太原汾河景區(qū)浮游藻類與水質(zhì)研究

王 曉 春

(太原市環(huán)境監(jiān)測中心站，山西 太原 030002)

太原汾河景區(qū)浮游藻類與水質(zhì)研究

王 曉 春

(太原市環(huán)境監(jiān)測中心站，山西 太原 030002)

對太原汾河景區(qū)的浮游植物現(xiàn)狀進行了調(diào)查，通過對觀測期間水體水溫、透明度、總磷、葉綠素a等指標的檢測、分析，研究探討了汾河景區(qū)浮游植物的數(shù)量、種類及富營養(yǎng)化狀況，指出部分受污染的點位對整個水體的影響是不可忽略的。

景區(qū)，浮游植物，營養(yǎng)物質(zhì)，富營養(yǎng)化

城區(qū)內(nèi)的人工湖泊、河流因接納太多的諸如氮磷之類的營養(yǎng)物質(zhì)，都會不同程度的導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化。在富營養(yǎng)化水體中，會大量生長浮游植物，導(dǎo)致水體透明度下降、濁度增加、水質(zhì)惡化，嚴重影響水環(huán)境功能。浮游植物的種類組成、數(shù)量分布、群落結(jié)構(gòu)是判斷水體富營養(yǎng)化程度的關(guān)鍵指標[1]。

太原汾河公園(汾河景區(qū))是在汾河太原城區(qū)段內(nèi)經(jīng)過水利治理和綠化美化后而形成的濱水公園，2000年9月首期工程完工并對外開放，為太原市市民的一個主要休閑旅游場所，其水體定義為景觀娛樂用水。2011年8月，太原汾河景區(qū)爆發(fā)大規(guī)?！八ā?，被污染的水域長達數(shù)千米，藻類在汾河岸邊聚集形成數(shù)米寬的“水花帶”。這是汾河景區(qū)自2000年開放以來，首次遭遇大面積“水花”，汾河景區(qū)藻類的繁殖和出現(xiàn)成為困擾太原市民的一個棘手問題。本文主要通過對觀測期間水體水溫、透明度、高錳酸鹽指數(shù)、總磷、總氮、葉綠素a、浮游植物等指標的檢測、分析，來探討汾河景區(qū)浮游植物的群落結(jié)構(gòu)組成及其富營養(yǎng)化狀況。

1 材料與方法

1.1 汾河景區(qū)概況

太原汾河景區(qū)，北起柴村橋南至祥云橋，包括柴村橋至勝利橋的人工濕地和勝利橋至祥云橋的蓄水工程兩部分。從勝利橋到祥云橋，建有人工復(fù)式河槽，從中分隔成東西兩區(qū)，東區(qū)為清水渠，用橡皮壩分成6個蓄水湖；西區(qū)為渾水渠，接納排泄上游洪水及水庫灌溉水。在清水渠東側(cè)和渾水渠西側(cè)各設(shè)置一條長約15 km的箱形排污暗涵，用來接納沿線城市排污管道和邊山支溝來水，送到下游污水處理廠凈化處理，現(xiàn)直接排入祥云橋下游汾河河道。

1.2 樣品采集

1.2.1 樣品采集點位和采集時間

沿汾河景區(qū)由北向南共設(shè)四個點位，分別為：柴村橋(入水處)、迎澤橋(2號池)、躋汾橋南(5號池，蓄水池與渾水渠交匯后)、渾水渠。樣品采集時間為2013年6月～10月。

1.2.2 樣品采集頻次

采樣頻次為每月4次，每周1次。本次研究主要基于各項目的月均值進行評價。

2 結(jié)果與分析

2.1 水質(zhì)特征

該景區(qū)6月～10月間水溫范圍在20.3 ℃～26.0 ℃ 之間，總氮、總磷值在整個研究期內(nèi)均超過V類水標準，其最高值均出現(xiàn)在9月份。通常認為，總磷濃度為0.02 mg/L、總氮濃度為0.2 mg/L是湖泊發(fā)生富營養(yǎng)化的臨界濃度點，根據(jù)測試結(jié)果表明，該水體的總磷、總氮濃度已遠遠超過了這個限值，處于富營養(yǎng)化狀態(tài)。

2.2 浮游藻類組成

通過連續(xù)五個月對該景區(qū)浮游藻類的觀測、分析，發(fā)現(xiàn)：6月份藻類總細胞密度開始上升，8月份達到頂峰，9月份開始下降，10月份藻類總細胞密度比6月份少，藍藻細胞密度、綠藻細胞密度的變化規(guī)律與藻類總細胞密度一致，硅藻等細胞密度變化不明顯，由此可見，8月，9月的水體更適合藻類的繁殖與生長，通過檢測數(shù)據(jù)分析，水溫隨時間的變化呈先升高后降低的趨勢，可見氣候是造成水體中浮游藻類呈季節(jié)性變化的主要原因。通過觀測共發(fā)現(xiàn)浮游藻類有57屬，6個門，其中屬于藍藻門(Cyanophyta)的有18屬，占該水體浮游藻類總屬數(shù)的31.5%；屬于綠藻門(Chlorophyta)的有11屬，占總屬數(shù)的19.3%；觀測期間藍藻屬數(shù)始終占據(jù)第一位，綠藻屬數(shù)占第二，按照浮游植物組成特點，該水體屬于藍藻—綠藻型河流。

2.3 浮游藻類群落優(yōu)勢種

景區(qū)浮游植物常見種中的優(yōu)勢種多為藍藻門,占多數(shù)的有6種:小席藻(Phormidium tenue)、魚害微囊藻(Fish disease of microcystis)、假魚腥藻(Pseudanabaena)、微小平裂藻(Xiaoping split micro algae)、兩棲顫藻(Amphibious oscillatoria)、美麗顫藻(Oscillatoria)；其次是綠藻門,占多數(shù)的有4種:小球藻(Chlorella)、美麗網(wǎng)球藻(Beautiful net sp.)、四尾柵藻(Four algae)、卷曲纖維藻(Crimp fiber algae);硅藻門占多數(shù)的有3種：尖針桿藻(Needle bar algae)、梅尼小環(huán)藻(Cyclotella meneghiniana)、顆粒直鏈藻(Particles melosira)；隱藻門有1種：嚙噬隱藻(Gnaw cryptomonas sp.)；金藻門有1種：分歧錐囊藻(Bifurcation cone zao capsule)。

2.4 浮游藻類數(shù)量

觀測期間，景區(qū)水體各點位藻類數(shù)量為：柴村橋(入水處)為31.3×106個/L，最高時達53.7×106個/L；迎澤橋(2號池)為75.3×106個/L，最高時達111.7×106個/L；躋汾橋南(5號池，蓄水池與渾水渠交匯后)為69.7×106個/L，最高時達116.8×106個/L；渾水渠為76.0×106個/L，最高時達135.8×106個/L。各點位藻類細胞總數(shù)全年、各月份排序一般都為：渾水渠>躋汾橋南(5號池，蓄水池與渾水渠交匯后)>迎澤橋(2號池)>柴村橋(入水處)，這是由于柴村橋處于入水口，經(jīng)常有新鮮水源流入，水流波動，不利于浮游植物生長繁殖；迎澤橋處為蓄水池，水流舒緩，幾近于靜止，適于浮游植物生長繁殖；渾水渠用來接納上游洪水及水庫灌溉輸水，水中含有豐富的氮磷營養(yǎng)物，適合各種藻類的生長。整個景區(qū)全年藻類細胞總數(shù)為63.1×106個/L，按照國內(nèi)有關(guān)湖泊富營養(yǎng)化標準，該河流已達到富營養(yǎng)化水平[2]。

2.5 水體污染程度指示種類

水體周圍的環(huán)境影響著浮游藻類群落的結(jié)構(gòu)及數(shù)量，Kolkwitz將各種水體分為5種類型：清水帶、微污水帶、α-中污帶、β-中污帶和多污帶。并把一些適于以上水體生長的生物稱為“指示生物”[3]。該水體中僅有美麗顫藻(Oscillatoria)為α-中污帶、β-中污帶指示種，小球藻(Chlorella)為α-中污帶和多污帶指示種，這兩種藻類主要出現(xiàn)在躋汾橋南(5號池，蓄水池與渾水渠交匯后)、渾水渠處，其他觀測點位均未發(fā)現(xiàn)該藻類，說明該景區(qū)整體水質(zhì)污染不很嚴重。

2.6 湖泊營養(yǎng)型評價[4]

本文采用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法(TLI)進行評價分析,測試項目涉及葉綠素a、透明度、總磷、總氮、高錳酸鹽指數(shù)5項。

綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)公式為:

其中，TLI(∑)為綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)；TLI(j)為第j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)；Wj為第j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的相關(guān)權(quán)重。

營養(yǎng)狀態(tài)的分級說明了湖泊富營養(yǎng)化狀態(tài)情況，采用0～100的數(shù)字對湖泊營養(yǎng)狀態(tài)進行分級：TLI(∑)<30：貧營養(yǎng)(Oligotropher)；30≤TLI(∑)≤50：中營養(yǎng)(Mesotropher)；TLI(∑)>50：富營養(yǎng)(Eutropher)；5070：重度富營養(yǎng)(Hyper eutropher)。

根據(jù)各個營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)及其相關(guān)權(quán)重的計算公式，得出該景區(qū)富營養(yǎng)化指數(shù)為54.7，屬于輕度富營養(yǎng)化水平。

2.7 生物多樣性指數(shù)——污染程度評價

本文采用多樣性指數(shù)(Margalef)[5]：

d=(S-1)·(log2N)-1。

其中，S為藻類的屬數(shù);N為總個數(shù)。

判斷標準：d>4時清潔，3～4輕污染，2～3中污染，1～2重污染，0～1嚴重污染。根據(jù)各指數(shù)，得出該水體生物多樣性指數(shù)為2.200，水質(zhì)屬于中污染狀態(tài)，與綜合營養(yǎng)狀態(tài)評價有差別，但該水體出現(xiàn)了α-中污帶、β-中污帶的污染程度指示種類。

3 結(jié)語

從研究結(jié)果看，汾河景區(qū)浮游植物以藍藻、綠藻為主，屬于藍藻—綠藻富營養(yǎng)化型水體。主要有藍藻門、綠藻門、硅藻門，共6門57屬，整個景區(qū)全年藻類細胞總數(shù)為63.1×106個/L。

部分點位出現(xiàn)了美麗顫藻(Oscillatoria)：α-中污帶、β-中污帶指示種，小球藻(Chlorella)：α-中污帶和多污帶指示種，說明部分點位受到了污染，但整體水質(zhì)還尚可。

綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)評價得出該景區(qū)水體處于輕度富營養(yǎng)化水平，但從生物多樣性指數(shù)評價得出該水體處于中污染水平，說明部分受污染的點位對整個水體的影響還是不可忽略的。由此可見汾河景區(qū)的綜合治理和保護已勢在必行。

[1] 許金華，潘偉斌，張海燕.城市小型淺水人工湖泊浮游藻類與水質(zhì)特征研究[J].生態(tài)科學(xué)，2007,26(1)：36-40.

[2] 顧丁錫.湖泊富營養(yǎng)化評價方法[J].環(huán)境污染與防治，1983(3)：14-17.

[3] Birch S，McCaskie J．Shallow urban lakes：a challenge for lake management[J].Hydrobiologia，1999(395)：365-377.

[4] 王明翠，劉雪芹，張建輝.湖泊富營養(yǎng)化評價方法及分級標準[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2002(5)：47-49.

[5] 況琪軍，夏宜諍，吳振斌.綜合生物塘中的藻類研究Ⅱ[J].水生生物學(xué)報，1994,18(2)：105.

Research on floating algae and water quality at Taiyuan Fenhe Resort

WANG Xiao-chun

(Taiyuan Environmental Inspection Center Station, Taiyuan 030002, China)

The paper investigates the floating algae plants at Taiyuan Fenhe River Resort, explores the numbers, types and eutrophication at the resort by testing and analyzing the water temperature, transparency, total phosphorus and chlorophyll a, and points out the influence of the partially polluted sites on the whole water is undeniable.

resort, floating plant, nutrient substance, eutrophication

1009-6825(2014)31-0206-03

2014-08-27

王曉春(1978- )，女，碩士，工程師

X321

A