長(zhǎng)壽湖水華成因的初步研究

車建成

（重慶市長(zhǎng)壽區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，重慶 401220）

長(zhǎng)壽湖是1958年在龍溪河（長(zhǎng)江三峽庫區(qū)一支流）下游長(zhǎng)壽段獅子灘處截流形成的水庫。五十多年來水質(zhì)一直受主流上游水污染危害，特別在1990年至2003年期間受湖區(qū)自身分散承包網(wǎng)箱網(wǎng)欄肥水養(yǎng)殖污染影響，來自上游的污染帶入湖后被肥水養(yǎng)殖污染所掩蓋。自2004年全面拆除湖區(qū)網(wǎng)箱網(wǎng)欄，恢復(fù)生態(tài)養(yǎng)殖，讓長(zhǎng)壽湖休養(yǎng)生息后，湖水逐年有所改善。然而來自上游歷史形成的污染帶在主流又逐年顯露出來，冬末春初，湖區(qū)“水華”褐色帶（潮）現(xiàn)象程度逐年加重，范圍距離擴(kuò)大拉長(zhǎng)，一度被誤認(rèn)為是肥水養(yǎng)殖復(fù)出，引起局地恐慌。為此，著手研究和解決長(zhǎng)壽湖水華現(xiàn)象的問題，不僅關(guān)乎長(zhǎng)壽地區(qū)社會(huì)穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展，更直接關(guān)乎三峽庫區(qū)水安全。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域與采樣點(diǎn)布設(shè)

本次研究區(qū)域主要為長(zhǎng)壽湖水華現(xiàn)象頻發(fā)嚴(yán)重的主流及壩區(qū)大面積水域。為了較準(zhǔn)確地反映長(zhǎng)壽湖浮游藻類植物的多樣性與環(huán)境狀況，在調(diào)查的3、4月，自上而下設(shè)置8個(gè)采樣點(diǎn)。1個(gè)為湖主流上游庫外墊江龍灘斷面點(diǎn)。湖區(qū)7個(gè)，主流自上而下4個(gè)點(diǎn)分別為安樂渡、樂溫車渡、高峰島、快樂島；匯合壩區(qū)3個(gè)點(diǎn)分別為三臺(tái)、關(guān)家河、云集碼頭。并對(duì)各斷面的部分理化指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)定。測(cè)定結(jié)果見表1。

表1 長(zhǎng)壽湖“水華”期水環(huán)境指標(biāo)（2010年3、4月）

1.2 樣本野外采集方法

定性樣品的采集采用25＃浮游生物網(wǎng)在水面和0.5m深的水層之內(nèi)，以每秒20～30cm的速度作“∞”形循回緩慢拖拽約3～5min。采集的樣品加入魯哥氏液固定，并做好各項(xiàng)記錄。

定量樣品采集1 000mL水樣，用25＃浮游生物網(wǎng)過濾，再用魯哥氏液固定，作好記錄。

1.3 定量分析及種類鑒定［1］

浮游藻類個(gè)體數(shù)量（藻類種群密度）的計(jì)算：將野外濃縮的定量材料，先靜置24～48h后，再濃縮為30mL，充分搖勻后，用定量吸管取0.1mL注入計(jì)數(shù)框內(nèi)，在顯微鏡下計(jì)數(shù)。每個(gè)樣品按同一方法計(jì)數(shù)3片，取其平均值。按以下公式計(jì)算：

式中：n為計(jì)數(shù)所得個(gè)體數(shù)；

V1為濃縮樣體積（mL）；

V2為計(jì)數(shù)體積（mL）；

V3為采樣量（L）。

將各樣點(diǎn)的定性樣品在顯微鏡下進(jìn)行觀察，鑒定到種（極少數(shù)未鑒定到種）。硅藻種類多的材料用強(qiáng)酸處理后再進(jìn)行鑒定。

僅對(duì)快樂島點(diǎn)一處水中浮游動(dòng)物作了定性研究、攝像、成圖譜保存。

2 結(jié)果與討論

2.1 浮游藻類植物的區(qū)系組成及特點(diǎn)

經(jīng)初步鑒定，長(zhǎng)壽湖在3、4月的主要浮游藻類植物有6個(gè)門類、25科、50屬、129種（含變種和變型），見表2。

表2 長(zhǎng)壽湖浮游藻類植物區(qū)系組成（2010年3、4月）

3月11日采樣時(shí)，整個(gè)湖水呈褐色，優(yōu)勢(shì)種為一種角甲藻、顆粒直鏈藻和顆粒直鏈藻最窄變種以及大量的浮游動(dòng)物。4月1日采樣時(shí)，整個(gè)湖水比前一次有變化。除上游3個(gè)點(diǎn)自上而下褐色變淺淡外，其余5個(gè)點(diǎn)的水體接近正常，湖中7個(gè)采樣點(diǎn)浮游藻類植物種類的分布幾乎沒有區(qū)別，但種群密度有差異。而龍溪河上游即墊江龍灘處水顏色仍與長(zhǎng)壽湖3月的湖水顏色一致，呈深褐色。

2.2 浮游藻類植物的種群密度

由于采樣時(shí)受不同氣溫、水溫、透明度、pH及水體中營(yíng)養(yǎng)物的影響，浮游藻類植物的種群數(shù)量存在差異。接近大壩區(qū)的高峰、三臺(tái)、關(guān)家河、快樂島、云集碼頭5個(gè)點(diǎn)浮游藻類的種群密度相差不大。主流上游安樂渡、樂溫車渡2個(gè)點(diǎn)浮游藻類的種群密度較高，自上而下依次降低，均高于下游各點(diǎn)。見表3。

表3 長(zhǎng)壽湖浮游藻類種群密度統(tǒng)計(jì)（2010年4月1日） 單位：個(gè)·L－1

表3為硅藻、甲藻、裸藻和綠藻4個(gè)門的種群密度。藍(lán)藻和隱藻門的藻類種類較少，故未計(jì)算其種群密度。

2.3 浮游動(dòng)物種類

本次調(diào)查取快樂島處水體定性鑒定出浮游動(dòng)物共19種。

2.4 浮游藻類植物與水環(huán)境評(píng)價(jià)

本次調(diào)查研究中分別采用指示藻類、物種多樣性指數(shù)來評(píng)價(jià)各樣點(diǎn)的水質(zhì)狀況。

2.4.1 利用指示藻類［2］進(jìn)行水環(huán)境評(píng)價(jià)

長(zhǎng)壽湖各采樣點(diǎn)有各種水體中極常出現(xiàn)的浮游指示藻類54種（不包括常出現(xiàn)、出現(xiàn)、偶出現(xiàn)的種類）。其中，極常出現(xiàn)在多污帶水體（P）中的指示藻類1種，占指示藻類總數(shù)的1.850%。極常出現(xiàn)于α－中污帶水體（α）中的指示藻類7種，占指示藻類總數(shù)的12.963%。極常出現(xiàn)于β－中污染水體（β）中的指示藻類最多，為30種，占指示藻類總數(shù)的55.555%。在微污帶水體（ο）中極常出現(xiàn)的種類為2種，占指示藻類總數(shù)的3.704%。另外，既可指示α又可指示β水體的藻類（αβ）12種，占指示藻類總數(shù)的22.222%，既可指示（β）水體又可指示（ο）水體的藻類（βο）2種，占指示藻類總數(shù)的3.704%。

研究2次長(zhǎng)壽湖各采樣點(diǎn)指示藻類植物及其分布表明，整個(gè)湖水無極常出現(xiàn)在清水帶（κ）的指示藻類，說明此湖無清潔水體，指示多污帶水體（ρ）僅出現(xiàn)在上游境外墊江龍灘斷面。而指示β－中污帶水體（β）中的指示藻類種類最多，所占比例最大（55.555%），其次是（αβ）的藻類種類占22.222%。通過污水物系統(tǒng)評(píng)價(jià)水質(zhì)的污染程度說明2010年3、4月長(zhǎng)壽湖的水質(zhì)為β－中污水質(zhì)，但有明顯向α－中污水質(zhì)轉(zhuǎn)變的傾向，這應(yīng)引起高度重視。

2.4.2 物種多樣性指數(shù)評(píng)價(jià)［3］

本調(diào)研初步采用Shannon－Wiener多樣性指數(shù)，其計(jì)算是根據(jù)不同群落中藻類物種數(shù)和每一個(gè)物種的不同個(gè)體群來計(jì)算不同采樣點(diǎn)的指數(shù)值。這不但可以了解不同采樣點(diǎn)物種間個(gè)體的差異和群落結(jié)構(gòu)的組成及物種的分布格局，還可反映水體的水質(zhì)狀況。當(dāng)D值＞3時(shí)，水清潔；2～3為輕度污染；1～2為中度污染；0～1為重度污染。

計(jì)算公式為：

式中：s為采樣點(diǎn)中藻類的種類數(shù)；

Ni為采樣點(diǎn)第i種藻類個(gè)體數(shù)；

N為采樣點(diǎn)中藻類總個(gè)體數(shù)。

表4 長(zhǎng)壽湖各采樣點(diǎn)Shannon－Witner物種多樣性指數(shù)值（2010年3、4月）

從表4可見，下游壩區(qū)5個(gè)采樣點(diǎn)D值的差值很小，在0.187～0.003之間，說明這5個(gè)點(diǎn)物種間個(gè)體差異和群落結(jié)構(gòu)的組成及物種的分布格局穩(wěn)定，共同物種多，水質(zhì)狀況差異也不大，而樂溫車渡以上3個(gè)點(diǎn)的D值與下游5個(gè)點(diǎn)D值差異明顯，龍灘處D值最低，水質(zhì)不容樂觀。

從3、4月8個(gè)采樣點(diǎn)的D值來看，在1～2之間，反映出水質(zhì)為中度污染。這與前面所述利用指示藻類評(píng)價(jià)水質(zhì)是一致的。

2.5 水華成因分析

2.5.1 水華期主流各斷面水質(zhì)指標(biāo)狀況與浮游藻類種群密度呈正相關(guān)。

近些年，據(jù)湖區(qū)群眾反映和實(shí)際調(diào)查，長(zhǎng)壽湖水華多發(fā)生在每年冬末至次年春初的水溫、氣溫較低（8～15℃）的枯水期。一般是先從龍溪河上游水體污染呈褐色帶順流而下進(jìn)入湖庫區(qū)，在庫尾露頭，隨主游下推和蓄水發(fā)電水位下降下拉的共同作用，污染帶逐日擴(kuò)大拉長(zhǎng)，直至進(jìn)入壩區(qū)，四周擴(kuò)散后形成褐色潮“水華”，并隨發(fā)電外泄出壩，污染帶快速流入長(zhǎng)壽城飲水源保護(hù)區(qū)取水處。

對(duì)比表1和表3可見，水華調(diào)查期，長(zhǎng)壽湖主流自上而下龍灘點(diǎn)、安樂渡、樂溫車渡、高峰島、快樂島的CODcr、TN、TP、高錳酸鹽指數(shù)、溶解氧等指標(biāo)和浮游藻類種群密度呈正相關(guān)。

2.5.2 主流各點(diǎn)水質(zhì)與浮游生物密度成上重下輕趨勢(shì)

比較表1和表3，前5個(gè)點(diǎn)均出現(xiàn)上游明顯高于下游的現(xiàn)象，這不僅說明近些年展露的長(zhǎng)壽湖水華問題，其水質(zhì)分析和實(shí)際觀測(cè)是一致的，更說明主要由上游水污染物大量輸入造成。長(zhǎng)壽湖水華實(shí)質(zhì)是枯水期水體中浮游藻類的優(yōu)勢(shì)種為一種多甲藻和大量的浮游動(dòng)物及其卵塊。不同年、不同水溫和不同氣溫時(shí)，水華的程度和范圍有所不同。水華程度愈重，水體透明度愈低，葉綠素a愈高。水華現(xiàn)象又隨著氣溫上升和上游春雨汛期的到來而一年一度周期性消失。

3 結(jié)論

（1）長(zhǎng)壽湖水近年來冬末春初（枯水期）大面積“水華”褐色帶（潮）現(xiàn)象實(shí)質(zhì)是湖水為中污染趨向重污染，并伴隨出現(xiàn)大量浮游生物繁殖。

（2）長(zhǎng)壽湖水華成因主要為來自上游大量污染物輸入，推移擴(kuò)散，使主流和壩區(qū)富營(yíng)養(yǎng)化加重，導(dǎo)致在最適水溫和氣溫時(shí)浮游生物（浮游藻類和大量的浮游動(dòng)物及其卵塊）大量繁殖的結(jié)果。相關(guān)分析表明，主流各點(diǎn)水質(zhì)與浮游藻類呈正相關(guān)，且成明顯的上重（多）下輕（少）趨勢(shì)。

（3）長(zhǎng)壽湖養(yǎng)殖污染整治后的休養(yǎng)生息期污染反彈水華復(fù)出主要是由區(qū)境外上游大量污染物輸入所致。

［1］Shannon CE，Weaver W.The Mathematical Theory of Communication［M］.University of lllinois Press，1963，1－125.

［2］林碧琴，謝淑琦.水生藻類與水體污染監(jiān)測(cè)［M］.沈陽：遼寧大學(xué)出版社，1988：1－5.

［3］尹大強(qiáng).環(huán)境生物學(xué)［M］.北京：北京高等教育出版社，2005：35－60.