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湖泊富营养化引发的蓝藻水华暴发、水质恶化对饮用水源区水质安全构成威胁,研究水源区的蓝藻预警阈值及水厂取水口的限值,制订水源区蓝藻预警体系,对富营养化湖泊饮用水源区水质安全保障具有重要意义。本论文研究了蓝藻不同生长阶段藻源有机物(藻毒素、嗅味物质)的生成特征及影响因子;监测研究了巢湖水源地和自来水厂出水的蓝藻生长阶段的藻密度、藻源有机物,建立了不同阶段蓝藻密度与多种藻源有机物及消毒副产物的线性关系;依据藻源有机物及消毒副产物的生活饮用水卫生标准限值,结合自来水厂对藻源有机物的去除率,获得了水源区蓝藻安全阈值及取水口蓝藻密度限值,建立了基于多种藻源有机物的水源区蓝藻预警值体系,为富营养化水体作为供水水源的饮用水安全生产提供理论支持。 不同温度培养条件下对巢湖水体中的优势种铜绿微囊藻(Microcystisaeruginosa)和鱼腥藻(Anabaena)生长及藻源有机物释放的情况以及消毒副产物生成势的测定结果,表明铜绿微囊藻比鱼腥藻耐受高温的能力更强,耐低温的能力较弱;溶解性有机碳(DOC)、藻毒素浓度和单位细胞藻毒素质量以及嗅味物质的浓度均随着培养时间的增加而增大,并在衰亡期达到最大值,这是因为蓝藻细胞数量增加导致藻源有机物的释放增加,藻毒素细胞当量的增加有利于单个细胞保持竞争优势。两种藻在10℃下藻源有机物释放量最低,而25℃和35℃时释放量大幅上升,这与自然水体中蓝藻在夏秋季节暴发并检测到高浓度的藻毒素和嗅味物质相一致。对胞外有机物和原藻液进行氯化实验,得到消毒副产物生成势,表明藻细胞存在时显著增加了单位碳产量和消毒副产物生成总量。另外,两种藻产生的藻源有机物及氯化消毒副产物的量并不一致。因此,应综合考虑多种藻源有机物并分阶段建立蓝藻预警值,以提高水源地蓝藻控制的效率。 巢湖东部水源区三个取水口的环境因子、浮游植物、藻毒素和嗅味物质的季节变化特征结果显示,蓝藻在水温和营养盐的影响下伴随着优势种微囊藻和鱼腥藻的更替。水体中藻毒素浓度与蓝藻密度显著正相关。基于单位细胞藻毒素质量和藻毒素限值,并根据单位细胞藻毒素质量的变化特征分别制定了蓝藻水华复苏期、快速生长期、衰亡期、休眠期的蓝藻安全阈值。该阈值的制定综合考虑MC-LR,MC-RR和MC-YR三种藻毒素,强调了基于不同藻毒素、并分阶段建立蓝藻阈值的重要性,这将使得水源区蓝藻控制工作更有效率,并趋于精细化。 常规自来水生产工艺对叶绿素a(Chl-a)、总磷和颗粒态代谢产物去除效果较好,但是对氮及有机物几乎没有去除作用,溶解态的微囊藻毒素(MCs)和嗅昧物质在处理过程中有不同程度的增加。该水厂去除工艺可以去除大部分胞内代谢产物,但是对胞外代谢产物去除不佳,所以除了β-环柠檬醛,代谢产物在胞内外的存在状态的季节变化是影响去除率大小的直接原因。在出水中,MC-LR在夏季、MC-RR和MC-YR在秋季的样品中浓度超过了1.0μg/L。而所有的嗅味物质在夏季均超过了其嗅阈值,土臭素在冬季、β-环柠檬醛在春季和秋季以及β-紫罗兰酮在秋季分别超过其嗅阈值。选取与蓝藻密度正相关的三种MCs计算取水口蓝藻限值,得到巢湖东部水源区春夏秋冬四个季节的取水口蓝藻限值。该方法可以适用于所有蓝藻与代谢产物可以建立相关关系的取水口,并且数据量越大,结果越精确,也更具有实际意义。 蓝藻水华暴发期间巢湖北岸水源区蓝藻占浮游植物密度的90%以上,并以微囊藻为优势种。Chl-a、藻类数量、蓝藻数量和微囊藻数量之间显著正相关,且水体有机物的主要来源是藻源有机物。从空间分布上来看,巢湖北部水源区藻及藻源有机物的浓度程大致呈现东低西高的变化趋势。根据所研究的藻源有机物包括藻毒素、嗅味物质以及以藻源有机物为前驱物的消毒副产物生成势与藻类指标的相关关系,筛选出与藻类指标正相关的物质(MC-LR、MC-RR、土臭素、2-MIB、β-环柠檬醛、β-紫罗兰酮、三氯甲烷生成势、氯乙酸生成势、二氯乙酸生成势和三氯乙酸生成势),建立蓝藻密度与这些特定代谢产物(均为胞内和胞外浓度之和)的一元线性回归模型,并根据这些物质的规定限值及在水厂中的去除率,分别计算巢湖北岸水源区蓝藻暴发期间对应藻源有机物限值的藻类指标浓度及最大允许值,最后根据最小容许原则,得到水源区蓝藻安全阈值和取水口蓝藻限值。这种建立水源区蓝藻预警值的方法综合考虑了多种藻源有机物对水源区水质的影响及在自来水厂中的去除率,可为水源区蓝藻控制及水厂生成工艺的改进提供科学依据。 本论文建立了保障饮用水源地安全的蓝藻预警值体系的方法:通过监测蓝藻水华发生不同阶段水源地蓝藻密度和藻源有机物浓度,建立不同阶段藻源有机物的单位蓝藻细胞当量或蓝藻密度与藻源有机物的线性关系式;依据藻源有机物或消毒副产物的生活饮用水卫生标准限值(若无相关限值可采用其他评价标准),获得水源区蓝藻安全阈值;结合自来水厂对蓝藻代谢产物的去除率,获得蓝藻密度的取水口限值;蓝藻安全阈值和取水口限值直接用于指导特定水源地的控藻措施实施和自来水厂生产。该方法的建立可为蓝藻浓度阈值的饮用水水源地质量标准制定提供参考,为完善富营养湖泊蓝藻水华污染控制技术提供科学依据。