汾河二库藻类监测与分析评价

史伟生

（山西省水环境监测中心 山西太原030001）

1 藻类简介

藻类涵盖了原核生物、原生生物界和植物界，是浮游植物的最大类群。藻类具有叶绿素，能进行光合作用，无真正根茎叶分化，无维管束，主要为水生[1]。藻类植物的种类繁多，目前已知有3万种左右。通常依据其光和色素、贮藏物质、细胞壁的组分以及鞭毛等特点分为11个门，即蓝藻门（Cyanophyta），红藻门(Rhodophyta)，隐藻门(Cryptophyta)，甲藻门(Pyrrophyta)，金藻门(Chrysophyta)，黄藻门(Xanthophyta)，硅藻门(Bacillariophyta)，褐藻门(Phaeophyta)，裸藻门(Euglenophyta)，绿藻门(Chlorophyta)，轮藻门(Charophyta)[2]。

由于生活及工农业生产中含有大量氮、磷的废污水进入水体后，使水中氮、磷的含量大幅增加，导致湖泊水库的富营养化。如条件适宜，藻类中的一两种便会成为优势种，并迅速繁殖，使水体呈现蓝色或绿色的现象，称之为水华现象。

近年来，我国湖泊水库等水体的富营养化日趋严重，水华频繁出现，面积逐年扩散，持续时间逐年延长。淡水水华造成的主要危害有：饮用水源受到威胁，影响人类的健康和生存；自来水厂的过滤装置被藻类水华填塞，无法工作；藻类大量死亡后，在腐败、被分解的过程中，会使水体严重恶臭，水生生物大量死亡。总之每次发生水华现象都会给人类和自然界带来巨大的损失或灾害[3]。

2 藻类试点监测工作

山西省水环境监测中心于2010年开始实施汾河水生态监测监控系统建设，从2011年8到12月对汾河流域内的4座大中型水库：汾河水库、汾河二库、文峪河水库和浍河水库开展藻类生态监测，每月监测一次。通过5个月连续的监测，取得了丰富的资料。这是我省历史上首次对汾河流域上的大型水库开展此项工作，对摸清我省藻类分布状况，优势种类群具有开创性意义，有助于更加直观准确的评估各水库富营养化发展程度。本文以汾河二库为例，通过分析其藻类细胞密度和种类组成对水库富营养化程度做出评价。

3 汾河二库的水环境特征

汾河二库位于汾河干流上游下段，坝址位于太原市郊区悬泉寺附近。该水库是以防洪为主，兼顾城市供水、灌溉和发电综合利用的大型水库。

3.1 水库水文特征分析

汾河二库控制流域面积2 348 km2，多年平均径流量1.45亿m3，水库总库容1.33亿m3。汾河二库属深水水库，为长滞留时间水库，存在明显的热垂直分层现象。水库表层水温有明显的季节性变化，从2011年水质资料看，水库水温变幅很大，夏季表层水温可高达25.6℃，冬季1、2月份水库结冰，水温为0℃。

3.2 汾河二库水质动态分析

2011年藻类监测月份，最高水温出现在8月，为25.6℃，12月份水温最低，仅4℃。从全年的监测资料看，水库水体pH值呈弱碱性，在正常范围内变化不大。溶解氧含量变化范围为5.4～11.8 mg/L，7月份最低，为 5.4 mg/L，属Ⅲ类水标准。12 月最高，11.8 mg/L，属Ⅰ类水标准。其余月份的含量都在Ⅱ类水标准范围内。高锰酸盐指数为1.1～3.6 mg/L，都在Ⅰ类和Ⅱ类水质标准范围内。TP（总磷）含量为0.005～0.161 mg/L，在Ⅰ类到Ⅲ类水质标准范围内。TN（总氮）含量为0.32～3.97 mg/L，除1月份在Ⅱ类水质标准范围内，其余月份的总氮浓度都属劣Ⅴ类水。氮磷比变化范围为16.6～598倍，总氮含量远远大于总磷含量。从藻类的生长需要来说，汾河二库的总氮含量较高，而总磷含量较低，应该是藻类生长的限制性因素。2011年汾河二库水体的营养评价指数在 38.8～56 之间，其中 1、6、7、10、11、12 月份营养指数较低，水库水体为中营养水平，2、3、4、5、8、9 月份水库水体达到轻度富营养化。全年的水质类别在总氮、总磷不参评的条件下除3月和7月为Ⅲ类水外，其余月份水质全部达到Ⅱ类水的标准。但在总氮、总磷参评的情况下除1月水库水质达到Ⅱ类水标准外，其余月份全为劣Ⅴ类水。可见水库水体总体上还比较健康，但已存在富营养化的趋势和风险，详见表1。

表1 2011年汾河二库全年水质评价表

4 汾河二库藻类分析

4.1 藻类密度季节分布特征

从监测成果来看，2011年8～12月汾河二库的藻类的细胞密度在 3 064.11×104个/L～74.36×104个/L 之间，其中 8，9 月份的藻类细胞密度都在1千万个/L以上，高于《全国重点湖库藻类试点监测技术规程》规定的藻类爆发的临界状态，这与8，9月份水库的营养化水平较高相对应，但没有观测到藻类明显聚集，即没有爆发水华。

汾河二库的藻类密度的变幅呈现明显季节性变化，夏季远高于秋冬季。从8月至12月藻类细胞密度呈现明显的单曲线下滑，8月份藻类细胞密度最高，达到3 064.11×104个/L，12月份最低，只有74.36×104个/L，详见图1。与同期山西省境内的其他水库藻类监测成果相比，汾河二库的藻类细胞密度与同处黄河流域的汾河水库、浍河水库、文浴河相当，远小于海河流域的漳泽水库。

图1 汾河二库2011年藻类细胞密度变化图

4.2 藻类组成的季节变化

4.2.1 各门藻类组成的季节变化

按照《淡水微型生物图谱—系统、分类及生态》和《中国淡水藻类》的分类系统，2011年汾河二库藻类监测共发现6个门的藻类，其中蓝藻门有1个纲、2个目、3个科、3个属；硅藻门有2个纲、4个目、5个科、6个属；绿藻门有3个纲、4个目、9个科、15个属；甲藻门有1个纲、1个目、1个科、1个属；裸藻门有1个纲、1个目、1个科、1个属；隐藻门有1个纲、1个科、1个属。

8月、9月水库藻类中绿藻所占的比例最大，其次为蓝藻。10月份硅藻所占的比例最大，绿藻次之。11月份绿藻所占的比例最大，隐藻次之。12月份绿藻所占的比例最大，硅藻次之。裸藻、甲藻所占比例很小，裸藻在8、11和12月的监测中有发现，甲藻只在8月份的监测中有发现。水库中无论什么季节，绿藻都分布较多，蓝藻只在温暖的季节大量繁殖而硅藻在较寒冷的季节占有较大的比例。详见表2。

表2 各门藻类分布变化表

4.2.2各属藻类组成的季节变化

汾河二库在5个月份的监测中都发现的藻类有色球藻、小球藻、隐藻、针杆藻和舟形藻。其中小球藻、隐藻、针杆藻分布较多，几乎在每个月份的水库藻类样本中都占有较大比例。色球藻和舟形藻虽然每月都有分布，但所占比例不大。衣藻只在8、10、11、12月份的监测中都有发现，且是10～12月份水库藻类的优势种群。美丽胶网藻和隐球藻在气候较为温暖的夏秋季在水库中有分布，且都是8，9月份水库中藻类的优势种群，可见这两个属的藻类较适应温暖的水体。绝大多数属的藻类，如扁藻、颤藻、多芒藻、鼓藻、甲藻、肾形藻、丝藻、月牙藻等只在少数月份有分布，且细胞密度很低。

4.3 优势种藻类分析

4.3.1 优势种藻类

汾河二库藻类在5个月份的监测中，没有发现任何一种藻类具有绝对优势，也没有任何一种藻类一直为优势种，不同月份藻类有不同的优势种。将相对密度排列在前两三位的藻类看作优势种[4]，汾河二库各月的主要优势种藻类都有变化。优势种藻类单属的细胞密度都比较小，除8月份的美丽胶网藻外其余各月优势种的细胞密度都不到1千万。各优势种占藻类总细胞密度的比例也都不大，最高的8月份的美丽胶网藻，也只占总量的37.9%。

4.3.2 优势种藻类分析

在8～12月美丽胶网藻和衣藻等绿藻门的藻类占有很大比例，多为优势种。可见绿藻在汾河二库常年都是藻类群落的一个主要类型。在8、9月份属于蓝藻门的隐球藻是藻类的优势种之一，可见在温度较高的时节，蓝藻也是汾河二库藻类群落的一个主要类型。在10、12月份针杆藻等硅藻门藻类成为藻类的一个优势种，可见在温度较低的时节硅藻也成为水库藻类群落的主要类型之一。总之汾河二库藻类群落的组成在气候温暖的时节是绿藻-蓝藻型，在气候寒冷的时节则是绿藻-硅藻型[4]。

5 水库富营养状态评价

从上述藻类的种类、细胞密度、季节性分布和优势种分析可见，汾河二库2011年在温度较高的季节，藻类细胞密度超过1千万个，处于临界状态，有富营养化的趋势，处于轻度富营养状态。但气温一旦下降，水库中藻类的细胞密度就会大幅度下降，水体的营养状态就会好转。这与水质监测结果及富营养化评价的结果是一致的，也与水库没有水华爆发的状态相符。

6 汾河二库水质营养源分析

汾河二库水体营养物质来源为：上游工业废水和城市生活污水排放。汾河二库上游有主要排污口17个，年排污水1635万t，COD排放量达到474.18t/a，氨氮排放量为95.65 t/a。2010年其上游寨上水质断面水体为劣Ⅴ类，氨氮严重超标，其所代表的汾河古交工业农业用水区也没有达到水功能区水质目标的要求。

7 汾河二库富营养化与水华防治对策

7.1 较少外源性营养盐输入

工矿企业及城镇生活所排放的含有大量氮、磷的废污水进入水体，造成水体营养盐浓度的增加，是水质富营养化的根本原因[3]。因此合理调整水库上游工业布局和类型，坚决取缔和关闭高污染的三无企业；进一步加强污水处理厂建设，减少水库外源性营养盐输入，降低水华爆发风险，是水库水资源管理的根本措施。

7.2 实行污染物限排

审定水功能区水域纳污能力，对入河污染物实行总量控制，制定出各入河排污口的限排量和污染物削减规划，将其作为河道管理的依据，实现入河排污口的优化布局和综合整治，使水资源管理由定性向定量转变，实现精细管理，从而确保外源污染物入库量得到有效控制，扭转水体富营养化的趋势。

7.3 通过工程和生物措施改善水质

加强污水处理能力建设，降低入河废污水中的污染物质含量。在上游选择适当地点建设人工湿地，适当养殖能改善水体的滤食性水生生物，利用生物净化水体的能力降低水库中营养物质含量，防止藻类的大规模爆发[4]。

7.4 提高公众觉悟与环境教育

汾河二库紧临山西省会太原，不仅用来发电和防洪，还承担着为太原市提供工业及城市生活用水的任务，水库水环境的优劣直接影响着太原市人民群众的生活质量。近年来水库管理部门大力发展旅游业，纷至沓来的游客不仅能带来收入，也会将更多的污染物带入库区。所以应加强水环境教育，使人们充分认识水库富营养化不仅给公共卫生和健康带来危害，还将对地区经济的可持续发展造成长期潜在的负面影响，促使游客特别是库区群众能够自觉做到抵制污染，爱护环境。

［1］胡鸿钧，魏印心.中国淡水藻类—系统、分类及生态［M］.北京：科学出版社，2006：1-903

［2］周凤霞，陈剑宏.淡水微型生物图谱［M］.北京.化学工业出版社，2005：35-178

［3］广东省水文局，暨南大学.水库蓝藻和蓝藻毒素分布与检测［M］北京.中国环境科学出版社，2006：3-64

［4］韩博平，冯远船，刘正文.广东省大镜山水库生态学与水质管理研究［M］.广州.广东科技出版社，2006：17-63