巢湖藍(lán)藻預(yù)警監(jiān)測(cè)啟動(dòng)條件的探討

唐曉先耿天召趙旭輝高 芮

（1 巢湖管理局環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站，安徽 合肥 238000）

（2 安徽省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，安徽 合肥 230000）

巢湖藍(lán)藻預(yù)警監(jiān)測(cè)啟動(dòng)條件的探討

唐曉先1耿天召2趙旭輝2高 芮1

（1 巢湖管理局環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站，安徽 合肥 238000）

（2 安徽省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，安徽 合肥 230000）

隨著巢湖流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，2015年巢湖藍(lán)藻水華的爆發(fā)程度比往年明顯增大，引起了當(dāng)?shù)卣蜕鐣?huì)的廣泛關(guān)注。為確保巢湖流域飲用水安全，提高政府應(yīng)對(duì)藍(lán)藻水華的能力，加強(qiáng)巢湖藍(lán)藻水華預(yù)警監(jiān)測(cè)工作刻不容緩。筆者根據(jù)多年來(lái)藍(lán)藻水華的發(fā)生規(guī)模和對(duì)近3年藍(lán)藻水華應(yīng)急監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)分析，將巢湖藍(lán)藻預(yù)警監(jiān)測(cè)分成3個(gè)級(jí)別。

藍(lán)藻；預(yù)警；巢湖；監(jiān)測(cè)

地表水的富營(yíng)養(yǎng)化是當(dāng)今淺水湖泊面臨的一個(gè)重大環(huán)境問(wèn)題，在很多富營(yíng)養(yǎng)化水體中都出現(xiàn)了藍(lán)藻水華現(xiàn)象，我國(guó)作為發(fā)展中國(guó)家，藍(lán)藻水華發(fā)生頻率有不斷增加的趨勢(shì)。藍(lán)藻水華是藍(lán)藻在水體中成為絕對(duì)優(yōu)勢(shì)類群的現(xiàn)象，而藍(lán)藻形成水華是水體物理、化學(xué)和生物等要素共同作用的結(jié)果，其中營(yíng)養(yǎng)鹽濃度、光照和水溫是維持藍(lán)藻生長(zhǎng)的必要條件，湖泊水動(dòng)力和藍(lán)藻消費(fèi)者等是決定水體中藍(lán)藻現(xiàn)存生物量的充分條件[1]。為了減少藍(lán)藻災(zāi)害導(dǎo)致的各種不利影響，政府部門需要對(duì)藍(lán)藻災(zāi)害進(jìn)行預(yù)警監(jiān)測(cè)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

1 巢湖藍(lán)藻預(yù)警監(jiān)測(cè)工作

巢湖藍(lán)藻水華預(yù)警監(jiān)測(cè)工作的社會(huì)關(guān)注度高，良好的組織體系和統(tǒng)一的領(lǐng)導(dǎo)部署是預(yù)警監(jiān)測(cè)工作能否順利實(shí)施的有效前提[2]。根據(jù)《巢湖流域水污染防治條例》的有關(guān)要求，安徽省巢湖管理局環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站對(duì)巢湖藍(lán)藻統(tǒng)一監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)指標(biāo)為水溫、透明度、pH、溶解氧、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、總氮、總磷、葉綠素a、藻類密度（鑒別優(yōu)勢(shì)種）、微囊藻毒素-LR。

2 研究方法和數(shù)據(jù)來(lái)源

利用近3年巢湖管理局環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站對(duì)巢湖藍(lán)藻水華應(yīng)急監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)、水華發(fā)生情況和環(huán)保部衛(wèi)星遙感影像圖，綜合分析藍(lán)藻水華發(fā)生程度及其與相關(guān)水質(zhì)參數(shù)的關(guān)系，研究制定巢湖藍(lán)藻水華三級(jí)預(yù)警響應(yīng)級(jí)別的啟動(dòng)條件。

3 預(yù)警啟動(dòng)條件的研究

3.1 水華規(guī)模發(fā)生頻率

遙感技術(shù)提供了快速大范圍監(jiān)測(cè)藍(lán)藻的可能，藍(lán)藻水華爆發(fā)，水體中葉綠素含量顯著升高，導(dǎo)致水體光譜特征發(fā)生變化，通常藍(lán)藻覆蓋區(qū)域光譜特征與無(wú)藻湖面有較為明顯差異[3]。通過(guò)衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)，可以直觀地觀察到藍(lán)藻水華發(fā)生的區(qū)域，解譯后還能夠得到藍(lán)藻水華發(fā)生的面積。水華發(fā)生面積是藍(lán)藻水華規(guī)模的重要判斷依據(jù)，根據(jù)中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站（以下簡(jiǎn)稱總站）對(duì)水華規(guī)模進(jìn)行分級(jí)，分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。對(duì)近3年巢湖藍(lán)藻水華發(fā)生的規(guī)模進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 水華規(guī)模分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（暫行）

表2 2013—2015年巢湖水華發(fā)生規(guī)模統(tǒng)計(jì)

統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，巢湖藍(lán)藻水華發(fā)生規(guī)模大部分集中在S≤80 km2的面積范圍內(nèi)，超過(guò)80 km2的幾個(gè)分段區(qū)間，發(fā)生頻次分布較為均勻。考慮到巢湖湖體面積約為780 km2，將80 km2（約占10%）和150 km2（約占20%）分別設(shè)置為Ⅱ級(jí)和Ⅰ級(jí)預(yù)警的啟動(dòng)值。

3.2 藻密度分布

藻密度是表征藍(lán)藻生物量多少的指標(biāo)，通過(guò)監(jiān)測(cè)水體藻密度大小，可以直接了解水體中藻類的數(shù)量?？傉就ㄟ^(guò)區(qū)分藻密度值，對(duì)水華程度進(jìn)行分級(jí)，分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。對(duì)近3年巢湖湖體藻密度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見(jiàn)表4。

表3 水華程度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（暫行）

本次統(tǒng)計(jì)分別對(duì)東西半湖藻密度進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，西半湖藻密度在N≤5000萬(wàn)個(gè)/L的各個(gè)區(qū)間分布較均勻，東半湖藻密度主要集中在N≤500萬(wàn)個(gè)/L范圍內(nèi)，N＞1000萬(wàn)個(gè)/L除 2015年發(fā)生4次，其他年份均未發(fā)生。由于巢湖湖體呈東西狹長(zhǎng)形狀，且東西半湖水質(zhì)差異明顯，整個(gè)水體常年呈自西向東流向，流速受人工干擾明顯，主要受巢湖閘開(kāi)閉閘影響。當(dāng)西半湖水質(zhì)惡化，且巢湖閘開(kāi)閘時(shí)，東半湖水質(zhì)將受到明顯影響。結(jié)合總站的水華程度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，將東半湖N＞500萬(wàn)個(gè)/L、西半湖N＞1000萬(wàn)個(gè)/L設(shè)置為Ⅱ級(jí)預(yù)警的啟動(dòng)條件，將東半湖N＞1000萬(wàn)個(gè)/L且全湖N＞1000萬(wàn)個(gè)/L設(shè)置為Ⅰ級(jí)預(yù)警的啟動(dòng)條件。

表4 2013～2015年巢湖藻密度統(tǒng)計(jì)

3.3 水質(zhì)參數(shù)

藍(lán)藻監(jiān)測(cè)的各項(xiàng)指標(biāo)中，水溫、透明度、pH、溶解氧、葉綠素a、藻類密度為現(xiàn)場(chǎng)采用YSI多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀測(cè)定，氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、總氮、總磷、微囊藻毒素-LR為現(xiàn)場(chǎng)采集水樣帶回實(shí)驗(yàn)室分析。藍(lán)藻應(yīng)急監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)時(shí)效性很強(qiáng)的工作，因此現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在實(shí)際工作中更有意義，通過(guò)這些數(shù)據(jù)的分析，能夠第一時(shí)間了解到當(dāng)前水質(zhì)狀態(tài)，決策部門可以做出更快的反應(yīng)。由于巢湖屬于淺水湖泊，濁度受風(fēng)浪影響較大，而透明度和儀器監(jiān)測(cè)的葉綠素直接受濁度干擾比較嚴(yán)重，因此，筆者選擇水溫、pH、溶解氧等3個(gè)指標(biāo)，對(duì)其進(jìn)行分區(qū)間統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見(jiàn)表5—7。

表5 2013—2015年巢湖不同水溫情況下藻類密度、pH和溶解氧統(tǒng)計(jì)表

表6 2013—2015年巢湖不同pH情況下藻類密度、水溫和溶解氧統(tǒng)計(jì)表

表7 2013—2015年巢湖不同溶解氧情況下藻類密度、pH和水溫統(tǒng)計(jì)表

表 5中 T＞27℃時(shí)，2015年的藻密度超過(guò)1000萬(wàn)個(gè)/L，此時(shí)的溶解氧和pH均處于較高水平。將溶解氧和pH進(jìn)行分段統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)pH＞8.8以及DO＞10 mg/L的時(shí)候，湖區(qū)藻密度顯著上升，其中2015年的藻密度超過(guò)1000萬(wàn)個(gè)/L。綜合幾個(gè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)，同時(shí)考慮偶發(fā)性情況，設(shè)置3個(gè)以上（含3個(gè)）點(diǎn)位出現(xiàn)pH大于8.8、DO大于10.0且藻類密度均值大于等于1000萬(wàn)個(gè)/升為Ⅰ級(jí)預(yù)警的啟動(dòng)條件。

4 結(jié)論

根據(jù)近年來(lái)巢湖藍(lán)藻應(yīng)急監(jiān)測(cè)期間水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果、衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果和藍(lán)藻暴發(fā)情況的綜合分析，將巢湖藍(lán)藻應(yīng)急監(jiān)測(cè)分為三個(gè)等級(jí)，由輕到重順序依次為Ⅲ級(jí)（藍(lán)色）監(jiān)測(cè)預(yù)警、Ⅱ級(jí)（黃色）監(jiān)測(cè)預(yù)警、Ⅰ級(jí)（紅色）監(jiān)測(cè)預(yù)警，各個(gè)級(jí)別的啟動(dòng)條件如下：

4.1 Ⅲ級(jí)（藍(lán)色）監(jiān)測(cè)預(yù)警：常規(guī)應(yīng)急監(jiān)測(cè)

每年4月1日—10月31日，無(wú)條件啟動(dòng)。

4.2 Ⅱ級(jí)（黃色）監(jiān)測(cè)預(yù)警：應(yīng)急加密監(jiān)測(cè)

a.東半湖藻類密度平均值大于等于500萬(wàn)個(gè)/L。

b.西半湖藻類密度平均值大于等于1000萬(wàn)個(gè)/L。

c.衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)到的水華面積達(dá)到80 km2以上（含80 km2）。

4.3 Ⅰ級(jí)（紅色）監(jiān)測(cè)預(yù)警：應(yīng)急保障加密監(jiān)測(cè)

a.湖區(qū)藻類密度平均值大于等于1000萬(wàn)個(gè)/L且東半湖藻類密度平均值大于等于1000萬(wàn)個(gè)/L。

b.衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)到的水華面積達(dá)到150 km2以上（含150 km2）。

c.水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示有3個(gè)以上（含3個(gè)）點(diǎn)位出現(xiàn)pH大于8.8、DO大于10.0且藻類密度大于等于1000萬(wàn)個(gè)/L。

5 討論

目前我國(guó)藍(lán)藻水華預(yù)警監(jiān)測(cè)尚處于起步階段，至今我國(guó)乃至一些發(fā)達(dá)國(guó)家，都未有關(guān)于水華預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的專利[4]，該工作在技術(shù)開(kāi)發(fā)與實(shí)際應(yīng)用方面還需要做很多工作。本次對(duì)巢湖藍(lán)藻預(yù)警監(jiān)測(cè)分級(jí)條件的研究過(guò)程中，筆者認(rèn)為，還有很多其他因素需要考慮，包括氣象因素中的風(fēng)速、風(fēng)向、光照、降水等，水文因素中的河流流量，水利因素中的巢湖閘開(kāi)閉閘時(shí)間等。因此，藍(lán)藻水華預(yù)警是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要綜合考慮各方面因素，統(tǒng)一協(xié)調(diào)各部門職能。而目前的相關(guān)工作還處于探索階段，各級(jí)管理部門和政府對(duì)藍(lán)藻監(jiān)測(cè)工作的認(rèn)識(shí)還不夠深入。隨著區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越多，藍(lán)藻水華已經(jīng)成為社會(huì)廣泛關(guān)注的環(huán)境問(wèn)題，因此，做好藍(lán)藻水華預(yù)警監(jiān)測(cè)工作刻不容緩。

參考文獻(xiàn)：

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A STUDY ON THE STARTING CONDITIONS OF CYANOBACTERIAL EARLY WARNING MONITORING IN CHAOHU LAKE

TANG Xiao-xian1GENG Tian-zhao2ZHAO Xu-hui2GAO Rui1
（1 Environmental Protection Monitoring Station,Chaohu Administration Bureau,Hefei Anhui 238000）
（2 Anhui Environmental Monitoring Center,Hefei Anhui 230000）

With the rapid development of social economy in Chaohu watershed,the outbreak of cyanobacteria bloom in Chaohu Lake is obviously larger than it in the previous years,which arouses widespread concern in the local government and society.In order to ensure the security of drinking water in Chaohu watershed and enhance the government’s ability to deal with cyanobacteria bloom,it is urgent to strengthen the early warning and monitoring of cyanobacteria bloom in Chaohu Lake.The thesis author divides the earning warning and monitoring of cyanobacteria bloom into three levels according to the occurrence scale of cyanobacteria bloom in the past years and data analysis of emergency monitoring of cyanobacteria bloom in recent three years.

Cyanobacteria；Early warning；Chaohu；Monitoring

X84

A

1672－2868（2016）06－0055－05

責(zé)任編輯、校對(duì)：陳小舉

2016－09－18

唐曉先（1978-），男，安徽巢湖人。巢湖管理局環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站，高級(jí)工程師。研究方向：環(huán)境監(jiān)測(cè)與質(zhì)量管理工作。