南灣湖葉綠素a時(shí)間變化特征研究

扈茹靜，錢祝勝

（1.周口市環(huán)境科技信息服務(wù)中心，河南 周口 466000；2.普利資環(huán)境科技有限公司，江蘇 蘇州 215000）

葉綠素a（Chla）是藻類現(xiàn)存量的主要指標(biāo)，也是水體理化性質(zhì)和生物指標(biāo)的綜合體現(xiàn)，其含量受環(huán)境因子的制約[1]。研究葉綠素a 時(shí)間分布特征及其與環(huán)境因子的關(guān)系，有助于探究環(huán)境條件下藻類生物量變化，揭示葉綠素a 對(duì)環(huán)境因子的響應(yīng)機(jī)制，對(duì)管理與評(píng)價(jià)南灣湖具有實(shí)踐應(yīng)用意義。本文通過分析南灣湖水體葉綠素a 的時(shí)間變化特征及其影響因素，以期為南灣湖藍(lán)藻水華預(yù)警提供科學(xué)依據(jù)。

1 采樣與分析方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于河南省信陽市南灣湖風(fēng)景區(qū)，屬亞熱帶向暖溫帶過渡地區(qū)，四季分明，年平均氣溫為16.6℃。南灣湖周邊為“信陽毛尖”種植區(qū)，也是“環(huán)南灣湖＋百里茶廊、萬頃茶海”的國(guó)家全域旅游示范區(qū)。

1.2 數(shù)據(jù)采集及處理

在南灣湖飲用水源地取水口對(duì)南灣湖水質(zhì)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)指標(biāo)包括葉綠素a、水溫、pH、溶解氧（DO）、高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）、化學(xué)需氧量（COD）、透明度（SD）、氨氮（NH3）、總氮（TN）、總磷（TP）等，采集每日監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，取每月均值。采用Pearson相關(guān)性分析對(duì)南灣湖區(qū)葉綠素a 與環(huán)境因子關(guān)系進(jìn)行分析，運(yùn)用SPSS 22.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，運(yùn)用Origin 進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果分析

2.1 南灣湖葉綠素a的周年變化特征

南灣湖2020 年葉綠素a 濃度全年變化范圍在2～17 μg/L（表1），隨季節(jié)變化明顯。葉綠素a 含量不同季度表現(xiàn)為第一、二、四季度偏低，第三季度明顯增高；第三季度的8月至9月葉綠素a 濃度最高，為藻類生長(zhǎng)活躍期，與相關(guān)研究結(jié)果一致[2]。南灣湖葉綠素a 最高值達(dá)17 μg/L，雖低于藻類水華警覺值，但需對(duì)藍(lán)藻水華暴發(fā)風(fēng)險(xiǎn)警戒。

表1 南灣湖水體葉綠素a及水質(zhì)變化

2.2 環(huán)境因子對(duì)南灣湖葉綠素a的影響

南灣湖水體溫度為4～31.3℃，其中8月溫度最高（表1）。相關(guān)分析表明，南灣湖葉綠素a 與水溫呈顯著正相關(guān)（p＜0.05）（表2），水溫通過影響水體中浮游植物的光合作用和呼吸代謝來促進(jìn)浮游植物的生長(zhǎng)[3]，信陽市每年在7—9月達(dá)到最高氣溫，隨著南灣湖水溫升高及適宜的光照，藻類開始加快繁殖，葉綠素a 濃度升高。

表2 南灣湖葉綠素a與環(huán)境因子相關(guān)分析

本結(jié)論表明葉綠素a 與pH、總磷、高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量呈顯著正相關(guān)（p＜0.05），與相關(guān)研究結(jié)果吻合[4]。水體pH 主要受CO2含量影響，藻類光合作用可快速減少CO2，使pH 升高[5]?？偭资怯绊懜∮沃参锷锪孔兓闹饕蜃覽6]，總磷升高，葉綠素a 濃度升高。高錳酸鹽指數(shù)與葉綠素a 存在著較強(qiáng)的線性相關(guān)關(guān)系，其隨葉綠素a 含量升高而升高[7]，高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量是葉綠素a 的被動(dòng)因子。

總磷對(duì)葉綠素a 影響顯著，其可能是影響藻類生長(zhǎng)的主要因子。

從圖1看出，7～9月隨著溫度的增加，水體總磷、化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)高于其他月份，水體葉綠素a 含量明顯增加。因此主要從水體總磷、化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)等水質(zhì)指標(biāo)方面進(jìn)行控制，可有效抑制南灣湖藻類生長(zhǎng)，降低葉綠素a 濃度。

圖1 南灣湖葉綠素a與環(huán)境因子冗余分析

2.3 葉綠素a峰值期成因分析

南灣湖水體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)評(píng)分顯示，秋季（7～9月）達(dá)到輕度污染，主要原因是隨雨季來臨，湖上游的茶田、林地中肥料與茶葉枯草等在降雨后，隨雨水徑流沖入水庫，導(dǎo)致大量的磷等營(yíng)養(yǎng)鹽匯入南灣湖，總磷濃度升高。夏季之前南灣湖水位相對(duì)較低，湖邊淺灘生長(zhǎng)雜草，經(jīng)大水沖刷淹沒或漂浮水面后腐爛，導(dǎo)致湖區(qū)化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)等指標(biāo)升高。南灣湖上游的7條入庫支流，水質(zhì)不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，在入湖支流的部分河段也偶有發(fā)現(xiàn)藍(lán)藻滋生的跡象，此類支流匯入對(duì)湖區(qū)化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)、總磷濃度也造成影響。

南灣湖第三季度是秋季高溫期，水溫、氣溫都較高，高溫天氣席卷，南灣湖水溫持續(xù)在25℃以上，是微囊藻最適生長(zhǎng)溫度，為湖區(qū)“藍(lán)藻暴發(fā)”創(chuàng)造了高溫、靜風(fēng)、強(qiáng)日照的有利條件，加之水體流動(dòng)性差、局部磷營(yíng)養(yǎng)鹽豐富，致使葉綠素a 濃度持續(xù)升高，藍(lán)藻暴發(fā)風(fēng)險(xiǎn)升高。因此，面源污染影響、湖邊植物、水溫及天氣影響、入庫支流水質(zhì)不穩(wěn)定等因素均對(duì)葉綠素a 濃度升高造成影響。

3 結(jié)論

南灣湖葉綠素a 濃度值存在明顯的四季變化，年均變化范圍在2～17 μg/L，在第三季度升高趨勢(shì)明顯，藍(lán)藻暴發(fā)風(fēng)險(xiǎn)升高。南灣湖葉綠素a 與水溫呈極顯著正相關(guān)，與pH、總磷、化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)呈顯著正相關(guān)。葉綠素a 主要受水體總磷、化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)等因素的影響，控制湖區(qū)周邊種植區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染，及時(shí)清理湖邊淺灘生長(zhǎng)的雜草，保障入庫支流水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，對(duì)于有效減少葉綠素a 具有重要作用。