千島湖藍(lán)藻密度制約因素分析

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千島湖藍(lán)藻密度制約因素分析

要:千島湖,位于錢塘江上游,既是國(guó)家級(jí)重要風(fēng)景名勝區(qū),也是浙江省會(huì)杭州市及下游其他市、縣重要的飲用水源地,保護(hù)地位十分重要。由于建湖時(shí)間短、入湖污染少,目前千島湖的生態(tài)環(huán)境和地表水質(zhì)量仍屬優(yōu)秀。然而,由于千島湖流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、不合理的開發(fā)和湖泊自身的演變,千島湖已從建湖初期的貧營(yíng)養(yǎng)發(fā)展到現(xiàn)在的中營(yíng)養(yǎng)狀態(tài),甚至于98、99年局部水域出現(xiàn)了季節(jié)性的藍(lán)藻生長(zhǎng)旺盛現(xiàn)象,引起了政府部門和各級(jí)環(huán)境科研機(jī)構(gòu)的關(guān)注。本文以千島湖監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù),運(yùn)用相關(guān)性分析和多元逐步回歸統(tǒng)計(jì)方法,對(duì)藍(lán)藻密度與環(huán)境理化指標(biāo)的關(guān)系進(jìn)行研究分析,找出與藍(lán)藻密度顯著相關(guān)的環(huán)境因子,建立多元逐步回歸方程,預(yù)測(cè)千島湖藍(lán)藻密度的變化情況。分析結(jié)果表明,水溫、水深和總磷為藍(lán)藻密度的顯著相關(guān)因子。其中,適宜的高水溫是藍(lán)藻生長(zhǎng)旺盛的外界誘導(dǎo)因子,高水位運(yùn)行不利于千島湖水質(zhì)保護(hù),而磷元素是限制藍(lán)藻生長(zhǎng)規(guī)模的最主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。
 
關(guān)鍵詞:千島湖  多元逐步回歸 藍(lán)藻密度 預(yù)測(cè)
 
   
      千島湖是一個(gè)集發(fā)電、防洪、飲用、養(yǎng)殖、旅游和工農(nóng)業(yè)用水等多種功能于一體的大型水庫(kù),也是作為浙江省和杭州市生命線的錢塘江的重要水源。千島湖歷來以四周樹木蔥郁,生物多樣性豐富,湖水清澈澄明,環(huán)境優(yōu)美而著稱。然而,隨著庫(kù)區(qū)及上游流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,人民生活水平的提高,以及千島湖的自然環(huán)境特點(diǎn)和自身的演變,千島湖已從建湖時(shí)期的貧營(yíng)養(yǎng)發(fā)展到現(xiàn)在的中營(yíng)養(yǎng)狀態(tài),98、99年局部水域曾出現(xiàn)了季節(jié)性的藍(lán)藻生長(zhǎng)旺盛現(xiàn)象,引起了政府部門和相關(guān)科研機(jī)構(gòu)的關(guān)注。 PH計(jì)| 酸堿計(jì)| 糖度計(jì)| 鹽度計(jì)| 酸堿度計(jì)| 電導(dǎo)計(jì)| 水分測(cè)定儀|
 
1 研究方法
1.1數(shù)據(jù)來源
     千島湖布設(shè)10個(gè)常規(guī)采樣點(diǎn),見圖1,各測(cè)點(diǎn)名稱分別為:1#街口,2#12號(hào)航標(biāo),3#小金山,4#排嶺水廠,5#航頭島,6#積嶺口,7#茅頭尖,8#三潭島,9#密山,10#大壩前,監(jiān)測(cè)頻次為每月一次,進(jìn)行理化指標(biāo)和藻類定量監(jiān)測(cè)。
 

 

 

 

 

1 千島湖采樣點(diǎn)位圖

Figure.1  Sampling points in the Qian-dao Lake

 

1.2  統(tǒng)計(jì)方法
1.2.1  相關(guān)性分析
      將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表除時(shí)間數(shù)列外從Excel文件中拷入SPSS 11.0統(tǒng)計(jì)分析程序,形成SPSS數(shù)據(jù)文件,運(yùn)用SPSS程序的相關(guān)性分析模塊,進(jìn)行藍(lán)藻和理化指標(biāo)的兩兩相關(guān)分析。
1.2.2  建立預(yù)測(cè)方程
      以與藍(lán)藻總量預(yù)測(cè)相關(guān)的環(huán)境理化因子為自變量,以藍(lán)藻密度(CD)為因變量,運(yùn)用SPSS程序的多元逐步回歸統(tǒng)計(jì)分析方法,逐步剔除相關(guān)性不大的因子,得到各采樣點(diǎn)及全湖平均值的與CD關(guān)系最接近的環(huán)境因子,進(jìn)而得到回歸方程和復(fù)相關(guān)系數(shù)等。
1.2.3  預(yù)測(cè)方程的檢驗(yàn)
      將相關(guān)環(huán)境因子的實(shí)測(cè)值代入預(yù)測(cè)方程,計(jì)算通過預(yù)測(cè)方程求得的藍(lán)藻密度統(tǒng)計(jì)值,比較實(shí)測(cè)值與統(tǒng)計(jì)值的差異。
 
2 分析結(jié)果
2.1千島湖環(huán)境因子對(duì)藍(lán)藻密度的影響
      通過SPSS11.0程序的相關(guān)性分析,得出千島湖主要理化因子和藍(lán)藻密度之間的相關(guān)系數(shù)和顯著性差異數(shù)值,見下表1。(CD為藍(lán)藻密度Cyanophyceae density的簡(jiǎn)寫。)

 

1   千島湖一些理化指標(biāo)與藍(lán)藻密度的線性相關(guān)矩陣

Tab. 1 Pearson correlation between Cyanophyceae density and some physical-chemical factors

(in the Thousand-island Lake)
 
項(xiàng)目
 
WT
PH
D
COD
TN
TP
SD
DO
CD
Pearson
Correclation
WT
1.000
 
 
 
 
 
 
 
 
PH
.833**
1.000
 
 
 
 
 
 
 
D
.332
.268
1.000
 
 
 
 
 
 
COD
.290
.313
.029
1.000
 
 
 
 
 
TN
-.202
-.115
-.355
-.004
1.000
 
 
 
 
TP
.150
.263
.186
.074
-.023
1.000
 
 
 
SD
-.554**
-.460*
-.331
-.205
-.181
-.056
1.000
 
 
DO
-.424*
-.007
-.153
-.124
.321
.205
.049
1.000
 
CD
.543**
.681**
.542**
.222
-.162
.704**
-.296
.035
1.000
Sig
(2-tailed)
WT
PH
D
COD
TN
TP
SD
DO
CD
 
.000
.105
.135
.303
.446
.002
.025
.003
 
 
.196
.105
.560
.176
.014
.972
.000
 
 
 
.891
.082
.373
.106
.466
.005
 
 
 
 
.984
.707
.296
.530
.257
 
 
 
 
 
.907
.357
.096
.410
 
 
 
 
 
 
.775
.295
.000
 
 
 
 
 
 
 
.804
.127
 
 
 
 
 
 
 
 
.860
 

**. Correlation  is significant at the 0.01 level(2-tailed).

 *. Correlation  is significant at the 0.05 level(2-tailed).

         由表1可知,千島湖的藍(lán)藻密度,與水溫、PH值、水深、總磷呈顯著正相關(guān)關(guān)系,其一次線性方程分別如下:
      CD=12.69×WT-177.5   (R=0.543,F(xiàn)=10.88,sig=0.003)
      CD=272.0×PH-2103.4  (R=0.681,F(xiàn)=22.47,sig<0.001)
      CD=28.30×D-2715.9   (R=0.542, F=9.57, sig=0.005)
      CD=12899×TP-138.3   (R=0.704, F=25.60,sig<0.001)
 
2.2 千島湖藍(lán)藻密度的逐步回歸統(tǒng)計(jì)分析
      由于藻類光合作用產(chǎn)氧而影響水體溶解氧的水平,PH值受藻類生長(zhǎng)的影響而變化,所以溶解氧、PH值變化,可以說是以藻類生長(zhǎng)為“原因”而產(chǎn)生的“結(jié)果”,難以預(yù)測(cè)藻類生長(zhǎng)情況。在運(yùn)用逐步回歸統(tǒng)計(jì)方法預(yù)測(cè)千島湖藍(lán)藻密度的變化,將溶解氧、PH值等因素剔除,并以藍(lán)藻密度為因變量,計(jì)算逐步回歸方程,得出表2。
 
表2   千島湖藍(lán)藻密度與環(huán)境因子的逐步回歸統(tǒng)計(jì)結(jié)果
Tab.2  Backward multiple regression between environmental factors

                                                &Cyanophyceae density (×104個(gè)/升) in the Thousand-island Lake

 

點(diǎn)位
入選變量
逐步回歸方程
復(fù)相關(guān)系數(shù)
綜合F值
綜合Sig
街口
1 WT
CD=12.49×WT-176.6
0.540
10.71
0.003
12航標(biāo)
1 WT
CD=13.16×WT-184.6
0.638
15.82
0.001
小金山
1 SD
2 D
CD=-132.78×SD+68.73×D
-6032.6
0.645
7.49
0.003
排嶺水廠
1 TP
2 D
3 COD
CD=25908×TP+56.62×D
+459.2×COD-2333.1
0.863
19.28
<0.001
航頭島
1 WT
2 D
CD=10.12×WT+33.73×D
-995.3
0.625
7.390
0.003
積嶺口
1 WT
2 D
CD=3.14×WT+3.05×D
-109.7
0.630
8.21
0.001
茅頭尖
1 WT
2 COD
CD=2.69×WT+36.06×COD
-66.7
0.621
7.21
0.004
三潭島
1 TP
2 D
CD=5103×TP+5610×D
-972.8
0.766
18.46
<0.001
密山
1 WT
2 D
CD=1.66×WT+5.03×D
-326.1
0.700
10.07
0.001
大壩前
1 SD
CD=49.9-5.35×SD
0.425
5.08
0.034
全湖平均
1 WT
2 TP
3 D
CD=9.20×WT+11166×TP
+15.95×D-848.2
0.888
26.08
<0.001
 
       千島湖藍(lán)藻密度與有關(guān)理化因子的逐步回歸結(jié)果顯示,影響千島湖總體藍(lán)藻水平的因素主要為水溫和總磷、水深,各測(cè)點(diǎn)除大壩前藍(lán)藻密度與理化因子的關(guān)系較不明顯外,其余測(cè)點(diǎn)復(fù)相關(guān)系數(shù)0.540~0.863,綜合F值為7.21~19.28,綜合sig值為<0.001 ~0.004,相關(guān)性較好。
 
2.3千島湖藍(lán)藻密度的初步預(yù)測(cè)
      由上節(jié)分析結(jié)果顯示,千島湖的藍(lán)藻密度平均值與環(huán)境因子的逐步回歸結(jié)果,以水溫和總磷、水深為顯著因子,其回歸方程為:
     CD= 9.20×WT+11166×TP+15.95×D-848.2
      其中,CD(藍(lán)藻密度)為因變量,WT(水溫)和TP(總磷)、D(水深)為自變量,該預(yù)測(cè)方程復(fù)相關(guān)系數(shù)0.888,綜合F值為26.08,綜合sig值為 <0.001。
      千島湖藍(lán)藻密度平均值的實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值的變化曲線見圖2,由圖2可以看出,藍(lán)藻密度實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值的變化狀況基本吻合,預(yù)測(cè)模型具有一定的參考價(jià)值。
 
圖2千島湖藍(lán)藻密度平均值的實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值的比較
Fig.2 The observed and calculated Cyanophyceae average density in the Thousand-island Lake
 
 
3 小結(jié)
 
     本文以千島湖監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù),運(yùn)用SPSS11.0軟件的相關(guān)性分析和多元逐步回歸統(tǒng)計(jì)方法,對(duì)環(huán)境理化指標(biāo)與藍(lán)藻密度的影響關(guān)系進(jìn)行了研究分析。分析結(jié)果表明,千島湖藍(lán)藻密度最顯著的制約因素為水溫和總磷、水深,其中適宜的高水溫是藍(lán)藻生長(zhǎng)旺盛的外界誘導(dǎo)因子,磷元素是限制藍(lán)藻生長(zhǎng)規(guī)模的最主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),而千島湖水位的高低決定了陸源營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的入湖負(fù)荷量的多少(據(jù)調(diào)查,千島湖CODcr、TN、TP的入湖負(fù)荷總量中50%以上來自流域面源污染)。因而,對(duì)于千島湖富營(yíng)養(yǎng)化的防治,控制外界含磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的輸入量,是切實(shí)必要的。而要控制千島湖外界營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的入湖量,一方面要通過工業(yè)污染源、生活污染源的治理,通過產(chǎn)業(yè)調(diào)整、禁止重污染企業(yè)上馬等行政管理措施,控制點(diǎn)污染源污染物入湖量;更重要的是需要通過生態(tài)環(huán)境的保護(hù),控制水土流失,從而降低陸源面污染源的入湖污染負(fù)荷。同時(shí),研究結(jié)果也表明,從水質(zhì)保護(hù)目的出發(fā),千島湖應(yīng)盡量避免高水位運(yùn)行方式(通過分期泄洪等手段)。
發(fā)布人:2011/1/22 10:38:002590 發(fā)布時(shí)間:2011/1/22 10:38:00 此新聞已被瀏覽:2590次