漢江下游硅藻水華調(diào)查及影響因素分析

陳建華，謝占領(lǐng)，熊 晶

（1.湖北黃達(dá)環(huán)保技術(shù)咨詢有限公司，湖北 黃岡 438000；2.黃岡市生態(tài)環(huán)境局英山縣分局，湖北 黃岡 438700；3.湖北省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，武漢 430000）

漢江是長(zhǎng)江的最大支流，全長(zhǎng)為1 577 km，其中湖北省境內(nèi)有920 km，流域面積為6.24 萬(wàn) km2，流經(jīng)十堰、襄陽(yáng)、荊門、潛江、孝感、天門、仙桃、武漢等城市。漢江是湖北省重要的飲用水、農(nóng)業(yè)用水水源和內(nèi)河航道，同時(shí)是兩岸生活污水、農(nóng)業(yè)污水和工業(yè)廢水的納污水體。歷史上，漢江曾多次發(fā)生水華，給居民生活和生產(chǎn)用水帶來(lái)隱患。2015 年1 月13 日至23 日，漢江下游潛江至武漢段再次出現(xiàn)水色異常情況，相關(guān)人員及時(shí)進(jìn)行調(diào)查研究。

1 材料和方法

1 月13 日漢江暴發(fā)水華后，根據(jù)水華范圍，選擇漢江干流的潛江澤口、仙桃三水廠、漢川二水廠和宗關(guān)水廠等四個(gè)斷面，于1 月13 日、14 日、16 日、19 日、22 日和23 日進(jìn)行藻類和常規(guī)水化學(xué)監(jiān)測(cè)。24 日，水華消退，監(jiān)測(cè)停止。浮游植物采樣和鏡檢鑒定采用常規(guī)方法。

2 監(jiān)測(cè)結(jié)果與分析

本次水華期間，根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果，漢江下游潛江至武漢段各監(jiān)測(cè)斷面水體的pH 大于7.9，溶解氧（DO）濃度大于10 mg/L，水溫大于9.5 ℃。水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，各監(jiān)測(cè)斷面水體偏堿性，溶解氧濃度較高，水溫較往年同期高，總磷與往年同期較為一致。下面分析漢江下游潛江至武漢段浮游植物監(jiān)測(cè)結(jié)果。

2.1 浮游植物群落組成

本次調(diào)查共檢出浮游植物5 門45 種，其中，硅藻門有10 種，藍(lán)藻門有13 種，綠藻門有18 種，隱藻門有3 種，裸藻門有1 種，分別占總種類數(shù)的22.22%、28.89%、40.00%、6.67%、2.22%。從上游到下游，4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位藻類密度均值介于（1.80～2.33）×107個(gè)/L，且優(yōu)勢(shì)種均為硅藻門小環(huán)藻。浮游植物群落主要由硅藻門藻類（密度占比大于50%）組成，其次為綠藻門藻類，藍(lán)藻門和其他門藻類較少。潛江澤口和仙桃三水廠藻類總密度相近，而且都低于漢川二水廠。

2.2 浮游植物密度的時(shí)空變化

2.2.1 浮游植物密度的時(shí)間變化

本次漢江下游水華出現(xiàn)一次峰值，1 月14 日，藻密度峰值為4.61×107個(gè)/L。15—22 日，藻密度逐步趨于穩(wěn)定，保持在（1 ～2）×107個(gè)/L，其為輕度水華。23日，潛江澤口斷面藻密度降至0.83×107個(gè)/L，水華現(xiàn)象基本消退，其余斷面藻密度也呈降低趨勢(shì)。24 日起，漢江下游流域出現(xiàn)新一輪雨雪及降溫天氣，此次水華現(xiàn)象完全消退，如圖1 所示。

圖1 漢江干流藻密度時(shí)間變化

2.2.2 浮游植物密度的空間變化

1 月14 日，潛江澤口、漢川二水廠斷面藻密度出現(xiàn)峰值，隨后明顯下降。仙桃三水廠、武漢宗關(guān)斷面藻密度波動(dòng)較小，16 日后亦出現(xiàn)下降，趨于穩(wěn)定，如圖2 所示。

圖2 漢江干流藻密度空間變化

3 本次和歷次漢江干流水華對(duì)比

3.1 漢江藻類組成比較

自20 世紀(jì)90 年代以來(lái)，漢江干流在1992 年、1998 年、2000 年、2003 年發(fā)生4 次大范圍的水華。歷史上，漢江水華多發(fā)生在早春2 月中下旬至4 月上旬，發(fā)生多的河段為潛江至漢口段；水華的優(yōu)勢(shì)門類為硅藻，其次為綠藻；與本次水華相比，藻類組成門類較為相似，這與硅藻門和綠藻門藻類易于在初春和秋末快速增殖有關(guān)[1-2]。漢江干流水華藻類群落比較如表1 所示。

表1 漢江干流水華藻類群落比較

3.2 水質(zhì)參數(shù)比較

與漢江干流1998 年、2000 年水華時(shí)期的水質(zhì)參數(shù)對(duì)比，2015 年仙桃至漢川段的pH、溶解氧和總磷含量均有不同程度的升高。1998 年和2000 年，漢江不同河段的流速均不大于0.5 m/s，pH、溶解氧含量和總磷含量較為相近。水利樞紐的興建抬高了枯水期水位，水體流速大幅降低，水環(huán)境容量減小，氮磷含量逐年增大。1998 年和2000 年的漢江大規(guī)模水華影響范圍已達(dá)到鐘祥，漢川水華可能向上游蔓延至沙洋以上河段[2]。

4 漢江水華形成原因分析

4.1 營(yíng)養(yǎng)鹽

研究認(rèn)為，漢江下游水體中充足的氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽可能是近年來(lái)漢江中下游水華頻發(fā)的根本原因，其中氮、磷濃度可能是影響水華分布范圍的限制性因素。近幾年監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，在水華易發(fā)的1—3 月，漢江中下游總氮濃度普遍超過(guò)1.5 mg/L，個(gè)別斷面超過(guò)2 mg/L；漢江中游總磷濃度平均超過(guò)0.03 mg/L，漢江下游總磷濃度平均達(dá)到0.064 mg/L，個(gè)別斷面有些月份超過(guò)0.1 mg/L。

4.2 水文

春季枯水期低流量和低流速是漢江中下游水華暴發(fā)的重要原因。發(fā)生水華年份漢江下游流量（流速）明顯小于不發(fā)生水華年份。仙桃站流量不大于500 m3/s，漢江河口臨界流速不大于0.3 m/s 時(shí)，水華不易暴發(fā)[3]。但是，隨著漢江流域水利工程的建設(shè)，臨界流量和流速也發(fā)生變化。

4.3 氣象

同步氣溫觀測(cè)數(shù)據(jù)表明，本次水華發(fā)生時(shí)期最高氣溫持續(xù)超過(guò)10 ℃，高于同期至少3 ℃且持續(xù)5 d以上；陰雨低溫天氣對(duì)水華的消退有促進(jìn)作用。漢江中下游歷次硅藻水華發(fā)生時(shí)的實(shí)測(cè)水溫在10 ℃以上，比不發(fā)生水華年份至少高2 ℃。1992 年水華延續(xù)至3 月7 日，漢江中下游地區(qū)普降雨雪，氣溫驟降，水華很快消失。1998 年2 月水華也有類似情況。5 月后，氣溫快速升高，漢江中小環(huán)藻不占優(yōu)勢(shì)，不形成水華[4]。漢江干流水華條件比較如表2 所示。

表2 漢江干流水華條件比較

5 水利工程對(duì)漢江水華的影響

水華現(xiàn)象是水生態(tài)系統(tǒng)對(duì)外界影響因子的一種綜合反映，也是水生態(tài)系統(tǒng)自身變差的體現(xiàn)。引江濟(jì)漢工程建成后，為降低漢江水華暴發(fā)率，漢江下游水體流量加大，而本次漢江下游潛江至武漢段水華的暴發(fā)給環(huán)境保護(hù)帶來(lái)艱巨挑戰(zhàn)，水華的發(fā)生原因有待進(jìn)一步研究。隨著漢江興隆段水利樞紐工程的興建，漢江水華存在上移的可能[5]。

6 結(jié)論

本次漢江水華較以往水華的發(fā)生時(shí)間提前約1 個(gè)月，同時(shí)水華歷時(shí)較短。這是營(yíng)養(yǎng)鹽、氣候和水文條件共同作用的結(jié)果，亦有可能是水質(zhì)嚴(yán)重惡化的表現(xiàn)。其間，漢江流量高于歷史水華年份，但氣溫異常偏高，營(yíng)養(yǎng)鹽也呈上升趨勢(shì)，因此異常高的氣溫條件是本次水華的重要誘發(fā)因素。水利工程的興建可以降低水華發(fā)生率，但漢江中游亦存在暴發(fā)水華的可能，未來(lái)仍需要加強(qiáng)研究和監(jiān)測(cè)。