汾河二庫(kù)藻類(lèi)監(jiān)測(cè)與分析評(píng)價(jià)

史偉生

（山西省水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心 山西太原030001）

1 藻類(lèi)簡(jiǎn)介

藻類(lèi)涵蓋了原核生物、原生生物界和植物界，是浮游植物的最大類(lèi)群。藻類(lèi)具有葉綠素，能進(jìn)行光合作用，無(wú)真正根莖葉分化，無(wú)維管束，主要為水生[1]。藻類(lèi)植物的種類(lèi)繁多，目前已知有3萬(wàn)種左右。通常依據(jù)其光和色素、貯藏物質(zhì)、細(xì)胞壁的組分以及鞭毛等特點(diǎn)分為11個(gè)門(mén)，即藍(lán)藻門(mén)（Cyanophyta），紅藻門(mén)(Rhodophyta)，隱藻門(mén)(Cryptophyta)，甲藻門(mén)(Pyrrophyta)，金藻門(mén)(Chrysophyta)，黃藻門(mén)(Xanthophyta)，硅藻門(mén)(Bacillariophyta)，褐藻門(mén)(Phaeophyta)，裸藻門(mén)(Euglenophyta)，綠藻門(mén)(Chlorophyta)，輪藻門(mén)(Charophyta)[2]。

由于生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中含有大量氮、磷的廢污水進(jìn)入水體后，使水中氮、磷的含量大幅增加，導(dǎo)致湖泊水庫(kù)的富營(yíng)養(yǎng)化。如條件適宜，藻類(lèi)中的一兩種便會(huì)成為優(yōu)勢(shì)種，并迅速繁殖，使水體呈現(xiàn)藍(lán)色或綠色的現(xiàn)象，稱(chēng)之為水華現(xiàn)象。

近年來(lái)，我國(guó)湖泊水庫(kù)等水體的富營(yíng)養(yǎng)化日趨嚴(yán)重，水華頻繁出現(xiàn)，面積逐年擴(kuò)散，持續(xù)時(shí)間逐年延長(zhǎng)。淡水水華造成的主要危害有：飲用水源受到威脅，影響人類(lèi)的健康和生存；自來(lái)水廠的過(guò)濾裝置被藻類(lèi)水華填塞，無(wú)法工作；藻類(lèi)大量死亡后，在腐敗、被分解的過(guò)程中，會(huì)使水體嚴(yán)重惡臭，水生生物大量死亡。總之每次發(fā)生水華現(xiàn)象都會(huì)給人類(lèi)和自然界帶來(lái)巨大的損失或?yàn)?zāi)害[3]。

2 藻類(lèi)試點(diǎn)監(jiān)測(cè)工作

山西省水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心于2010年開(kāi)始實(shí)施汾河水生態(tài)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)，從2011年8到12月對(duì)汾河流域內(nèi)的4座大中型水庫(kù)：汾河水庫(kù)、汾河二庫(kù)、文峪河水庫(kù)和澮河水庫(kù)開(kāi)展藻類(lèi)生態(tài)監(jiān)測(cè)，每月監(jiān)測(cè)一次。通過(guò)5個(gè)月連續(xù)的監(jiān)測(cè)，取得了豐富的資料。這是我省歷史上首次對(duì)汾河流域上的大型水庫(kù)開(kāi)展此項(xiàng)工作，對(duì)摸清我省藻類(lèi)分布狀況，優(yōu)勢(shì)種類(lèi)群具有開(kāi)創(chuàng)性意義，有助于更加直觀準(zhǔn)確的評(píng)估各水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化發(fā)展程度。本文以汾河二庫(kù)為例，通過(guò)分析其藻類(lèi)細(xì)胞密度和種類(lèi)組成對(duì)水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化程度做出評(píng)價(jià)。

3 汾河二庫(kù)的水環(huán)境特征

汾河二庫(kù)位于汾河干流上游下段，壩址位于太原市郊區(qū)懸泉寺附近。該水庫(kù)是以防洪為主，兼顧城市供水、灌溉和發(fā)電綜合利用的大型水庫(kù)。

3.1 水庫(kù)水文特征分析

汾河二庫(kù)控制流域面積2 348 km2，多年平均徑流量1.45億m3，水庫(kù)總庫(kù)容1.33億m3。汾河二庫(kù)屬深水水庫(kù)，為長(zhǎng)滯留時(shí)間水庫(kù)，存在明顯的熱垂直分層現(xiàn)象。水庫(kù)表層水溫有明顯的季節(jié)性變化，從2011年水質(zhì)資料看，水庫(kù)水溫變幅很大，夏季表層水溫可高達(dá)25.6℃，冬季1、2月份水庫(kù)結(jié)冰，水溫為0℃。

3.2 汾河二庫(kù)水質(zhì)動(dòng)態(tài)分析

2011年藻類(lèi)監(jiān)測(cè)月份，最高水溫出現(xiàn)在8月，為25.6℃，12月份水溫最低，僅4℃。從全年的監(jiān)測(cè)資料看，水庫(kù)水體pH值呈弱堿性，在正常范圍內(nèi)變化不大。溶解氧含量變化范圍為5.4～11.8 mg/L，7月份最低，為 5.4 mg/L，屬Ⅲ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)。12 月最高，11.8 mg/L，屬Ⅰ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)。其余月份的含量都在Ⅱ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。高錳酸鹽指數(shù)為1.1～3.6 mg/L，都在Ⅰ類(lèi)和Ⅱ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。TP（總磷）含量為0.005～0.161 mg/L，在Ⅰ類(lèi)到Ⅲ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。TN（總氮）含量為0.32～3.97 mg/L，除1月份在Ⅱ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，其余月份的總氮濃度都屬劣Ⅴ類(lèi)水。氮磷比變化范圍為16.6～598倍，總氮含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于總磷含量。從藻類(lèi)的生長(zhǎng)需要來(lái)說(shuō)，汾河二庫(kù)的總氮含量較高，而總磷含量較低，應(yīng)該是藻類(lèi)生長(zhǎng)的限制性因素。2011年汾河二庫(kù)水體的營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)指數(shù)在 38.8～56 之間，其中 1、6、7、10、11、12 月份營(yíng)養(yǎng)指數(shù)較低，水庫(kù)水體為中營(yíng)養(yǎng)水平，2、3、4、5、8、9 月份水庫(kù)水體達(dá)到輕度富營(yíng)養(yǎng)化。全年的水質(zhì)類(lèi)別在總氮、總磷不參評(píng)的條件下除3月和7月為Ⅲ類(lèi)水外，其余月份水質(zhì)全部達(dá)到Ⅱ類(lèi)水的標(biāo)準(zhǔn)。但在總氮、總磷參評(píng)的情況下除1月水庫(kù)水質(zhì)達(dá)到Ⅱ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)外，其余月份全為劣Ⅴ類(lèi)水。可見(jiàn)水庫(kù)水體總體上還比較健康，但已存在富營(yíng)養(yǎng)化的趨勢(shì)和風(fēng)險(xiǎn)，詳見(jiàn)表1。

表1 2011年汾河二庫(kù)全年水質(zhì)評(píng)價(jià)表

4 汾河二庫(kù)藻類(lèi)分析

4.1 藻類(lèi)密度季節(jié)分布特征

從監(jiān)測(cè)成果來(lái)看，2011年8～12月汾河二庫(kù)的藻類(lèi)的細(xì)胞密度在 3 064.11×104個(gè)/L～74.36×104個(gè)/L 之間，其中 8，9 月份的藻類(lèi)細(xì)胞密度都在1千萬(wàn)個(gè)/L以上，高于《全國(guó)重點(diǎn)湖庫(kù)藻類(lèi)試點(diǎn)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定的藻類(lèi)爆發(fā)的臨界狀態(tài)，這與8，9月份水庫(kù)的營(yíng)養(yǎng)化水平較高相對(duì)應(yīng)，但沒(méi)有觀測(cè)到藻類(lèi)明顯聚集，即沒(méi)有爆發(fā)水華。

汾河二庫(kù)的藻類(lèi)密度的變幅呈現(xiàn)明顯季節(jié)性變化，夏季遠(yuǎn)高于秋冬季。從8月至12月藻類(lèi)細(xì)胞密度呈現(xiàn)明顯的單曲線下滑，8月份藻類(lèi)細(xì)胞密度最高，達(dá)到3 064.11×104個(gè)/L，12月份最低，只有74.36×104個(gè)/L，詳見(jiàn)圖1。與同期山西省境內(nèi)的其他水庫(kù)藻類(lèi)監(jiān)測(cè)成果相比，汾河二庫(kù)的藻類(lèi)細(xì)胞密度與同處黃河流域的汾河水庫(kù)、澮河水庫(kù)、文浴河相當(dāng)，遠(yuǎn)小于海河流域的漳澤水庫(kù)。

圖1 汾河二庫(kù)2011年藻類(lèi)細(xì)胞密度變化圖

4.2 藻類(lèi)組成的季節(jié)變化

4.2.1 各門(mén)藻類(lèi)組成的季節(jié)變化

按照《淡水微型生物圖譜—系統(tǒng)、分類(lèi)及生態(tài)》和《中國(guó)淡水藻類(lèi)》的分類(lèi)系統(tǒng)，2011年汾河二庫(kù)藻類(lèi)監(jiān)測(cè)共發(fā)現(xiàn)6個(gè)門(mén)的藻類(lèi)，其中藍(lán)藻門(mén)有1個(gè)綱、2個(gè)目、3個(gè)科、3個(gè)屬；硅藻門(mén)有2個(gè)綱、4個(gè)目、5個(gè)科、6個(gè)屬；綠藻門(mén)有3個(gè)綱、4個(gè)目、9個(gè)科、15個(gè)屬；甲藻門(mén)有1個(gè)綱、1個(gè)目、1個(gè)科、1個(gè)屬；裸藻門(mén)有1個(gè)綱、1個(gè)目、1個(gè)科、1個(gè)屬；隱藻門(mén)有1個(gè)綱、1個(gè)科、1個(gè)屬。

8月、9月水庫(kù)藻類(lèi)中綠藻所占的比例最大，其次為藍(lán)藻。10月份硅藻所占的比例最大，綠藻次之。11月份綠藻所占的比例最大，隱藻次之。12月份綠藻所占的比例最大，硅藻次之。裸藻、甲藻所占比例很小，裸藻在8、11和12月的監(jiān)測(cè)中有發(fā)現(xiàn)，甲藻只在8月份的監(jiān)測(cè)中有發(fā)現(xiàn)。水庫(kù)中無(wú)論什么季節(jié)，綠藻都分布較多，藍(lán)藻只在溫暖的季節(jié)大量繁殖而硅藻在較寒冷的季節(jié)占有較大的比例。詳見(jiàn)表2。

表2 各門(mén)藻類(lèi)分布變化表

4.2.2各屬藻類(lèi)組成的季節(jié)變化

汾河二庫(kù)在5個(gè)月份的監(jiān)測(cè)中都發(fā)現(xiàn)的藻類(lèi)有色球藻、小球藻、隱藻、針桿藻和舟形藻。其中小球藻、隱藻、針桿藻分布較多，幾乎在每個(gè)月份的水庫(kù)藻類(lèi)樣本中都占有較大比例。色球藻和舟形藻雖然每月都有分布，但所占比例不大。衣藻只在8、10、11、12月份的監(jiān)測(cè)中都有發(fā)現(xiàn)，且是10～12月份水庫(kù)藻類(lèi)的優(yōu)勢(shì)種群。美麗膠網(wǎng)藻和隱球藻在氣候較為溫暖的夏秋季在水庫(kù)中有分布，且都是8，9月份水庫(kù)中藻類(lèi)的優(yōu)勢(shì)種群，可見(jiàn)這兩個(gè)屬的藻類(lèi)較適應(yīng)溫暖的水體。絕大多數(shù)屬的藻類(lèi)，如扁藻、顫藻、多芒藻、鼓藻、甲藻、腎形藻、絲藻、月牙藻等只在少數(shù)月份有分布，且細(xì)胞密度很低。

4.3 優(yōu)勢(shì)種藻類(lèi)分析

4.3.1 優(yōu)勢(shì)種藻類(lèi)

汾河二庫(kù)藻類(lèi)在5個(gè)月份的監(jiān)測(cè)中，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何一種藻類(lèi)具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，也沒(méi)有任何一種藻類(lèi)一直為優(yōu)勢(shì)種，不同月份藻類(lèi)有不同的優(yōu)勢(shì)種。將相對(duì)密度排列在前兩三位的藻類(lèi)看作優(yōu)勢(shì)種[4]，汾河二庫(kù)各月的主要優(yōu)勢(shì)種藻類(lèi)都有變化。優(yōu)勢(shì)種藻類(lèi)單屬的細(xì)胞密度都比較小，除8月份的美麗膠網(wǎng)藻外其余各月優(yōu)勢(shì)種的細(xì)胞密度都不到1千萬(wàn)。各優(yōu)勢(shì)種占藻類(lèi)總細(xì)胞密度的比例也都不大，最高的8月份的美麗膠網(wǎng)藻，也只占總量的37.9%。

4.3.2 優(yōu)勢(shì)種藻類(lèi)分析

在8～12月美麗膠網(wǎng)藻和衣藻等綠藻門(mén)的藻類(lèi)占有很大比例，多為優(yōu)勢(shì)種。可見(jiàn)綠藻在汾河二庫(kù)常年都是藻類(lèi)群落的一個(gè)主要類(lèi)型。在8、9月份屬于藍(lán)藻門(mén)的隱球藻是藻類(lèi)的優(yōu)勢(shì)種之一，可見(jiàn)在溫度較高的時(shí)節(jié)，藍(lán)藻也是汾河二庫(kù)藻類(lèi)群落的一個(gè)主要類(lèi)型。在10、12月份針桿藻等硅藻門(mén)藻類(lèi)成為藻類(lèi)的一個(gè)優(yōu)勢(shì)種，可見(jiàn)在溫度較低的時(shí)節(jié)硅藻也成為水庫(kù)藻類(lèi)群落的主要類(lèi)型之一。總之汾河二庫(kù)藻類(lèi)群落的組成在氣候溫暖的時(shí)節(jié)是綠藻-藍(lán)藻型，在氣候寒冷的時(shí)節(jié)則是綠藻-硅藻型[4]。

5 水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)評(píng)價(jià)

從上述藻類(lèi)的種類(lèi)、細(xì)胞密度、季節(jié)性分布和優(yōu)勢(shì)種分析可見(jiàn)，汾河二庫(kù)2011年在溫度較高的季節(jié)，藻類(lèi)細(xì)胞密度超過(guò)1千萬(wàn)個(gè)，處于臨界狀態(tài)，有富營(yíng)養(yǎng)化的趨勢(shì)，處于輕度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。但氣溫一旦下降，水庫(kù)中藻類(lèi)的細(xì)胞密度就會(huì)大幅度下降，水體的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)就會(huì)好轉(zhuǎn)。這與水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果及富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)的結(jié)果是一致的，也與水庫(kù)沒(méi)有水華爆發(fā)的狀態(tài)相符。

6 汾河二庫(kù)水質(zhì)營(yíng)養(yǎng)源分析

汾河二庫(kù)水體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)源為：上游工業(yè)廢水和城市生活污水排放。汾河二庫(kù)上游有主要排污口17個(gè)，年排污水1635萬(wàn)t，COD排放量達(dá)到474.18t/a，氨氮排放量為95.65 t/a。2010年其上游寨上水質(zhì)斷面水體為劣Ⅴ類(lèi)，氨氮嚴(yán)重超標(biāo)，其所代表的汾河古交工業(yè)農(nóng)業(yè)用水區(qū)也沒(méi)有達(dá)到水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)的要求。

7 汾河二庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化與水華防治對(duì)策

7.1 較少外源性營(yíng)養(yǎng)鹽輸入

工礦企業(yè)及城鎮(zhèn)生活所排放的含有大量氮、磷的廢污水進(jìn)入水體，造成水體營(yíng)養(yǎng)鹽濃度的增加，是水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化的根本原因[3]。因此合理調(diào)整水庫(kù)上游工業(yè)布局和類(lèi)型，堅(jiān)決取締和關(guān)閉高污染的三無(wú)企業(yè)；進(jìn)一步加強(qiáng)污水處理廠建設(shè)，減少水庫(kù)外源性營(yíng)養(yǎng)鹽輸入，降低水華爆發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，是水庫(kù)水資源管理的根本措施。

7.2 實(shí)行污染物限排

審定水功能區(qū)水域納污能力，對(duì)入河污染物實(shí)行總量控制，制定出各入河排污口的限排量和污染物削減規(guī)劃，將其作為河道管理的依據(jù)，實(shí)現(xiàn)入河排污口的優(yōu)化布局和綜合整治，使水資源管理由定性向定量轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)精細(xì)管理，從而確保外源污染物入庫(kù)量得到有效控制，扭轉(zhuǎn)水體富營(yíng)養(yǎng)化的趨勢(shì)。

7.3 通過(guò)工程和生物措施改善水質(zhì)

加強(qiáng)污水處理能力建設(shè)，降低入河廢污水中的污染物質(zhì)含量。在上游選擇適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)建設(shè)人工濕地，適當(dāng)養(yǎng)殖能改善水體的濾食性水生生物，利用生物凈化水體的能力降低水庫(kù)中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量，防止藻類(lèi)的大規(guī)模爆發(fā)[4]。

7.4 提高公眾覺(jué)悟與環(huán)境教育

汾河二庫(kù)緊臨山西省會(huì)太原，不僅用來(lái)發(fā)電和防洪，還承擔(dān)著為太原市提供工業(yè)及城市生活用水的任務(wù)，水庫(kù)水環(huán)境的優(yōu)劣直接影響著太原市人民群眾的生活質(zhì)量。近年來(lái)水庫(kù)管理部門(mén)大力發(fā)展旅游業(yè)，紛至沓來(lái)的游客不僅能帶來(lái)收入，也會(huì)將更多的污染物帶入庫(kù)區(qū)。所以應(yīng)加強(qiáng)水環(huán)境教育，使人們充分認(rèn)識(shí)水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化不僅給公共衛(wèi)生和健康帶來(lái)危害，還將對(duì)地區(qū)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展造成長(zhǎng)期潛在的負(fù)面影響，促使游客特別是庫(kù)區(qū)群眾能夠自覺(jué)做到抵制污染，愛(ài)護(hù)環(huán)境。

［1］胡鴻鈞，魏印心.中國(guó)淡水藻類(lèi)—系統(tǒng)、分類(lèi)及生態(tài)［M］.北京：科學(xué)出版社，2006：1-903

［2］周鳳霞，陳劍宏.淡水微型生物圖譜［M］.北京.化學(xué)工業(yè)出版社，2005：35-178

［3］廣東省水文局，暨南大學(xué).水庫(kù)藍(lán)藻和藍(lán)藻毒素分布與檢測(cè)［M］北京.中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2006：3-64

［4］韓博平，馮遠(yuǎn)船，劉正文.廣東省大鏡山水庫(kù)生態(tài)學(xué)與水質(zhì)管理研究［M］.廣州.廣東科技出版社，2006：17-63