專利名稱：一種水體水華程度實(shí)時(shí)識(shí)別和預(yù)警的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種水體水華程度實(shí)時(shí)識(shí)別和預(yù)警的 方法。
背景技術(shù)：
城市水體，包括河流、湖泊、水庫、人工湖、人工水景、飲用水取水口等，是城市水系 統(tǒng)的重要組成部分，也是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，為城市居民提供了水源、景觀、休 閑娛樂的場所，也為水生植物、水生動(dòng)物的繁殖和棲息提供了環(huán)境條件。但是，由于經(jīng)濟(jì)的 發(fā)展、城市生活污水、農(nóng)業(yè)污水的影響，城市水體，特別是景觀水體的富營養(yǎng)化程度越來越 高，而水量和流速卻越來越低，導(dǎo)致藻類大量生長繁殖，甚至形成水華，這會(huì)改變水體的溶 解氧、pH、毒素含量，散發(fā)臭味，危害了水體的使用功能和景觀效果，進(jìn)而嚴(yán)重影響城市居民 的居住環(huán)境和生活環(huán)境，以及城市水生動(dòng)植物的生存環(huán)境。為了改善城市水體環(huán)境，消除和抑制藻類的生長和水華的形成，保證水體的使用 功能，人們做了很多研究。目前，采用的常規(guī)對(duì)策包括從外圍和內(nèi)部共同入手，降低水體中 氮、磷等藻類必需的營養(yǎng)鹽的含量；在水體中栽種水生植物；在水體中放養(yǎng)食藻魚；在水體 中投放化學(xué)殺藻藥劑或者生物制劑；利用外部設(shè)施將水體中藻類分離等。這些方法均有一 定的效果，也均有局限和不足。重要的是，人們?cè)诳刂圃孱惿L和水華形成的研究活動(dòng)中，逐漸形成了一種共識(shí) 水華抑制在于早期的預(yù)防，而非爆發(fā)后的應(yīng)急和善后。也就是說為了抑制藻類的大規(guī)模生 長，關(guān)鍵是提前采取預(yù)防措施，將有可能爆發(fā)水華的藻類及時(shí)殺死或除去。這樣不僅藻類的 抑制效果好，而且相應(yīng)投入的費(fèi)用也較少。為了有效的采取預(yù)防措施，首先需要了解藻類在水體中的生長規(guī)律。目前，人們已 經(jīng)對(duì)景觀水體中常見藻類的生長規(guī)律做了深入的研究，發(fā)現(xiàn)水體中藻數(shù)量(藻密度)的多 少與水體的PH值的變化有密切而相對(duì)穩(wěn)定的關(guān)系。利用這種關(guān)系，可以通過檢測(cè)景觀水體 的PH值的變化了解藻類的生長繁殖狀況和水華的發(fā)生程度及變化趨勢(shì)，從而及時(shí)的采取 預(yù)防措施，抑制水華的大規(guī)模爆發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)問題，提供一種水體水華程度實(shí)時(shí)識(shí)別和預(yù)警 的方法，該方法利用PH變化對(duì)水體水華程度進(jìn)行實(shí)時(shí)識(shí)別和預(yù)警，能夠?qū)λw中藻類生長 狀況，對(duì)水體水華狀況，進(jìn)行實(shí)時(shí)識(shí)別和報(bào)警，使管理人員能夠及時(shí)采取有效的措施，保障 水體的使用功能和景觀效果。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種水體水華程度實(shí)時(shí)識(shí)別和預(yù)警的方法，其特征在于包括以下操作(1)設(shè)置在線pH值監(jiān)測(cè)設(shè)備，并安裝在水體中，進(jìn)行水體的pH值在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，獲 得水體PH值的實(shí)時(shí)值；
(2)根據(jù)前一步測(cè)得的Δ PH值對(duì)水體水華程度進(jìn)行實(shí)時(shí)識(shí)別和預(yù)警其中，ΔρΗ 值為連續(xù)24小時(shí)內(nèi)水體ρΗ值最大值和最小值之差。所述預(yù)警分為五個(gè)等級(jí)分別是無警報(bào)、初級(jí)警報(bào)、中級(jí)警報(bào)、高級(jí)警報(bào)、最高級(jí)警 報(bào)；各預(yù)警級(jí)別對(duì)應(yīng)的Δ PH值范圍如下無警報(bào)0 ^八？!1值< 0. 15，水體藻類含量很少，短期內(nèi)水華爆發(fā)的潛力很弱；初級(jí)警報(bào)0. 15 (八？!1值< 0. 20，水體藻類含量較少，短期內(nèi)水華爆發(fā)的潛力較 ?。恢屑?jí)警報(bào)0. 20 ^八？!1值< 0. 28，水體藻類含量中等，短期內(nèi)水華爆發(fā)的潛力中 等；高級(jí)警報(bào)0. 28 <八？!1值< 0. 40，水體藻類含量較多，短期內(nèi)水華爆發(fā)的潛力較 尚；最高級(jí)警報(bào)八？!1值> 0.40，水體藻含量很高，水華爆發(fā)或短期內(nèi)爆發(fā)潛力達(dá)到
最高值。所述的短期內(nèi)為包括測(cè)量當(dāng)日至其后的一個(gè)月內(nèi)的時(shí)間。所述在線ρΗ值監(jiān)測(cè)設(shè)備的測(cè)量頻率不小于1次/lOmin。所述在線ρΗ值監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝位置為水流相對(duì)緩慢，容易形成滯留的區(qū)域，其探頭 置于水面以下3. O 5. Ocm0所述在線ρΗ值監(jiān)測(cè)設(shè)備包括ρΗ計(jì)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元。基本原理為根據(jù)長期現(xiàn)場試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)水體中PH值的變化與藻類的生長狀況 密切相關(guān)，而且兩者具有特定的關(guān)系白天，含有藻類的水體中藻類光合作用強(qiáng)度隨著所接 收的日光強(qiáng)度的增加而增加，產(chǎn)氧能力也隨之增強(qiáng)，溶解態(tài)二氧化碳不斷被消耗濃度呈下 降趨勢(shì)，導(dǎo)致水體PH值逐漸升高；夜間，藻類的呼吸作用占據(jù)上風(fēng)，水體中的溶解氧逐漸被 消耗而減少，二氧化碳濃度則呈上升趨勢(shì)，導(dǎo)致水體PH值逐漸降低。利用這些變化關(guān)系，可 以通過對(duì)水體PH值的變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，識(shí)別藻類的生長現(xiàn)狀和變化趨勢(shì)，從而對(duì)水體 水華發(fā)生的可能性進(jìn)行判定和預(yù)警。本發(fā)明的有益效果為1.簡便快捷，利用PH值監(jiān)測(cè)設(shè)備在線測(cè)量，替代藻類計(jì)數(shù)、葉綠素測(cè)定等繁瑣、耗 時(shí)、昂貴的方法，具有非常高的測(cè)量頻率和速度，非常方便，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制；2.綜合性強(qiáng)，此方法通過對(duì)ΔρΗ值的分析，有效地反映了水體內(nèi)藻類整體的生長 狀況，而非只對(duì)某一種特定的藻類進(jìn)行反映；3.實(shí)時(shí)性強(qiáng)，測(cè)量指標(biāo)的滯后性可以忽略；4.預(yù)見性強(qiáng)，ΔρΗ值的變化能夠很好的反映水體中水華發(fā)生潛力的大小和趨勢(shì)；5.可與其他水質(zhì)檢測(cè)指標(biāo)(參數(shù))構(gòu)成更完善的控制系統(tǒng)；6.可與水體水質(zhì)控制和維護(hù)技術(shù)構(gòu)成水體水質(zhì)控制和維護(hù)系統(tǒng)。


圖1是實(shí)施例1水體一日內(nèi)水體中ρΗ值變化情況示意圖；圖2是實(shí)施例2水體一日內(nèi)水體中ρΗ值變化情況示意圖；圖3是實(shí)施例3水體一日內(nèi)水體中ρΗ值變化情況示意圖4是實(shí)施例4水體一日內(nèi)水體中pH值變化情況示意圖；圖5是實(shí)施例5水體一日內(nèi)水體中pH值變化情況示意圖；圖6是實(shí)施例6水體一日內(nèi)水體中pH值變化情況示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明實(shí)施例1 參見附圖1，一種水體水華程度實(shí)時(shí)識(shí)別和預(yù)警的方法，將在線pH計(jì)安 裝在水體中，獲得水體PH值的實(shí)時(shí)值，在線pH計(jì)配有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，測(cè)量頻率不小于1次 /IOmin,在線pH計(jì)安裝在水流相對(duì)緩慢，容易形成滯留的區(qū)域，其探頭置于水面下5. Ocm 處；水體為水面面積為數(shù)百平方米，平均深度為1. 2米的人工景觀水體，水體的pH值在一天 內(nèi)的變化情況如圖1所示，其中，PH值最大值為8. 39，最小值為8. 26、ΔρΗ值為0. 13，根據(jù) 預(yù)警規(guī)則無警報(bào)發(fā)出，表示水體藻類含量很少，短期內(nèi)水華爆發(fā)的潛力很弱。實(shí)際上，當(dāng)日 湖水透明度大于1. 2m,藻密度小于1 X IO4個(gè)/L，且在此后的一個(gè)月內(nèi)并沒有發(fā)生藻類瘋長 現(xiàn)象，與預(yù)測(cè)結(jié)果相符。實(shí)施例2 參見附圖2，一種水體水華程度實(shí)時(shí)識(shí)別和預(yù)警的方法，將在線pH計(jì)安 裝在水體中，獲得水體PH值的實(shí)時(shí)值，在線pH計(jì)配有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，測(cè)量頻率不小于1次 /IOmin,在線pH計(jì)安裝在水流相對(duì)緩慢，容易形成滯留的區(qū)域，其探頭置于水面下4. 5cm 處；水體為水面面積為數(shù)百平方米，平均深度為1. 2米的人工景觀水體，水體的pH值在一天 內(nèi)的變化情況如圖2所示，其中，pH值最大值為8. 99，最小值為8. 84、ΔρΗ值為0. 15，根據(jù) 預(yù)警規(guī)則發(fā)出初級(jí)警報(bào)，表示水體藻類含量較少，短期內(nèi)水華爆發(fā)的潛力較小。實(shí)際上，當(dāng) 日湖水透明度大于1. 2m，藻密度約5. 5 X IO5個(gè)/L，且在此后的一個(gè)月內(nèi)并沒有發(fā)生藻類瘋 長現(xiàn)象，與預(yù)測(cè)結(jié)果相符。實(shí)施例3 參見附圖3，一種水體水華程度實(shí)時(shí)識(shí)別和預(yù)警的方法，將在線pH計(jì)安 裝在水體中，獲得水體PH值的實(shí)時(shí)值，在線pH計(jì)配有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，測(cè)量頻率不小于1次 /IOmin,在線pH計(jì)安裝在水流相對(duì)緩慢，容易形成滯留的區(qū)域，其探頭置于水面下4. 5cm 處；水體為水面面積為數(shù)百平方米，平均深度為1. 2米的人工景觀水體，水體的pH值在一天 內(nèi)的變化情況如圖3所示，其中，pH值最大值為8. 54，最小值為8. 32、ΔρΗ值為0. 22，根據(jù) 預(yù)警規(guī)則發(fā)出中級(jí)警報(bào)，表示水體藻類含量中等，短期內(nèi)水華爆發(fā)的潛力中等。實(shí)際上，當(dāng) 日湖水透明度大于1. 2m,藻密度約6. 4X IO6個(gè)/L，此后15天時(shí)發(fā)生了綠藻瘋長現(xiàn)象，與預(yù) 測(cè)結(jié)果相符。實(shí)施例4 參見附圖4，一種水體水華程度實(shí)時(shí)識(shí)別和預(yù)警的方法，將在線pH計(jì)安 裝在水體中，獲得水體PH值的實(shí)時(shí)值，在線pH計(jì)配有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，測(cè)量頻率不小于1次 /IOmin,在線pH計(jì)安裝在水流相對(duì)緩慢，容易形成滯留的區(qū)域，其探頭置于水面下4. Ocm 處；水體水面面積為數(shù)百平方米，平均深度為1. 2米的人工景觀水體，水體的pH值在一天內(nèi) 的變化情況如圖4所示，其中，pH值最大值為8. 53，最小值為8. 20、ΔρΗ值為0. 33，根據(jù)預(yù) 警規(guī)則發(fā)出高級(jí)警報(bào)，表示水體藻類含量較多，短期內(nèi)水華爆發(fā)的潛力較高。實(shí)際上，當(dāng)日 湖水透明度約1. Om,藻密度約8. 6 X IO7個(gè)/L，在此后10天時(shí)發(fā)生綠藻瘋長現(xiàn)象，與預(yù)測(cè)結(jié) 果相符。實(shí)施例5 參見附圖5，一種水體水華程度實(shí)時(shí)識(shí)別和預(yù)警的方法，將在線pH計(jì)安裝在水體中，獲得水體PH值的實(shí)時(shí)值，在線pH計(jì)配有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，測(cè)量頻率不小于1次 /IOmin,在線pH計(jì)安裝在水流相對(duì)緩慢，容易形成滯留的區(qū)域，其探頭置于水面下4. Ocm 處，水體水面面積為數(shù)百平方米，平均深度為1. 2米的人工景觀水體，水體的pH值在一日內(nèi) 變化情況如圖5所示，其中pH值最大值為8. 78，最小值為8. 29、ΔρΗ值為0. 49，根據(jù)預(yù)警 規(guī)則發(fā)出最高級(jí)警報(bào)，表示水體中藻類含量很高，短期內(nèi)發(fā)生水華的可能性很大。實(shí)際上， 當(dāng)日的水體透明度約0. 4m,藻密度約6. 7X IO8個(gè)/L，此后的兩日內(nèi)就發(fā)生綠藻水華，與預(yù) 測(cè)結(jié)果相符。 實(shí)施例6 參見附圖6，一種水體水華程度實(shí)時(shí)識(shí)別和預(yù)警的方法，將在線pH計(jì)安 裝在水體中，獲得水體中PH值的實(shí)時(shí)值，在線pH計(jì)配有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，測(cè)量頻率不小于1 次/lOmin，在線pH計(jì)安裝在水流相對(duì)緩慢，容易形成滯留的區(qū)域，其探頭置于水面下3. 5cm 處，水體水面面積為數(shù)百平方米，平均深度為1. 2米的人工景觀水體，湖水的pH值在單日內(nèi) 變化情況如圖6所示，其中pH值最大值為7. 95，最小值為7. 41、ΔρΗ值為0. 51，根據(jù)預(yù)警 規(guī)則發(fā)出最高級(jí)警報(bào)，表示水體中藻類含量很高，短期內(nèi)發(fā)生水華的可能性很大。實(shí)際上， 當(dāng)日湖水透明度約0. 25m,藻密度約9. 4X IO9個(gè)/L，已發(fā)生綠藻水華，與預(yù)測(cè)結(jié)果相符。
權(quán)利要求
一種水體水華程度實(shí)時(shí)識(shí)別和預(yù)警的方法，其特征在于包括以下操作(1)設(shè)置在線pH值監(jiān)測(cè)設(shè)備，并安裝在水體中，進(jìn)行水體的pH值在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，獲得水體pH值的實(shí)時(shí)值；(2)根據(jù)前一步測(cè)得的ΔpH值對(duì)水體水華程度進(jìn)行實(shí)時(shí)識(shí)別和預(yù)警其中，ΔpH值為連續(xù)24小時(shí)內(nèi)水體pH值最大值和最小值之差；所述預(yù)警分為五個(gè)等級(jí)分別是無警報(bào)、初級(jí)警報(bào)、中級(jí)警報(bào)、高級(jí)警報(bào)、最高級(jí)警報(bào)；各預(yù)警級(jí)別對(duì)應(yīng)的ΔpH值范圍如下無警報(bào)0≤ΔpH值＜0.15，水體藻類含量很少，短期內(nèi)水華爆發(fā)的潛力很弱；初級(jí)警報(bào)0.15≤ΔpH值＜0.20，水體藻類含量較少，短期內(nèi)水華爆發(fā)的潛力較??；中級(jí)警報(bào)0.20≤ΔpH值＜0.28，水體藻類含量中等，短期內(nèi)水華爆發(fā)的潛力中等；高級(jí)警報(bào)0.28≤ΔpH值＜0.40，水體藻類含量較多，短期內(nèi)水華爆發(fā)的潛力較高；最高級(jí)警報(bào)ΔpH值≥0.40，水體藻含量很高，水華爆發(fā)或短期內(nèi)爆發(fā)潛力達(dá)到最高值；所述的短期內(nèi)為包括測(cè)量當(dāng)日至其后的一個(gè)月內(nèi)的時(shí)間；所述在線pH值監(jiān)測(cè)設(shè)備的測(cè)量頻率不小于1次/10min；所述在線pH值監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝位置為水流相對(duì)緩慢，容易形成滯留的區(qū)域，其探頭置于水面以下3.0～5.0cm；所述在線pH值監(jiān)測(cè)設(shè)備包括pH計(jì)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸單元。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水體水華程度實(shí)時(shí)識(shí)別和預(yù)警的方法，將在線pH值監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝在水體中，獲得水體pH值的實(shí)時(shí)值，并根據(jù)ΔpH值對(duì)水體水華程度進(jìn)行實(shí)時(shí)識(shí)別和預(yù)警，其中預(yù)警分為五個(gè)等級(jí)無警報(bào)、初級(jí)警報(bào)、中級(jí)警報(bào)、高級(jí)警報(bào)、最高級(jí)警報(bào)。本發(fā)明適用于水體質(zhì)量的監(jiān)測(cè)，利用在線pH計(jì)在線測(cè)量，替代藻類計(jì)數(shù)、葉綠素測(cè)定等繁瑣、耗時(shí)、昂貴的方法。方法簡便快捷，具有非常高的測(cè)量頻率和速度，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制；能有效地監(jiān)測(cè)水體內(nèi)藻類整體的生長狀況、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、預(yù)見性強(qiáng)。
文檔編號(hào)G01N21/80GK101900686SQ201010197718
公開日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2010年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月3日
發(fā)明者劉晶晶, 周軍, 周律, 張靜慧, 李濤, 甘一萍, 白宇, 趙珊 申請(qǐng)人:北京城市排水集團(tuán)有限責(zé)任公司