水草茂盛的水域 pH為何容易偏高甚至“超標”？
明清澈見底，各項水質指標I~III類，水下森林生長完美，可pH卻不達標！ 環保網站www.hihpy.com
"pH偏高甚至超標，是水生態修復比較容易出現的一個問題。這個現象往往發生在項目中后期，尤其是夏秋季，水下森林構建完成，并形成了相對穩定的凈化系統。你看得到沉水植物生長旺盛，甚至觀察得到其葉片不斷滋生的氣泡，一汪清水著實喜人，不亞于廣告中有點甜的礦泉水。放心的交由第三方檢測水質，卻被告知pH為9.7，超出了地表水標準的6~9限值，水質不達標!可其他指標明明很好。DO為I類，COD為II類，氨氮為II類，TP為III類，這樣的水說不達標，很難讓人理解。
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是水質真的不好么，肯定不是。是檢測結果有偏差么，卻也未必。拋開外部人為因素等影響，水體pH超標的內在原因是什么呢？
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1 pH超標的表現
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一般情況下，水生態系統初步構建完成后，水體各項污染指標均會得到大幅削減，pH也會回歸至7~9的常規水平，水質整體向好。 環保網站www.hihpy.com
隨著水草生長繁殖，水下森林覆蓋率不斷提升。夏季高溫時節更是大多數沉水植物分蘗的高峰期，在此期間，可能發生水體pH超標現象（統一表現為pH＞9，一般不會超過10），水體呈堿性。 空氣凈化www.hihpy.com
從空間來講，pH超標現象并不會發生在整個水域，而大多出現在沉水植物生長最為旺盛的區域；從時間來講，pH超標也多發生在5~8月份的晴天中午10:00~16:00之間，正午時段發生概率最高。
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此外，pH超標一般為單獨現象，基本不影響水體透明度及其他水質指標。 科曼環保www.hihpy.com
2 水這么好，pH為何還會超標？
可以說，恰恰是水質好、水草旺盛，才更易發生pH超標現象。
pH超標的原因，可以簡述為：沉水植物光合作用消耗水中的CO2，CO2的減少又會改變水中碳酸平衡，進而導致水體pH升高。
水體中的碳酸平衡方程為：
而沉水植物的光合作用又與碳酸鹽體系存在著如下關系：
上述平衡控制著水體pH的變化，任何一種離子濃度的變化都將引起pH的改變。
在水草生長旺盛的區域，擁有更強的光合作用，也就意味著要消耗更多的CO2，當植物不能直接從水體中獲得足夠的游離二氧化碳時，只能從碳酸氫根奪取二氧化碳，方程式（6）向右移動，釋放出OH-，導致pH升高。
根據王傳海等（2007）研究發現，沉水植物在光合作用光反應階段會產生大量原子氧，導致水體DO含量迅速提升，為保持細胞內外的酸堿平衡，植物也會把細胞內形成的OH-排出細胞外，導致水體中OH-濃度升高，進而引起水體pH升高。
隨著光照條件變弱，植物光合作用也逐漸減弱，pH將逐步降低；夜晚由于光合作用的消失，同時植物的呼吸作用會產生一定量的CO2，水體pH值將逐步恢復至偏中性狀態（7.0~9.0）。
3 pH超標一定是壞事嗎？
由水污染引起的pH含量超標，當然不是好事。
但由于沉水植物系統光合作用引起的pH短暫升高，也并非壞事。這是一種正常的自然現象。
研究表明，pH的變化會改變微生物的環境條件。當沉水植物光合作用增強，水體中pH升高，有助于下面方程向左移動，促進水中氨氮以氣體形式逸出水體。
此外，隨著pH的升高，碳酸根的比例在逐步增加，有利于與水中鈣、鎂等陽離子形成沉淀，水體總硬度也隨之下降，即起到了“生物脫鈣”作用。
趙聯芳等人研究表明，當水體pH＞8.55時，種植有伊樂藻的水體才表現出明顯的削減氨氮的作用，在pH＜8時該作用則不顯著。其通過對比發現，在沉水植物生物量較大時，pH小幅度升高即可促進系統中N的去除。
當然，植物光合作用也不會無限制的提高水體的pH值。畢竟植物生長也有自己的邊界條件。當水體pH過高，也會反過來降低沉水植物的光合放氧量，抑制光合作用。
張瀏等人研究表明，水體pH的大幅增加，會導致一系列的水化學變化，如氧化還原狀態、營養鹽形態，也可導致沉水植物生產力下降，凈化作用降低，過高的pH值也可能直接引起植物的死亡。
需要注意的是，這種高pH的極端現象，絕非僅僅來自植物自身的光合作用。如果水體pH超過10甚至更高，就應該好好檢查是否存在外部的干擾因素了。
4 科學案例佐證
中科院南京地理與湖泊研究所的王傳海教授團隊，在其關于苦草對水體環境因子影響變化的研究中發現，種植有苦草的水體，其溶解氧、pH值均顯著高于無植物的水體。
研究還表明，種植有苦草的水體其pH值日變化趨勢明顯，pH呈明顯的以下午3點為最高值的單峰曲線。最高值達到9.25，6:00~23:00期間pH平均為8.24。
這一現象的發生，也正是由于沉水植物的光合作用消耗水體中的CO2所致，進而引起pH升高。值得注意的是，即使到了凌晨，有苦草的水體中pH值仍然高于無苦草的對照組，這可能意味著CO2在水中溶解的速率較慢。
狄春華在其發表的《尚湖原水pH異常原因分析與應對》一文指出，“……在線監測數據發現：4月底尚湖pH值突然升高，6月中旬回落至8.5以下；7月上旬開始一路上升，最高達9.68（8月中旬），直至10月中旬才回落至8.5以下。”
研究認為，pH的異常與湖泊沉水植物生長旺盛、光合作用強有關。光合作用釋放大量氧氣，并吸收CO2，促使湖水中的碳酸平衡發生變化，導致pH升高。6月份pH回落是因為當地自6月11日入梅，梅雨期26天，與pH低谷時段相當。
5 寫在最后
總體來講，由沉水植物光合作用引起的pH升高或不穩定現象，不必大驚小怪，這種pH的變化，更像是表征水生態修復成效的一種良性指標。
事實上，在水生態考核工作中，建議不必模式化的照搬pH為6~9的標準，而應結合其他多項水質指標，用老百姓看得見、感受得到的方法，綜合判定水質。
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