廈門市飲用水原水中藻類變化特征研究

遲萬清

（國家海洋局第一海洋研究所，山東 青島266061）

何小燕，唐 凱，周生輝，何文龍

（廈門理工學(xué)院水資源環(huán)境研究所，福建廈門361024）

水體富營養(yǎng)化導(dǎo)致飲用水水源地藻類過度生長，藻類在代謝過程中不斷分泌和產(chǎn)生出各種具有異味的次生代謝產(chǎn)物，嚴(yán)重影響飲用水水質(zhì)，由藻源次生代謝產(chǎn)物引起的水體異味問題日益引起人民的關(guān)注［1－4］。

研究表明，大部分致嗅化合物是活藻釋放的［5］，如土臭素 （Geos min，GSM）、2－甲基異莰醇 （2－MIB）等，同時(shí)也會(huì)生成一些無臭的致臭物質(zhì)的前體物質(zhì)［6］。藻類死亡后胞內(nèi)臭味化合物釋放進(jìn)入水中；死亡的藻細(xì)胞可作為放線菌等細(xì)菌的食物，放線菌可產(chǎn)生臭味化合物。幾乎所有的浮游藻類都會(huì)產(chǎn)生異味物質(zhì)，異味以魚腥味、土霉味最為普遍。此外，藻類對水質(zhì)、濾池、管網(wǎng)等造成不利的影響，給水廠生產(chǎn)帶來了許多危害，且對給水處理和水質(zhì)產(chǎn)生重要影響［7］。

廈門市高殿自來水廠是廈門地區(qū)供水規(guī)模最大的一家自來水廠 （供水能力為60萬m3／d）。廈門市高殿自來水廠主要采用的是折板反應(yīng)池、平流沉淀池、V型濾池等制水工藝，消毒劑為二氧化氯。2008年入秋后因雨水少、水量偏枯，河流自凈能力弱化，加上2009年1月中旬氣溫異常上升，誘發(fā)一些庫區(qū)甲藻和綠藻瘋長，局部水華爆發(fā)。水華突發(fā)導(dǎo)致飲用水異嗅次生產(chǎn)物直接威脅漳州、廈門水源的安全，對飲用水安全提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此，對廈門市飲用水原水中藻類種屬與藻類數(shù)量的變化規(guī)律進(jìn)行了研究，以期為水廠有效了解藻類及去除異嗅味提供參考。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

主要儀器有25號(hào)浮游生物網(wǎng) （網(wǎng)孔大小0.112 mm）、有機(jī)玻璃采樣瓶4L、塑料水樣瓶 （1.5L、500 ml）、萊卡顯微鏡 （DM2500）、藻類計(jì)數(shù)框 （武漢水生所）等。

魯哥氏液：將20g碘化鉀溶于200 ml冰醋酸 （10%）中，溶解后再加入碘10g，溶解后貯存于密閉的棕色試劑瓶中，避光保存。

1.2 水樣采集及處理

水樣自2012年4月至2013年3月為年周期，每月采集1次水樣。

水樣取樣點(diǎn)均設(shè)于江東原水和北溪原水在水廠管道出水容易進(jìn)行藻類撈取的地方。采用浮游生物網(wǎng)在水面表層呈8字形緩慢撈取，將網(wǎng)內(nèi)濃縮液置于100 ml塑料瓶中，帶回實(shí)驗(yàn)室鏡檢。鑒定參考 《中國淡水藻類》［8］和 《福建省大中型水庫常見淡水藻類》［9］。

水樣處理：用采水瓶取原水1L，加入10 ml魯哥試劑固定，帶回實(shí)驗(yàn)室后將采集的水樣輕輕搖勻后，靜置48h濃縮。用虹吸管小心吸走上清液，必須避免攪動(dòng)和吸出浮在表面及沉淀的藻類，用少量吸出的上清液或純水洗沉淀杯2～3次，一并轉(zhuǎn)入標(biāo)本瓶并定容至50 ml。

1.3 藻類計(jì)數(shù)

采用藻類計(jì)數(shù)框計(jì)數(shù)。單細(xì)胞按細(xì)胞計(jì)數(shù)，群體先計(jì)算代表不同體積時(shí)的細(xì)胞數(shù)，再根據(jù)群體體積大小分別計(jì)算個(gè)體數(shù)，最后換算成細(xì)胞數(shù)。絲狀體先計(jì)算出平均一個(gè)個(gè)體的細(xì)胞數(shù)，再以個(gè)體數(shù)換算成細(xì)胞數(shù)。

將50 ml沉淀液充分搖勻，快速地吸出0.1 ml放入藻類計(jì)數(shù)框中，在400～600倍的倍數(shù)下計(jì)數(shù)100個(gè)視野。計(jì)數(shù)2遍，如2次計(jì)數(shù)結(jié)果相差15%以上，需進(jìn)行第3遍計(jì)數(shù)，取其中相近2遍的平均值。

1L水樣中藻類的總量按下式確定：

式中：N為1升原水中浮游藻類數(shù)量，個(gè)／L；A為計(jì)數(shù)框面積，mm2；A1為計(jì)數(shù)面積，mm2；Vs為1L水樣中沉淀濃縮后的體積，50 ml；Va為計(jì)數(shù)框體積，0.1 ml；n為計(jì)數(shù)的藻類數(shù)量。

1.4 多樣性指數(shù)計(jì)算

Mar galef多樣性指數(shù)［10］計(jì)算公式為：

式中：d為多樣性指數(shù)；S為水樣中藻類種數(shù)；N為水樣中藻類個(gè)體數(shù)。

在用d值進(jìn)行水質(zhì)污染評價(jià)時(shí)，按以下標(biāo)準(zhǔn)評定：d＝0時(shí)，嚴(yán)重污染；d＝0～1，重度污染；d＝1～2，中度污染；d＝2～3時(shí)，輕度污染；d＞3時(shí)，清潔。

2 結(jié)果與分析

2.1 江東原水中藻類特征

江東原水2012～2013年不同時(shí)間點(diǎn)的藻類種屬和含量測定結(jié)果詳見表1。

表1 江東原水藻類含量

從表1可以看出，江東原水2012～2013年期間浮游植物綠藻為優(yōu)勢藻，每個(gè)月采集的水樣均有檢出。江東原水2012～2013年度浮游植物組成以綠藻門的十字藻和柵藻占絕對優(yōu)勢，2012年4月至2012年10月數(shù)量較多，且2012年2月衣藻密度達(dá)到最大值，為1.68×105個(gè)／L，而隱藻、金藻含量都很少，甲藻未檢出。

藍(lán)藻中的微囊藻和顫藻可以產(chǎn)生腐敗味、霉味、青草味，其產(chǎn)生嗅味代謝物的界限濃度分別為5.3×105個(gè)／ml和5.3×106個(gè)／ml，調(diào)查中微囊藻和顫藻均低于產(chǎn)生嗅味的界限濃度，但是顫藻和微囊藻可以產(chǎn)生藻毒素，如微囊藻毒素－LR、RR、YR、L W和LF等，易對飲用水水質(zhì)安全造成威脅。

硅藻中的小環(huán)藻和針桿藻分別可以產(chǎn)生魚腥味和青草味，其產(chǎn)嗅界限濃度分別為2.2×105個(gè)／ml和3.0×105個(gè)／ml，調(diào)查中2013年1月份小環(huán)藻最高濃度為1.3×104個(gè)／L，低于產(chǎn)生嗅味的界限濃度。

2.2 北溪原水浮游植物特征

北溪原水2012～2013年不同時(shí)間點(diǎn)的藻類種屬和含量測定結(jié)果詳見表2。

表2 北溪原水水體藻類含量

從表2可以看出，北溪原水2012～2013年期間的藻類調(diào)查中以綠藻含量最多，綠藻門中小球藻和柵藻占絕對優(yōu)勢，2012年4月至2012年10月數(shù)量較多，且2013年2月衣藻達(dá)到最大濃度，為3.7×104個(gè)／L，綠藻中衣藻可以產(chǎn)生芳香味和魚腥味，因此需要引起注意。藍(lán)藻中有顫藻檢出，但是僅在2012年11月和2013年3月檢出2次。隱藻、金藻含量都很少，有甲藻檢出。水體中偶然性出現(xiàn)了甲藻，該藻可能產(chǎn)生甲藻毒素，同樣威脅飲用水安全。

2.3 原水中藻類含量變化性分析

調(diào)查期間藻類數(shù)量變化很大，有些藻類只在某一段時(shí)間出現(xiàn)，調(diào)查期間藻類的總量分布如圖1所示。由圖1可知，在調(diào)查期間江東原水和北溪原水中檢出的藻類數(shù)量不是很多，在冬春季節(jié)藻類個(gè)數(shù)較多，2013年2月份江東原水藻數(shù)達(dá)3.76×105個(gè)／L，由于處于亞熱帶，說明從1、2和3月份原水藻類進(jìn)入生長狀態(tài)，為藻類生長提供了良好的水溫條件。從圖中曲線的走向來看，水庫中藻類數(shù)量的變化較大。

各采樣點(diǎn)均未檢出等產(chǎn)MC的藻類。其中江東原水藻類種類較為豐富，藻類密度較大，最高達(dá)到3.76×105個(gè)／L；北溪原水整體上看藻類種類較少，且藻類密度較小。

江東原水和北溪原水種屬個(gè)數(shù)的Mar galef多樣性指數(shù)分別為2.88～3.48，3.18～4.90，這表明水質(zhì)處于輕度污染和較為清潔。

從浮游藻類生物量方面對水源水進(jìn)行評價(jià)，根據(jù)國家環(huán)保局 《水生生物監(jiān)測手冊》規(guī)定，在水體富

圖1 藻類總量曲線變化

營養(yǎng)化調(diào)查評價(jià)中，通常以水中浮游藻類個(gè)體數(shù)量計(jì)，水體中藻類的密度小于3×105cells／L為貧營養(yǎng)，3×105～5×105cells／L為中營養(yǎng)，大于10×105cells／L為富營養(yǎng)［11］。根據(jù)上述調(diào)查結(jié)果可知，江東原水和北溪原水處于貧－中營養(yǎng)水平。

3 結(jié)論

對廈門市2012～2013年期間的江東原水和北溪原水進(jìn)行了調(diào)查，在全部采樣點(diǎn)中，共發(fā)現(xiàn)廈門市主要水源水中藻類分別隸屬于7個(gè)門，原水中以綠藻為主，江東原水整體上且藻密度較大于北溪原水。根據(jù)指示藻類標(biāo)準(zhǔn)初步鑒定江東原水和北溪原水屬于貧－中營養(yǎng)化型水體。

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