峽山水庫浮游植物群落結(jié)構(gòu)變化及分布情況

田立平， 邢峰杰， 王恩霞， 王曉波， 鄭振魁

(濰坊市市政公用事業(yè)服務(wù)中心，山東 濰坊 261041)

峽山水庫是山東省最大的水庫，控制流域面積為4 210 km2，水庫增容后總庫容為14.54×108m3，興利庫容為6×108m3，是濰坊市主要水源地，水資源的四分之三由汛期降水形成，五分之四的徑流量來自于天然形成。但自2013年開始，濰坊市遭遇了建國以來最嚴(yán)重旱情，水源水量急劇下降，市委、市政府和市政、水利等部門采取了一系列重大措施，先后建成了引黃入峽、南水北調(diào)、四河串聯(lián)等大型原水調(diào)配工程，以解決水源不足問題。隨著本地湖庫水、長江水、黃河水等多水源共存，峽山水庫原水水質(zhì)也呈現(xiàn)出復(fù)雜的局面，與此同時(shí)，水庫中藻類的種群和數(shù)量也發(fā)生了很大的變化，出現(xiàn)了很多新物種。

水庫水體環(huán)境直接影響藻類生長和群落結(jié)構(gòu)，同時(shí)影響產(chǎn)嗅藻的產(chǎn)嗅功能。藻類大量繁殖易導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，其中一些藻類能夠散發(fā)出腥臭味[1]，引起水體異味；藻類死亡后釋放出次級代謝產(chǎn)物到水體中，會產(chǎn)生毒性。研究表明，2 000多種藍(lán)綠藻中有40余種可產(chǎn)生毒素[2],主要產(chǎn)毒藻有微囊藻、魚腥藻、顫藻以及束絲藻等，這些毒素可引起人類的消化道疾病，危害人類身體健康。夏季高溫藻類增值旺盛易造成水廠濾池的堵塞和過濾效率降低，常規(guī)凈水工藝很難去除[3]。硅藻過量會對水廠膜過濾生產(chǎn)工藝造成不可逆的影響。

筆者對2013—2020年峽山水庫藻類的種群變遷情況進(jìn)行了研究，探索了藻類的變化規(guī)律，以期為水廠工藝調(diào)整提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

筒形分液漏斗、奧林巴斯BX51熒光顯微鏡、藻類計(jì)數(shù)框、藻類分類計(jì)數(shù)器、魯哥氏液。

1.2 采樣

研究中的樣品為2013—2020年間常規(guī)監(jiān)測采集的水樣，分春、夏、秋、冬4個(gè)季節(jié)，于每年4月、7月、9月、12月采樣。2020年5月開始，每月采樣，采樣點(diǎn)主要位于峽山水庫棧橋附近，通常采集水庫表面以下0.5 m的上層水水樣。

1.3 檢測方法

依據(jù)《水和廢水監(jiān)測分析方法》(第四版)中顯微鏡視野計(jì)數(shù)法、《水質(zhì) 藻類計(jì)數(shù) 視野計(jì)數(shù)法》(DB37/T 4163—2020)進(jìn)行檢測。

浮游藻類的監(jiān)測分為定性監(jiān)測和定量監(jiān)測，定性監(jiān)測通過顯微鏡進(jìn)行藻類種屬鑒定。浮游藻類的種類鑒定主要參考《浙江省主要常見淡水藻類圖集》(飲用水水源)[4]和《中國常見淡水藻類圖譜》[5]。定量監(jiān)測是用有機(jī)玻璃采樣器采集1.0 L水樣，加10 mL魯格氏液固定，帶回實(shí)驗(yàn)室后轉(zhuǎn)移至筒形分液漏斗中沉降濃縮24～48 h，虹吸去掉上清液，最后濃縮成50 mL水樣；將濃縮后的水樣充分混勻后取0.1 mL至藻類計(jì)數(shù)框中，蓋上蓋玻片，濕室環(huán)境下壓片靜止15～30 min,然后進(jìn)行鏡檢計(jì)數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 藻類密度總含量的變化

2013—2020年春、夏、秋、冬四季藻類密度總數(shù)的變化情況如圖1所示，從總體上看，季節(jié)變化顯著，藻種密度最高出現(xiàn)在夏季，其次為秋季，冬季相對最低。冬季藻含量均在2 000×104個(gè)/L以下，處于平穩(wěn)趨勢；春季2013—2018年藻類密度呈上拋物線趨勢，2016年達(dá)到峰值，且僅2016年、2017年高于2 000×104個(gè)/L，2018—2020年呈平穩(wěn)發(fā)展趨勢，均低于2 000×104個(gè)/L；夏季藻含量均大于2 000×104個(gè)/L，其中2016年出現(xiàn)峰值22 000×104個(gè)/L，2013年為12 000×104個(gè)/L，原因可能是2013年水庫嚴(yán)重缺水、2016年水源切換時(shí)引進(jìn)新物種導(dǎo)致水庫生態(tài)系統(tǒng)不穩(wěn)定，各物種之間呈競爭趨勢；秋季藻類密度呈波浪線趨勢，大部分年份藻類密度均高于2 000×104個(gè)/L。因此，在夏秋季節(jié)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注水庫中藻類含量變化情況，為水廠及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)工藝提供預(yù)警支持。

圖1 2013—2020年峽山水庫藻類密度的變化Fig.1 Change of algae density in Xiashan Reservoir from 2013 to 2020

2.2 夏秋季節(jié)藻類種群分布情況

從圖2、圖3可以看出，2013—2020年夏秋季節(jié)峽山水庫藻類種群主要是藍(lán)藻-硅藻-綠藻型，藍(lán)藻門占絕對優(yōu)勢；夏季占比達(dá)76.7%～95.9%，秋季占比達(dá)62.1%～93.8%。優(yōu)勢藻種常為微囊藻、魚腥藻、束絲藻；夏秋季節(jié)綠藻門和硅藻門在2014年、2016年、2017年、2019年、2020年數(shù)量稍多，夏季占比最高分別達(dá)13.2%和14.1%，秋季占比最高分別達(dá)22.9%和19.6%，其他時(shí)間與金藻門、隱藻門、甲藻門、裸藻門一樣占比極低。

藍(lán)藻門夏季藻密度含量在2016年水源更替后出現(xiàn)峰值，達(dá)到20 000×104個(gè)/L以上，其他年份也均在2 000×104個(gè)/L以上，2018年降到最低，之后2019年、2020年呈平穩(wěn)趨勢；秋季藻密度含量在2017年以前變化不穩(wěn)定，最高值出現(xiàn)在2015年水源切換時(shí)，達(dá)到近5 500×104個(gè)/L，2018年后呈平穩(wěn)趨勢發(fā)展；這在一定程度上說明峽山水庫生態(tài)系統(tǒng)得以穩(wěn)定，水體凈化能力有了一定程度的提高。

8年來峽山水庫夏季共檢出藻類7門57屬[4-5]，其中綠藻門種類最多，出現(xiàn)了23屬，柵藻、空星藻、微囊藻、十字藻、四角藻、盤星藻、卵囊藻、衣藻最為常見，2020年峽山水庫首次出現(xiàn)大型新月藻；硅藻門其次，有18屬，針桿藻、小環(huán)藻、舟形藻、直鏈藻等最為常見；藍(lán)藻門9屬，微囊藻、顫藻、束絲藻、魚腥藻最為常見；甲藻門2屬，多見角甲藻和多甲藻；隱藻門2屬，隱藻屬和藍(lán)隱藻屬最為常見；金藻門2屬，魚鱗藻和錐囊藻最為常見；裸藻門3屬，常見裸藻屬和囊裸藻屬，2020年首次出現(xiàn)陀螺藻屬。

圖2 2013—2020年夏季藻類種群變化Fig.2 Change of algae population in Xiashan Reservoirin summer from 2013 to 2020

圖3 2013—2020年秋季藻類種群變化Fig.3 Change of algae population in Xiashan Reservoirin autumn from 2013 to 2020

2.3 春冬季節(jié)種群分布情況

從圖4可以看出，2013—2020年春季峽山水庫藻類種群主要是藍(lán)藻-硅藻-綠藻-隱藻-金藻型，較多情況下藍(lán)藻門占優(yōu)勢；藍(lán)藻門藻含量變化呈上拋物線趨勢，2016年、2017年達(dá)到峰值，達(dá)2 500×104個(gè)/L以上，且2015—2017年以及2019年藍(lán)藻門均占絕對優(yōu)勢；綠藻門藻含量呈雙峰型變化，分別在2014年和2016年出現(xiàn)峰值；硅藻門藻含量在2016年數(shù)量較多，達(dá)1 500×104個(gè)/L，是第二優(yōu)勢藻，其他年份數(shù)量較低，均在250×104個(gè)/L以下；金藻門在2014年是優(yōu)勢藻，隱藻門在2020年占優(yōu)勢，藻含量為250×104個(gè)/L，其他時(shí)間數(shù)量很低；甲藻門和裸藻門8年來數(shù)量均很低。2016年水源切換前后藍(lán)藻門、綠藻門和硅藻門所占比重較大，數(shù)量均達(dá)到1 250×104個(gè)/L以上，3個(gè)門競爭較激烈。

圖4 2013—2020年春季藻類種群變化Fig.4 Change of algae population in Xiashan Reservoir in spring from 2013 to 2020

從圖5可以看出，2013—2020年冬季峽山水庫藻類種群主要是藍(lán)藻-硅藻-綠藻-隱藻型，冬季藻密度含量較低，數(shù)量均在600×104個(gè)/L以下，藍(lán)藻、綠藻、硅藻占比重較大，也有少量的裸藻、金藻和甲藻。在2015—2017年水源切換前后，藍(lán)藻門占主要優(yōu)勢，2018年、2019年硅藻門是優(yōu)勢藻類，2020年藍(lán)藻門數(shù)量上升又成為優(yōu)勢藻。

8年來峽山水庫春冬季節(jié)共檢出藻類7門53屬[4-5]，其中綠藻門17屬，小球藻、盤星藻、柵藻、卵囊藻、衣藻最為常見；硅藻門18屬，針桿藻、小環(huán)藻、舟形藻、直鏈藻最為常見；藍(lán)藻門9屬，束絲藻、顫藻、微囊藻最為常見；甲藻門2屬，多見裸甲藻和薄甲藻；隱藻門2屬，隱藻屬和藍(lán)隱藻屬最為常見；金藻門2屬，魚鱗藻和錐囊藻最為常見；裸藻門2屬，常見裸藻屬和囊裸藻屬。冬春季節(jié)優(yōu)勢藻種為束絲藻和針桿藻。

圖5 2013—2020年冬季藻類種群變化Fig.5 Change of algae population in Xiashan Reservoir in winter from 2013 to 2020

2.4 2020年藻類密度含量變化情況

對峽山水庫2020年5—12月藻類密度含量進(jìn)行監(jiān)測，如圖6所示。2020年5月后峽山水庫中藻類密度呈現(xiàn)“雙峰型”變化規(guī)律，峰值分別出現(xiàn)在7月和9月，藻含量最高達(dá)8 000×104個(gè)/L；藍(lán)藻門占絕對優(yōu)勢，占比達(dá)80.1%，優(yōu)勢藻種為束絲藻、微囊藻、顫藻、魚腥藻等；除5月和12月，藻密度總含量及藍(lán)藻門均在2 000×104個(gè)/L以上；綠藻門、硅藻門、隱藻門等均在500×104個(gè)/L及以下。因此，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注夏秋季節(jié)水庫藻類的情況，為水廠及時(shí)調(diào)整工藝提供預(yù)警。

從表1可以看出，2020年峽山水庫中藻類共出現(xiàn)7門66屬，較往年種類增多，其中綠藻門種類最多，29屬；硅藻門其次，有17屬；藍(lán)藻門8屬；甲藻門3屬；隱藻門2屬，金藻門2屬，裸藻門3屬。9月種類較齊全，共檢出7門48屬，占全年種類的73%。

圖6 2020年5—12月峽山水庫藻類密度的變化Fig.6 Change of algae density in Xiashan Reservoir from May to December, 2020

表1 2020年5—12月藻類種群分布變化[4-5]Tab.1 Change in the distribution of algae populations from May to December 2020

續(xù)表1 (Continue)

3 結(jié)論

① 2013—2020年期間，對春、夏、秋、冬四季原水的監(jiān)測表明，2016年水源切換時(shí)藻類密度含量均出現(xiàn)峰值，2018年以后漸趨平穩(wěn)。8年來，夏秋季節(jié)藻密度含量均大于2 000×104個(gè)/L，冬季均低于2 000×104個(gè)/L，春季僅在2016年、2017年水源切換后大于2 000×104個(gè)/L。在夏秋季節(jié)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注水庫中藻類含量變化情況，為水廠及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)工藝提供技術(shù)支持。

② 2013—2020年春季峽山水庫藻類種群主要是藍(lán)藻-硅藻-綠藻-隱藻-金藻型，較多情況下藍(lán)藻門占優(yōu)勢；夏季和秋季主要是藍(lán)藻-硅藻-綠藻型，藍(lán)藻門占絕對優(yōu)勢，優(yōu)勢藻種常為微囊藻、魚腥藻、束絲藻；冬季主要是藍(lán)藻-硅藻-綠藻-金藻-隱藻-甲藻型，冬季藻密度含量較低，各門類之間競爭較激烈，8年來呈現(xiàn)不同的情況。

③ 2013—2020年，峽山水庫藻類種群分布均是藍(lán)藻、硅藻、綠藻、隱藻、金藻、甲藻、裸藻7個(gè)門類，四季種類分布略有不同。

④ 2020年峽山水庫藻類呈現(xiàn)“雙峰型”變化規(guī)律，峰值分別出現(xiàn)在7月和9月，除5月和12月，藻密度含量均在2 000×104個(gè)/L以上，屬于高藻水源。

⑤ 峽山水庫2020年藻類種群分布情況是7門66屬，較往年種類增多很多。其中綠藻門種類最多，29屬；硅藻門其次，有17屬；藍(lán)藻門8屬；甲藻門3屬；隱藻門2屬，金藻門2屬，裸藻門3屬。