葉綠素a,作為浮游植物進(jìn)行光合作用的主要色素,是水體中藻類生物量的關(guān)鍵指示因子。它的存在與否、濃度高低,直接反映了水體中初級生產(chǎn)力的水平,進(jìn)而揭示水生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況。簡而言之,葉綠素a就是水體中藻類繁盛程度的“晴雨表"。
在健康的水生態(tài)系統(tǒng)中,適量的葉綠素a代表著水生植物和藻類的正常生長,它們是水生食物鏈的基礎(chǔ),為魚類和其他水生生物提供食物和氧氣。然而,當(dāng)水體中營養(yǎng)物質(zhì)(如氮、磷)過剩時,葉綠素a的濃度會急劇升高,導(dǎo)致藻類過度繁殖,即我們常說的“水華"或“赤潮"現(xiàn)象。這種現(xiàn)象會嚴(yán)重破壞水體的生態(tài)平衡,影響水生生物的生存。
關(guān)注水體葉綠素a濃度至關(guān)重要,因為它直接關(guān)系到水體的富營養(yǎng)化程度。富營養(yǎng)化是重大的水環(huán)境問題,會導(dǎo)致水體透明度降低、溶解氧消耗、魚類死亡,甚至產(chǎn)生藻毒素,對人類健康和生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重威脅。因此,通過監(jiān)測和控制葉綠素a的濃度,可以有效預(yù)防水體富營養(yǎng)化,保障水生態(tài)系統(tǒng)的健康和水資源的可持續(xù)利用。
國家標(biāo)準(zhǔn)如何界定葉綠素a濃度限值?
我國在水質(zhì)管理方面,對葉綠素a的濃度限值有著明確的重要依據(jù)。其中,最重要的文件之一是中華人民共和國生態(tài)環(huán)境發(fā)布的《湖泊營養(yǎng)物基準(zhǔn)—中東部湖區(qū)(總磷、總氮、葉綠素a)(2020年版)》1。這份基準(zhǔn)是我國重要的湖泊營養(yǎng)物基準(zhǔn),為湖泊水體中葉綠素a的濃度控制提供了科學(xué)指導(dǎo)和法律依據(jù)。
根據(jù)《湖泊營養(yǎng)物基準(zhǔn)—中東部湖區(qū)(總磷、總氮、葉綠素a)(2020年版)》的規(guī)定,中東部湖區(qū)湖泊營養(yǎng)物基準(zhǔn)中葉綠素a(Chl-a)的濃度限值國家標(biāo)準(zhǔn)為 3.4 μg/L。這一數(shù)值是經(jīng)過大量科學(xué)研究和實踐驗證,旨在確保湖泊水體生態(tài)功能的健康穩(wěn)定,有效遏制富營養(yǎng)化趨勢。
雖然《湖泊營養(yǎng)物基準(zhǔn)》明確了湖泊的葉綠素a限值,但對于河流、水庫等不同類型的水體,其評價標(biāo)準(zhǔn)會有所側(cè)重。例如,《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)2雖然沒有直接規(guī)定葉綠素a的濃度限值,但將葉綠素a作為湖泊和水庫營養(yǎng)狀態(tài)評價的五項重要指標(biāo)之一(其他四項為總磷、總氮、透明度和高錳酸鹽指數(shù))。這意味著,在對河流、水庫進(jìn)行水質(zhì)評價時,葉綠素a的濃度同樣是衡量其營養(yǎng)狀態(tài)和生態(tài)健康的重要參數(shù),但具體限值可能需要結(jié)合水體功能、區(qū)域特點等因素進(jìn)行綜合評估。
當(dāng)水體中葉綠素a濃度超過國家標(biāo)準(zhǔn)或適宜范圍時,會引發(fā)一系列嚴(yán)重的生態(tài)問題。直接就會導(dǎo)致的是水體透明度急劇下降,影響水下植物的光合作用,導(dǎo)致水生生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)失衡。其次,大量藻類死亡后分解會消耗水中溶解氧,造成水體缺氧,甚至引發(fā)魚類和其他水生生物的大規(guī)模死亡。更嚴(yán)重的是,某些藻類(如藍(lán)藻)會產(chǎn)生藻毒素,這些毒素不僅對水生生物有毒害作用,還會通過食物鏈傳遞,最終威脅到人類的飲水安全和身體健康。例如,當(dāng)葉綠素a濃度過高時,水體可能呈現(xiàn)綠色甚至藍(lán)綠色,并伴有異味,嚴(yán)重影響水體的景觀和使用功能。
監(jiān)測與應(yīng)用:如何有效監(jiān)測葉綠素a并保障水質(zhì)?
目前,監(jiān)測水體葉綠素a濃度的方法主要包括實驗室分析法和現(xiàn)場快速測定法。實驗室分析法通常采用分光光度法,即通過過濾水樣、提取葉綠素a并測量其在特定波長下的吸光度來計算濃度。這種方法準(zhǔn)確度高,但耗時較長,不適用于實時監(jiān)測?,F(xiàn)場快速測定法則包括熒光法等,具有快速、便捷的特點,能夠滿足現(xiàn)場實時監(jiān)測的需求。
隨著科技的進(jìn)步,現(xiàn)代水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)為葉綠素a的精準(zhǔn)測量提供了更高效、更便捷的解決方案。以贏潤集團(tuán)研發(fā)生產(chǎn)的ERUN-SP8-ASC-2便攜手持式葉綠素藍(lán)綠藻分析測定儀和ERUN-SZ2-B-L3水質(zhì)葉綠素a傳感器在線式分析儀為例,它們均采用熒光傳感技術(shù),無需添加任何試劑,即可實現(xiàn)對水體中葉綠素a濃度值的快速、準(zhǔn)確測定。其中,ERUN-SP8-ASC-2便攜手持式葉綠素藍(lán)綠藻分析測定儀適用于隨身攜帶進(jìn)行現(xiàn)場快速測定,而ERUN-SZ2-B-L3水質(zhì)葉綠素a傳感器在線式分析儀則可固定安裝,實現(xiàn)對水體葉綠素a濃度的連續(xù)實時監(jiān)測。這些設(shè)備具有很高的重復(fù)性和長期穩(wěn)定性,極大地提升了水質(zhì)監(jiān)測的效率和精度,廣泛應(yīng)用于河流、湖泊、池塘、海洋勘探、水產(chǎn)養(yǎng)殖及飲用水源等多個領(lǐng)域。 
葉綠素a監(jiān)測數(shù)據(jù)是水環(huán)境管理決策的重要依據(jù)。通過長期、連續(xù)的監(jiān)測,可以掌握水體葉綠素a濃度的變化趨勢,及時發(fā)現(xiàn)水體富營養(yǎng)化風(fēng)險,為水污染防治、水生態(tài)修復(fù)等提供科學(xué)支撐。例如,當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示葉綠素a濃度持續(xù)升高并接近或超過3.4 μg/L的限值時,相關(guān)部門可以迅速采取措施,如控制入湖(庫)污染源、開展生態(tài)清淤、投放生物制劑等,以避免水華爆發(fā)。此外,這些數(shù)據(jù)也為評估水環(huán)境治理效果、制定更科學(xué)的水質(zhì)管理政策提供了量化依據(jù)。