专利名称：一种水体水华程度实时识别和预警的方法
技术领域：
本发明属于水环境保护技术领域，特别涉及一种水体水华程度实时识别和预警的 方法。
背景技术：
城市水体，包括河流、湖泊、水库、人工湖、人工水景、饮用水取水口等，是城市水系 统的重要组成部分，也是城市生态系统的重要组成部分，为城市居民提供了水源、景观、休 闲娱乐的场所，也为水生植物、水生动物的繁殖和栖息提供了环境条件。但是，由于经济的 发展、城市生活污水、农业污水的影响，城市水体，特别是景观水体的富营养化程度越来越 高，而水量和流速却越来越低，导致藻类大量生长繁殖，甚至形成水华，这会改变水体的溶 解氧、pH、毒素含量，散发臭味，危害了水体的使用功能和景观效果，进而严重影响城市居民 的居住环境和生活环境，以及城市水生动植物的生存环境。为了改善城市水体环境，消除和抑制藻类的生长和水华的形成，保证水体的使用 功能，人们做了很多研究。目前，采用的常规对策包括从外围和内部共同入手，降低水体中 氮、磷等藻类必需的营养盐的含量；在水体中栽种水生植物；在水体中放养食藻鱼；在水体 中投放化学杀藻药剂或者生物制剂；利用外部设施将水体中藻类分离等。这些方法均有一 定的效果，也均有局限和不足。重要的是，人们在控制藻类生长和水华形成的研究活动中，逐渐形成了一种共识 水华抑制在于早期的预防，而非爆发后的应急和善后。也就是说为了抑制藻类的大规模生 长，关键是提前采取预防措施，将有可能爆发水华的藻类及时杀死或除去。这样不仅藻类的 抑制效果好，而且相应投入的费用也较少。为了有效的采取预防措施，首先需要了解藻类在水体中的生长规律。目前，人们已 经对景观水体中常见藻类的生长规律做了深入的研究，发现水体中藻数量(藻密度)的多 少与水体的PH值的变化有密切而相对稳定的关系。利用这种关系，可以通过检测景观水体 的PH值的变化了解藻类的生长繁殖状况和水华的发生程度及变化趋势，从而及时的采取 预防措施，抑制水华的大规模爆发。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种水体水华程度实时识别和预警 的方法，该方法利用PH变化对水体水华程度进行实时识别和预警，能够对水体中藻类生长 状况，对水体水华状况，进行实时识别和报警，使管理人员能够及时采取有效的措施，保障 水体的使用功能和景观效果。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的一种水体水华程度实时识别和预警的方法，其特征在于包括以下操作(1)设置在线pH值监测设备，并安装在水体中，进行水体的pH值在线实时监测，获 得水体PH值的实时值；
(2)根据前一步测得的Δ PH值对水体水华程度进行实时识别和预警其中，ΔρΗ 值为连续24小时内水体ρΗ值最大值和最小值之差。所述预警分为五个等级分别是无警报、初级警报、中级警报、高级警报、最高级警 报；各预警级别对应的Δ PH值范围如下无警报0 ^八？!1值< 0. 15，水体藻类含量很少，短期内水华爆发的潜力很弱；初级警报0. 15 (八？!1值< 0. 20，水体藻类含量较少，短期内水华爆发的潜力较 小；中级警报0. 20 ^八？!1值< 0. 28，水体藻类含量中等，短期内水华爆发的潜力中 等；高级警报0. 28 <八？!1值< 0. 40，水体藻类含量较多，短期内水华爆发的潜力较 尚；最高级警报八？!1值> 0.40，水体藻含量很高，水华爆发或短期内爆发潜力达到
最高值。所述的短期内为包括测量当日至其后的一个月内的时间。所述在线ρΗ值监测设备的测量频率不小于1次/lOmin。所述在线ρΗ值监测设备安装位置为水流相对缓慢，容易形成滞留的区域，其探头 置于水面以下3. O 5. Ocm0所述在线ρΗ值监测设备包括ρΗ计、数据存储单元。基本原理为根据长期现场试验研究，发现水体中PH值的变化与藻类的生长状况 密切相关，而且两者具有特定的关系白天，含有藻类的水体中藻类光合作用强度随着所接 收的日光强度的增加而增加，产氧能力也随之增强，溶解态二氧化碳不断被消耗浓度呈下 降趋势，导致水体PH值逐渐升高；夜间，藻类的呼吸作用占据上风，水体中的溶解氧逐渐被 消耗而减少，二氧化碳浓度则呈上升趋势，导致水体PH值逐渐降低。利用这些变化关系，可 以通过对水体PH值的变化进行监测和分析，识别藻类的生长现状和变化趋势，从而对水体 水华发生的可能性进行判定和预警。本发明的有益效果为1.简便快捷，利用PH值监测设备在线测量，替代藻类计数、叶绿素测定等繁琐、耗 时、昂贵的方法，具有非常高的测量频率和速度，非常方便，可以实现远程控制；2.综合性强，此方法通过对ΔρΗ值的分析，有效地反映了水体内藻类整体的生长 状况，而非只对某一种特定的藻类进行反映；3.实时性强，测量指标的滞后性可以忽略；4.预见性强，ΔρΗ值的变化能够很好的反映水体中水华发生潜力的大小和趋势；5.可与其他水质检测指标(参数)构成更完善的控制系统；6.可与水体水质控制和维护技术构成水体水质控制和维护系统。
图1是实施例1水体一日内水体中ρΗ值变化情况示意图；图2是实施例2水体一日内水体中ρΗ值变化情况示意图；图3是实施例3水体一日内水体中ρΗ值变化情况示意图4是实施例4水体一日内水体中pH值变化情况示意图；图5是实施例5水体一日内水体中pH值变化情况示意图；图6是实施例6水体一日内水体中pH值变化情况示意图。
具体实施例方式下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明实施例1 参见附图1，一种水体水华程度实时识别和预警的方法，将在线pH计安 装在水体中，获得水体PH值的实时值，在线pH计配有数据存储单元，测量频率不小于1次 /IOmin,在线pH计安装在水流相对缓慢，容易形成滞留的区域，其探头置于水面下5. Ocm 处；水体为水面面积为数百平方米，平均深度为1. 2米的人工景观水体，水体的pH值在一天 内的变化情况如图1所示，其中，PH值最大值为8. 39，最小值为8. 26、ΔρΗ值为0. 13，根据 预警规则无警报发出，表示水体藻类含量很少，短期内水华爆发的潜力很弱。实际上，当日 湖水透明度大于1. 2m,藻密度小于1 X IO4个/L，且在此后的一个月内并没有发生藻类疯长 现象，与预测结果相符。实施例2 参见附图2，一种水体水华程度实时识别和预警的方法，将在线pH计安 装在水体中，获得水体PH值的实时值，在线pH计配有数据存储单元，测量频率不小于1次 /IOmin,在线pH计安装在水流相对缓慢，容易形成滞留的区域，其探头置于水面下4. 5cm 处；水体为水面面积为数百平方米，平均深度为1. 2米的人工景观水体，水体的pH值在一天 内的变化情况如图2所示，其中，pH值最大值为8. 99，最小值为8. 84、ΔρΗ值为0. 15，根据 预警规则发出初级警报，表示水体藻类含量较少，短期内水华爆发的潜力较小。实际上，当 日湖水透明度大于1. 2m，藻密度约5. 5 X IO5个/L，且在此后的一个月内并没有发生藻类疯 长现象，与预测结果相符。实施例3 参见附图3，一种水体水华程度实时识别和预警的方法，将在线pH计安 装在水体中，获得水体PH值的实时值，在线pH计配有数据存储单元，测量频率不小于1次 /IOmin,在线pH计安装在水流相对缓慢，容易形成滞留的区域，其探头置于水面下4. 5cm 处；水体为水面面积为数百平方米，平均深度为1. 2米的人工景观水体，水体的pH值在一天 内的变化情况如图3所示，其中，pH值最大值为8. 54，最小值为8. 32、ΔρΗ值为0. 22，根据 预警规则发出中级警报，表示水体藻类含量中等，短期内水华爆发的潜力中等。实际上，当 日湖水透明度大于1. 2m,藻密度约6. 4X IO6个/L，此后15天时发生了绿藻疯长现象，与预 测结果相符。实施例4 参见附图4，一种水体水华程度实时识别和预警的方法，将在线pH计安 装在水体中，获得水体PH值的实时值，在线pH计配有数据存储单元，测量频率不小于1次 /IOmin,在线pH计安装在水流相对缓慢，容易形成滞留的区域，其探头置于水面下4. Ocm 处；水体水面面积为数百平方米，平均深度为1. 2米的人工景观水体，水体的pH值在一天内 的变化情况如图4所示，其中，pH值最大值为8. 53，最小值为8. 20、ΔρΗ值为0. 33，根据预 警规则发出高级警报，表示水体藻类含量较多，短期内水华爆发的潜力较高。实际上，当日 湖水透明度约1. Om,藻密度约8. 6 X IO7个/L，在此后10天时发生绿藻疯长现象，与预测结 果相符。实施例5 参见附图5，一种水体水华程度实时识别和预警的方法，将在线pH计安装在水体中，获得水体PH值的实时值，在线pH计配有数据存储单元，测量频率不小于1次 /IOmin,在线pH计安装在水流相对缓慢，容易形成滞留的区域，其探头置于水面下4. Ocm 处，水体水面面积为数百平方米，平均深度为1. 2米的人工景观水体，水体的pH值在一日内 变化情况如图5所示，其中pH值最大值为8. 78，最小值为8. 29、ΔρΗ值为0. 49，根据预警 规则发出最高级警报，表示水体中藻类含量很高，短期内发生水华的可能性很大。实际上， 当日的水体透明度约0. 4m,藻密度约6. 7X IO8个/L，此后的两日内就发生绿藻水华，与预 测结果相符。 实施例6 参见附图6，一种水体水华程度实时识别和预警的方法，将在线pH计安 装在水体中，获得水体中PH值的实时值，在线pH计配有数据存储单元，测量频率不小于1 次/lOmin，在线pH计安装在水流相对缓慢，容易形成滞留的区域，其探头置于水面下3. 5cm 处，水体水面面积为数百平方米，平均深度为1. 2米的人工景观水体，湖水的pH值在单日内 变化情况如图6所示，其中pH值最大值为7. 95，最小值为7. 41、ΔρΗ值为0. 51，根据预警 规则发出最高级警报，表示水体中藻类含量很高，短期内发生水华的可能性很大。实际上， 当日湖水透明度约0. 25m,藻密度约9. 4X IO9个/L，已发生绿藻水华，与预测结果相符。
权利要求
一种水体水华程度实时识别和预警的方法，其特征在于包括以下操作(1)设置在线pH值监测设备，并安装在水体中，进行水体的pH值在线实时监测，获得水体pH值的实时值；(2)根据前一步测得的ΔpH值对水体水华程度进行实时识别和预警其中，ΔpH值为连续24小时内水体pH值最大值和最小值之差；所述预警分为五个等级分别是无警报、初级警报、中级警报、高级警报、最高级警报；各预警级别对应的ΔpH值范围如下无警报0≤ΔpH值＜0.15，水体藻类含量很少，短期内水华爆发的潜力很弱；初级警报0.15≤ΔpH值＜0.20，水体藻类含量较少，短期内水华爆发的潜力较小；中级警报0.20≤ΔpH值＜0.28，水体藻类含量中等，短期内水华爆发的潜力中等；高级警报0.28≤ΔpH值＜0.40，水体藻类含量较多，短期内水华爆发的潜力较高；最高级警报ΔpH值≥0.40，水体藻含量很高，水华爆发或短期内爆发潜力达到最高值；所述的短期内为包括测量当日至其后的一个月内的时间；所述在线pH值监测设备的测量频率不小于1次/10min；所述在线pH值监测设备安装位置为水流相对缓慢，容易形成滞留的区域，其探头置于水面以下3.0～5.0cm；所述在线pH值监测设备包括pH计、数据存储和传输单元。
全文摘要
本发明公开了一种水体水华程度实时识别和预警的方法，将在线pH值监测设备安装在水体中，获得水体pH值的实时值，并根据ΔpH值对水体水华程度进行实时识别和预警，其中预警分为五个等级无警报、初级警报、中级警报、高级警报、最高级警报。本发明适用于水体质量的监测，利用在线pH计在线测量，替代藻类计数、叶绿素测定等繁琐、耗时、昂贵的方法。方法简便快捷，具有非常高的测量频率和速度，可以实现远程控制；能有效地监测水体内藻类整体的生长状况、实时性强、预见性强。
文档编号G01N21/80GK101900686SQ201010197718
公开日2010年12月1日 申请日期2010年6月3日 优先权日2010年6月3日
发明者刘晶晶, 周军, 周律, 张静慧, 李涛, 甘一萍, 白宇, 赵珊 申请人:北京城市排水集团有限责任公司