水質指标
概念
水色(watercolor),海洋、湖泊、河流等中的水在現場所呈現的顔色,即太陽光經水體散射後,可見光和近紅外輻射計監測到的散射光的顔色。
中文“水色”既可以代表水體的顔色,又可以代表海洋的顔色。
原理與方法
由于透入水中的光線受水中懸浮物以及水分子的選擇吸收與選擇色散的合并作用而呈現不同的顔色。測定水色常用特制的水色計與天然狀态下的水色進行比較。水色計從藍色到褐色共有21個标準色,編有号數。
在野外,水質的透明度有一個國際上常用的測量方法:拿一個直徑30厘米的白色圓盤,沉到湖中,注視着它,直至看不見為止。這時圓盤下沉的深度,就是水體的透明度。而水色是指位于透明度的1/2深處,在圓盤上所顯示的水體的顔色。一般用水色計1号(淺藍色)至21号(棕色)表示。
海面向上光輻射的可見光的光譜分布所呈現的海洋表觀顔色。太陽直射光和天空光經海面進入海中,受到水體的光譜吸收和多次散射,這種光傳輸過程由海洋輻射傳遞規律所決定,因此海面輻射的光譜分布和海色不僅與海水固有光學性質有關,且與海洋表觀光學性質和海面受到的輻照度有關。
水體的光學特性可以分為互相獨立的兩類:固有的和表觀的。固有光學特性(Inher-entOpticalPropertiesIOPs)是指隻與水體成分有關而不随光照條件變化而變化的量,主要包括光譜吸收系數a)、散射系數b、光束衰減系數c。表觀光學特性(ApparentOpticalPropertiesAOPs)是指不僅與水體成分有關而且随外界光照條件變化而變化的量,如Ed、Lu、Rrs和R等。
三要素
浮遊植物的葉綠素(chlorophyll)
無機的懸浮物(inorganicsuspendedmatter)
有機的黃色物質(yellowsubstance或gelbstoff)
中國湖水
湖水的某種美麗的顔色(如綠色)是溶解了某些礦物質所緻,隻有在透明度高的湖中,這種顔色才可能顯現。湖水的顔色也受制于水深,因為深度隻有超過5米以上,湖水才有可能吸收掉其他色譜的光,而隻反射藍色光。長江中下遊的那些湖泊,由于水深平均不超過4米,因此在那些地方不能指望看到藍色的湖。
我國湖水色彩最美的湖泊也在青藏高原。青藏高原上的湖大多數水色呈青綠色和淺藍色(水色号為3—9号)。瑪旁雍錯的水色最清,為碧藍色;青海湖水呈淺藍色;鄂陵湖、紮陵湖呈青綠色。
在新疆以及内蒙古高原,賽裡木湖、新疆天池和内蒙古的岱海水色較清,湖水呈深綠色或淡藍色(5—9号);博斯騰湖水呈淺綠色。雲貴地區的湖泊以撫仙湖水色最清,為青綠色(5—8号);陽宗海和洱海呈深綠色(8—11号)。
長江及淮河中下遊的湖泊,河湖相通,泥沙和懸浮物含量高,因此是中國最渾濁的湖區。大多數湖泊的湖水呈黃褐色(14—19号)。
辨好
俗話說“魚兒離不開水”。水質的好壞直接影響着魚類養殖的經濟效益。水質好壞從兩方面來判定:一是通過常規的水質化驗來衡量水體的各項指标是否适合魚類的生長;二是通過水色“看”水質。
優質
1、黃褐色水質(包括褐色水、褐綠色水)此種顔色的水體中所含的藻類以矽藻門、綠藻門的藻類為主。矽藻是許多水生動物及其幼體的優質餌料。當矽藻大量繁殖時,水體的顔色呈黃褐色,該種水色是養魚的上好水色。
2、黃綠色水、草綠色水此種顔色的水體中所含的藻類主要以綠藻門的藻類為主,如球藻、新朋藻、多芒藻等藻類。一般情況下,生長綠藻的水體顔色呈黃綠色,綠藻繁殖較多時水色呈鮮綠色。綠藻可以大量吸收氮肥,起到淨化水體的作用,所以以綠藻為主的水體是較穩定的,是養殖者所期望的水色。
以上兩種水色的水質都比較好,水體中所含有的浮遊植物一般都是魚類易消化的種類,要注意保持。矽藻對水體變化的适應性弱,當水環境發生較大變化時矽藻就會大量死亡,水色也随之變化。綠藻對水環境的變化适應性較強,但要注意水色太綠(如墨綠色)時則說明水色已老。這時,我們就需要及時換水或加注新水或者用氯制劑全池潑灑來控制池水中綠藻的數量。
劣質
1、黑綠色水此種水色的水體在天氣較熱時,池塘的下風處常浮有一層綠膜,這說明水體中的浮遊植物較多。水體中所生長的浮遊植物以裸藻門的藻類(如雙鞭藻、棘刺囊裸藻等)為主,這是魚類不易消化的藻類品種。
2、紅棕色水池水在陽光照射下呈紅棕色,且藻類在水中分布不均勻,成團成縷。此種顔色的水體中含有大量甲藻門的藻類,如裸甲藻、多甲藻等。當它們大量繁殖時水色呈醬油色,是水質變壞的标志。
3、翠綠色水當水體的顔色呈翠綠色時,水體的透明度降低。當水溫升高時,在池塘四周(尤其在下風處)的水面上浮有一層翠綠色的浮膜。此種顔色的水體中常常含有大量的藍藻(主要種類為銅綠微囊藻、不定微囊藻等藻類),該水色是水質老化的标志。
以上3種水色的水質都不好,因為水體中所含有的藻類多數是魚類不易消化的種類。
當這些藻類大量繁殖時,到了晚上藻類光合作用停止,呼吸作用消耗大量氧氣,水體中的溶氧量降低,大量繁殖的藻類使得透明度也降低。當上述藻類大批死亡後,它們向水體中釋放出藻毒素等有毒物質,麻痹魚蝦等水中生物的中樞神經系統,嚴重時還會造成死亡。所以,當發現水體出現上述3種水色後,應立即用硫酸銅,化水後全池潑灑,使池水的硫酸銅濃度達到0.5微克/升,或根據實際情況在下風處用硫酸銅,使池水的硫酸銅濃度達到0.7微克/升,來殺死這些藻類,并将底層池水抽出,以免對魚類造成危害。
此外,投喂不同飼料和肥料,由于水中溶解有機物的影響,水體也會出現不同的顔色。比如施放牛、馬糞,池水呈紅褐色;施放雞糞,池水呈黃綠色;螺蛳投得多的池,水色呈油綠色;水草、陸草投得多的池,水色往往呈紅褐色。加以水色還受天氣、土壤和塘泥以及周圍環境等影響,因此水色不能作為判斷水質的惟一根據。
相關
利用Y-型沉積物再懸浮發生模拟裝置,模拟湖泛發生過程,分析水體吸收特性變化特征;同時,利用Hydrolight和CIE顔色匹配函數模拟水體顔色,分析湖泛水色變化規律。結果表明:在湖泛發生過程中,可溶性有色物質(CDOM)濃度(ag)不斷增大,無機顆粒物濃度及吸收(ad)總體呈減小的趨勢,而浮遊植物色素濃度及吸收(aph)随時間變化不規律;
基于Hydrolight模拟湖泛水體,離水輻亮度(Lw)和遙感反射比(Rrs)均随時間不斷變小;3)另外,随SPIM或ag(443)的變大,水體顔色逐漸由綠色變為棕色。當SPIM增至40mg/L時,水體呈現棕色;當ag(443)達到10m-1時,水體呈現紅棕色。通過研究湖泛發生過程水體光學特性和水色變化規律,有助于構建高精度的湖泛遙感監測模型。