摘要：某水库是重要的饮用水源地，2016年春季出现蓝藻水华，给居民饮水带来安全隐患。本文对本次水华过程的水质和水温参数进行分析，结果表明：本次水华中的优势种为粘质鱼腥藻（Anabaena spp．）；TN浓度最大值为2.27mg/L，TP浓度最大值为0.067mg/L；推断本次水华的主要原因是水温回升、水体稳定性增强、氮磷营养水平超出水华发生阈值等。
关键词：水库；春季水华；水质参数；水质在线监测浮台
前言
水华是指在富营养化水体中，一些具有浮力或运动能力的浮游植物过度生长，从而使其生物量显著高于一般水体的平均值（浮游植物叶绿素a浓度达到10μg/L，或者藻类细胞数达到2×107cell/L），并在合适的水文气象条件下大量聚集于水体表面，最后形成肉眼可见的藻类聚集体，进而导致水质下降等一系列严重的水环境问题。水华不仅影响水生态系统的群落结构，降低生物多样性，还影响到渔业生产和生态景观等。有些水华藻类还能释放出毒素和异味物质等次生代谢产物危及饮用水安全和人类健康，因此该环境问题受到越来越多的重视。如太湖、滇池、巢湖等常年暴发水华的水体，国家投入了数以亿计的资金去进行整治修复。
水华的形成、优势维持乃至消退是几个方面综合作用的结果，如物理因子：光照、温度、风速与水动力等，化学因子营养盐、重金属等，生物因子包括浮游动物、鱼类、微生物等，以及浮游植物本身的因素。当然，不同时空条件下影响水华的主导因子也不尽相同。
水库位于广东省东北部，是一座大型水库，集水面积为1022km2，设计库容为11.5 m3，是当地工农业生产和居民生活用水的主要水源。自上世纪80年代末，由于水库流域经济迅速发展及流域土地不合理开发利用，水土流失严重，水库水质下降，水库局部曾一度发生水华。随着人们对蓝藻水华成因的深入研究，逐渐认为营养盐浓度的升高可能仅是蓝藻水华形成且可人为控制的因素之一，在探索水华成因时，还需要提前关注蓝藻群体的形成、蓝藻在春季的复苏及其生态阈值，以及蓝藻如何在生长过程中形成群体，并逐步成为湖泊水库水生生态系统中的优势种乃至形成水华的过程。有文献报道，该水库水华优势种之一为我国鱼腥藻的新记录种，新藻种的出现给蓝藻水华的防治带来更大的挑战。
本文对某水库2016年春季蓝藻水华资料进行分析，对水华成因做出分析，并提出相应的控制措施，以期为某水库蓝藻水华防治提供参考依据。
1材料和方法
1.1事件描述
2016年4月中旬，水库发生蓝藻水华事件，对水库的水质造成影响，同样也对该市的生活用水安全造成威胁。为了探讨蓝藻水华暴发前后对水质在线监测浮台系统监测参数的影响，分析水华事件前后浮台监测参数的变化，以便为用户在日后浮台的使用过程中提供可靠的文档支撑。
1.2站点介绍
为了实时监测某水库水质状况，实现水质监测在线化、数字化、快速化，进而更加准确快速的应对突发事件的出现，水库中投放有水质浮台，投放至今已安全运行多年，为水库的管理工作提供了必要的数据支持。
1.3监测参数
该水库水质浮台用于在线监测水库水质，意在实现水质数据在线监测，为水库的管理提供可靠、快速的数据支持。水质在线监测浮台系统（图1）安装有水质多参数安装于海平面以下1m的保护套筒内，包括水温、电导率、pH、溶解氧叶绿素等5项水质参数。水质在线监测浮台系统采用GPRS的通讯方式进行监测数据的不间断传输。此外，水质在线监测浮台系统还安装了航标灯等安全保护设施和霍尔锚系留系统，保障浮台安全。为了后续增设其他参数的监测，我司在现有浮台的结构中预留有仪器扩展位置，有助于获得更加全面的监测数据。
1.4数据与处理
温度、电导率、pH、溶解氧和叶绿素的数据来源于水质在线监测浮台；总氮（TN）和总磷（TP）数据来源于实验室月度监测。
采用Excel 2013进行数据统计计算，利用SPSS 16.0对数据进行统计分析，文中的图表利用Origin 8对数据进行作图。
2结果与分析
2.1水温
该水库在2016年1-5月水温的变化趋势（如图2）呈先上升后下降，然后再上升，并在5月趋于稳定，水温在4月中旬之后温度的平均值高于25℃。Robarts 和Zohary认为蓝藻水华的发生主要是由于水温升高引发的。蓝藻最适温度范围是25～35℃，对高温的耐受性要强于其它藻类。Tan在太湖冬季泥样的模拟升温培养实验，蓝藻（微囊藻）的复苏温度（12.5℃）高于绿藻和硅藻（9℃），并且蓝藻在复苏后的比生长速率高于绿藻和硅藻。随着温度的升高，藻类群落结构也发生了变化，蓝藻在19.5℃以后占优势，占优势的蓝藻是水华形成的物质基础。蓝藻以快速生长的r 对策迅速占据生态空间，获得竞争优势，并且随着温度的升高出现明显的微囊藻基因型演替现象。
水文条件影响到蓝藻的生长和分布。蓝藻的生长需要稳定的水体，水体的稳定性与微囊藻的悬浮机制密切相关，在水力滞留时间短的水体中的浮游植物组成中会失去竞争优势。一般认为水力滞留时间少于2 周时，蓝藻难以有效地聚集形成水华。在缓流的河水中蓝藻种类较少。水滞留时间越长，发生水华的可能性越大；相反地，滞留时间越短，不利于藻类的繁殖，较难以维持种群数量，不易形成水华。
该水库为典型的丘陵型水库，水力滞留时间为0.45a，但在冬末春初，由于长期没雨，水库水体处于一种稳定性较高状态，在气候条件适宜、光照充足时，水体易暴发水华．水体稳定性与蓝藻的悬浮机制密切相关。悬浮机制是指部分蓝藻（如微囊藻）能通过改变单位细胞体积中的碳水化合物的比例而改变细胞密度，从而调节在水体中的上浮与沉降。水体分层能够大大降低水体的垂直混合程度，增加水体稳定性。
2.3氮磷营养盐
图4反映了某水库总氮浓度在2016年1月-5月的动态变化。从图中可以看出，总氮呈不断上升的趋势，并在4月达到最高值，为2.27mg/L，之后在5月TN的浓度回落。
总氮和总磷的变化趋势相同，而且与某水库入水口总氮、总磷的变化趋势一致，再结合水体的分层状态，表明库中营养盐浓度的升高主要原因是由于营养盐外源输入的增加。因为某在4月进入雨季，而且1-5月每个月的降雨天数不断增加，降雨增加导致地表径流携带的营养盐增多，因此库中营养盐浓度升高。
总氮和总磷分别超过0.5 mg /L和0.02 mg /L，就可能暴发水华。随着湖泊富营养化，特别是磷浓度的增加，通常会导致水体中蓝藻在浮游植物群落演替中占优势。温带湖泊总磷浓度在0-30 μg /L 时，蓝藻占优的几率为10%以下，30-70 μg /L时为40%，接近100 μg /L时，风险达到80%左右，而本文中总氮浓度都超出0.5 mg /L，总磷浓度只有1月和5月小于0.02 mg /L，因此极易造成水华暴发。
2.4叶绿素a趋势分析
图6反映了某水库2016年1-5月叶绿素a浓度的动态变化，这也营养盐的变化趋势一致，虽然浮游只有植物再响应营养盐浓度变化会有一定的滞后，但是总体趋势不变，外源营养盐的输入会导致浮游植物的大量增殖。
2.5透明度趋势分析
某水库水体透明呈先下降后上升的趋势（如图7），这与营养盐和叶绿素a的变化趋势相反，其中4月的透明度最低，只有0.7m。这也说明当水体营养盐浓度增加，导致浮游植物大量增殖，导致水体的透明度下降。
3结论和建议
2016年4月某水库发生蓝藻水华，因此选取16年1月至5月的总氮、总磷、叶绿素a、以及透明度和水体分层状态进行分析，并作进一步调查分析。结果表明：某水库氮磷浓度显著增高，为蓝藻水华的暴发提供物质基础；蓝藻水华暴发是水体的透明度降低，叶绿素a升高；适宜的温度和环境因素同样会影响水华的暴发。
为了预防某水库蓝藻水华的暴发，应该更好的利用水质在线监测浮台，做好水质预警预报工作，同样也需要其他各个部门的协同配合，共同努力，争取使蓝藻水华事件从现有的暴发频率降低，为当地的生产生活做出贡献。针对如何发挥水质在线监测浮台的功能，我司认为要在浮台现有搭载仪器的基础上增加一些其他监测设备，例如：气象设备包括风速、风向和雨量计，同时还要增加营养盐的监测设备以及光照度仪。
风速风向增加的原因：水华通常在较为稳定的水体中出现，轻缓的风浪促进蓝藻水华的形成。大于3m/s的风速可以把表层水华带到水下。如太湖蓝藻形成的风速阈值是3.1m/s。Verhagen建立了风驱动下藻类受湖流影响成斑块状分布的模型；Ishikawa 等对风驱动湖泊中水华蓝藻（微囊藻）的漂浮和集聚过程进行研究，提出了“微囊藻旋回理论假说”。
光照度仪增加的原因：许秋瑾等基于营养盐、光辐射等理化条件建立了太湖蓝藻的生长模型。另外，蓝藻水华发生的基础是巨大的蓝藻生物量，这些生物量都是由光合作用完成的，所以光照强度和日照时间对蓝藻水华发生有重要影响。
营养盐仪器增加的原因：湖泊富营养化实际上是氮、磷等生源要素增加、积累的过程，而湖泊沉积物实际上就是营养盐的储蓄库。营养盐浓度的改变会对浮游植物的生长产生重要的影响。
参考文献：
[1]姜锦林，宋睿，任静华，等． 2011．蓝藻水华衍生的微囊藻毒素污染及其对水生生物的生态毒理学研究［J］．化学进展，23（1）：246-253
作者简介：李智豪（1986-），男，广东省广州市，研究方向：水环境监测
论文作者:李智豪
论文发表刊物:《基层建设》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/11
标签：蓝藻论文; 水库论文; 水体论文; 营养盐论文; 浮台论文; 水质论文; 在线论文; 《基层建设》2017年第16期论文;