[实用新型]用于饮用水水源地藻类监测预警的浮标

说明书

技术领域

本实用新型涉及水环境保护技术领域，具体来说，本实用新型涉及一种用于饮用水水源地藻类监测预警的浮标。

背景技术

伴随着我国经济快速发展的同时，生态环境持续恶化。近年来我国水体富营养化日益加剧，藻类过度繁殖产生的有害藻华持续高频次发生，已严重影响到居民的饮水安全、水产养殖、水体景观价值等方面，造成了巨大的经济损失。2007年太湖蓝藻水华爆发影响无锡、苏州等周边城市的生活、饮用水供水安全，2009年厦门九龙江甲藻水华影响厦门市生活、饮用水供水安全。作为主要饮用水水源地的大中型水库也频繁爆发水华，仅2000-2009年广东省就有18座水库发生蓝藻水华。2009年三峡水库香溪河库湾爆发甲藻水华。

为应对日益严峻的水华形式，水利部水文局于2008年3月下发《关于开展藻类监测试点工作的通知》(水文质〔2008〕34号)，部署藻类监测试点工作。环保部在2010年9月下发了《关于进一步加强分散式饮用水水源地环境保护工作的通知》，强调了饮用水水源地保护的紧迫性。藻类监测已经成为了水质监测工作中的重点。

目前现有技术中针对藻类监测的方法主要有以下几种：

1)显微镜法测量细胞数：监测人员需要乘船到现场进行采样并固定，带回实验室后由专业人员进行镜检分析。

2)萃取法测量叶绿素含量：监测人员需要现场采样并过滤浓缩，带回实验室后用丙酮等有机溶剂萃取叶绿素并进行测量。

3)现场荧光法测量叶绿素含量：监测人员携带便携式荧光仪到现场采样并通过测量藻类色素的荧光强度来获知藻类叶绿素含量，目前最新的荧光仪已有测量蓝藻生物量和总藻类生物量的不同版本。

4)藻类色素荧光监测浮标：荧光计探头集成在浮标上，在现场连续监测水体中的藻类生物量，数据无线传输到岸上基站。

5)无线视频监测浮标：授权公告号为CN 201689088U的中国实用新型专利中提到了采用无线视频拍摄监测蓝藻浓度变化。它在浮标上安装监控摄像头，用于拍摄浮标水域的照片，无线传输到岸上基站，由监测人员根据水域照片判断是否发生了水华。

6)遥感测量藻类生物量：通过卫星搭载的光谱仪来大面积测量水色光谱，用特定公式估算水体的生物量。

然而，现有的藻类监测技术分别存在如下缺点：

1)显微镜法测量细胞数：样品从采样到得出结果整个过程具有较大的时间滞后性，不能做到及时预警。此外，在显微镜下藻类分类和计数需要非常专业的人员，并且分析样品的效率较低(一般而言，对一个样品同时进行定性、定量分析约需2小时)。

2)萃取法测量叶绿素含量：采样回来后丙酮等有机溶剂的萃取时间较长，一般需要1-2天才能获取数据，无法做到及时预警。

3)现场荧光法测量叶绿素含量：虽然获取数据非常快速，但当藻密度较高时(例如超过100μgChl/L)荧光强度与藻类生物量不再呈线性关系，获取的数据误差较大。水体中溶解态有机质(CDOM)较多时，需要消除CDOM发出的本底荧光才能获得较理想的数据。

4)藻类色素荧光监测浮标：虽然可以做到无人值守、现场连续监测，但无法消除水体中CDOM荧光对测量产生的干扰，对于很多富营养化严重的水体而言，这种干扰非常大。藻密度较高特别是发生水华时，由于丧失了荧光强度与生物量的线性关系，导致测量的结果误差很大。

5)无线视频监测浮标：通过无线传输来的现场照片只能对水体中的藻类进行非常不科学的估算，不是严谨可靠的定量分析。

6)遥感测量藻类生物量：购买卫星遥感数据的费用非常昂贵，且需要非常专业的人员进行反演才能得到数据。天空中的云彩、空气中的浮尘等会直接影响遥感测量的准确性，需要进行地面校准。此外，目前国际上的卫星遥感主要聚焦于海洋领域，对于淡水环境的遥感网格很大，导致数据的精度不高。

综上可知，上述现有的技术如显微镜法、萃取法、现场荧光法等都无法做到无人值守连续监测；遥感法需要购买数据，受天气影响很大；无线视频监测浮标无法获得可靠的数据；而荧光监测浮标又容易受到水体中溶解态有机质和藻密度的影响。

发明内容

本实用新型所要解决的一个技术问题是提供一种用于饮用水水源地藻类监测预警的浮标，用于在野外无人值守、长期、在线监测饮用水水源地水域的剖面藻类细胞密度，从而进行藻类监测和预警。

本实用新型所要解决的另一个技术问题是提供一种用于饮用水水源地藻类监测预警的浮标，可以区分出经常发生水华的微囊藻群体，用于监测单细胞微囊藻和群体微囊藻的密度，进行水华预警。