北方寒冷地区水源水中摇蚊幼虫污染对象识别预警与控制

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近年来,以我国北方某水源地河流为代表的北方寒冷地区水源水中,出现了摇蚊幼虫,当摇蚊幼虫在水源水中大量繁殖时,净水厂常规水处理工艺并不能完全消除摇蚊幼虫产生的影响,从而对供水系统形成了污染控制压力。为解决北方寒冷地区水源水中摇蚊幼虫的聚集增长,对供水系统产生的污染问题,开展了对摇蚊幼虫污染的“对象识别-预警-控制”相关研究,取得了具有实际工作指导意义的研究成果。以北方某水源地河流为例,研究摇蚊幼虫的污染对象组成,对北方寒冷地区水源水中摇蚊幼虫进行污染对象的识别。现阶段我国针对于南方地区富营养化湖泊和水厂水处理环节中摇蚊幼虫的研究,认为摇蚊幼虫适宜生长的温度范围为15~30℃。为了探究摇蚊幼虫在北方寒冷地区低温环境下大量繁殖,并对供水系统产生污染的原因,开展了北方寒冷地区水源水中摇蚊幼虫污染对象识别的相关研究。对采集到的摇蚊幼虫进行形态鉴定和分子鉴定,鉴定结果表明,污染对象包括缺损拟隐摇蚊在内的10种摇蚊幼虫,隶属于直突摇蚊亚科、摇蚊亚科、寡角摇蚊亚科3个亚科下的7个属。其中直突摇蚊属摇蚊为主要污染对象,总数量占比达69.4%。归纳总结我国南北方地区水体摇蚊幼虫污染风险对象的分布差异,发现北方地区摇蚊幼虫污染风险对象为摇蚊亚科、直突摇蚊亚科下的一些耐寒种,南方地区摇蚊幼虫污染风险对象为长足摇蚊亚科下的部分耐污种。针对水源水中出现的摇蚊幼虫污染现象,为了准确识别污染风险,需要建立污染预警机制,便于及时的采取相关控制措施。收集2020-2021年1-6月的水源水中摇蚊幼虫数量数据,及其对应的水温、p H、溶解氧含量等常规监测水质参数,基于机器学习算法构建污染预警模型。相关性分析用于筛选对水源水中摇蚊幼虫数量起到显著性影响的因素,作为神经网络模型的输入端。通过对MLP神经网络预测模型的构建,可用于预测水源水中是否会产生摇蚊幼虫污染情况,实现了对污染风险的识别与预警。对2022年1-5月的摇蚊幼虫污染预警应用,预警结果准确性可达86.8%。为了进一步探究污染来临时,具体的污染程度如何,还进行了多元线性回归模型的构建,可用于预测污染暴发时,水源水中摇蚊幼虫的具体条数。预警模型构建准确性良好,运用模型对2022年1-5月的水源水摇蚊幼虫污染进行预测应用,结果表明准确性高,冬季模型和春季模型的整体误差分别为26.1%和23.8%。现有对于北方寒冷地区水源水中的摇蚊幼虫污染控制技术研究较少,考虑常规可用于水源水的摇蚊幼虫污染处理的三种技术方案,紫外超声处理、投加氧化消毒剂、投加生物制剂和滤食性鱼类。运用层次分析法的方式,考虑各技术手段经济效益、环境效益、技术可行性三个维度下的多个指标,综合评判出适用于北方寒冷地区水源水中的摇蚊幼虫污染控制最优方案。分析结果表明,紫外超声处理的总排序权重值(0.532)最高>投加氧化消毒剂(0.358)>投加生物制剂和滤食性鱼类(0.110),可为北方寒冷地区水源水中控制摇蚊幼虫污染提供一定的实践应用价值和技术方案参考。
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