰杰因果关系检验法筛选出了多种与蓝藻水华暴发相关的时间序列上的滞后敏感因子。分析表明,若要预测未来1日的藻含量,蓝藻水华预警滞后敏感因子有溶解氧、温度和浊度；若要预测未来3日的藻浓度,蓝藻水华预警滞后敏感因子有电导率、温度、浊度和大气压。（4）建立巢湖蓝藻水华预警的向量自回归模型,对未来1日和未来3日的藻类叶绿素a预测值与实际值进行拟合。结果表明,此模型预测可靠性较好,且适合于短期预测。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 综述
• 1 湖泊水体富营养化与蓝藻水华
• 1.1 水体富营养化
• 1.2 蓝藻水华
• 2 巢湖富营养化与蓝藻水华概况
• 2.1 巢湖及其流域概况
• 2.2 巢湖富营养化状况
• 2.3 巢湖富营养化成因分析
• 3 湖泊富营养化与蓝藻水华预警研究进展
• 3.1 富营养化与水华影响因子的选择
• 3.2 常用预警模型
• 4 研究目的、意义和内容
• 第二章 巢湖水质富营养化监测与分析
• 1 巢湖水质富营养化实验室分析
• 1.1 样品的采集与保存
• 1.2 富营养化相关水质参数的测定与评价方法
• 1.3 结果与分析
• 2 巢湖富营养化连续在线监测分析
• 2.1 巢湖富营养化连续在线监测系统
• 2.2 结果与分析
• 3 小结
• 第三章 巢湖蓝藻水华预警滞后敏感因子的筛选
• 1 筛选方法
• 1.1 EViews介绍
• 1.2 格兰杰因果关系检验
• 2 结果与讨论
• 2.1 数据预处理
• 2.2 单位根检验
• 2.3 协整检验
• 2.4 格兰杰因果关系检验
• 3 小结
• 第四章 基于向量自回归模型的蓝藻水华预警
• 1 时间序列向量自回归模型
• 1.1 时间序列分析理论
• 1.2 VAR模型理论
• 2 模型的建立
• 3 模型的检验与分析
• 4 小结
• 第五章 结论与展望
• 1 结论
• 2 展望
• 参考文献
• 附表
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文