珊溪水庫藻類異常繁殖特征與成因分析

1、第 32卷第 2期 2011年 4月華 北 水 利 水 電 學(xué) 院 學(xué) 報Journa l of N orth Ch i na Insti tute o fW ater Conservancy and H ydroe l ectric P o w erV o l 32N o 2A pr . 2011收稿日期 :2010-12-24作者簡介 :曾廣恩 (1977 , 男 , 江西萬安人 , 工程師 , 碩士 , 主要從事水文和水環(huán)境方面的研 究 .文章編號 :1002-5634(2011 02-0139-04珊溪水庫藻類異常繁殖特征與成因分析曾廣恩 1, 2, 潘忠斌 1, 陳秀珠 1, 2,

2、儲 媚1, 2(1. 溫州市水文站 , 浙江 溫州 325000;2. 浙江省 水資源監(jiān)測中心溫州分中心 , 浙江 溫州 325000摘 要 :為了研究珊溪水庫藻類異常繁 殖的形 成原因 , 檢測 了珊溪水 庫各斷 面測點 的水質(zhì) 指標(biāo)和 營養(yǎng) 狀態(tài) , 總結(jié)了珊溪水庫藻類的分布 特征 , 藻類主要分布在水庫表層至水 深 5m 以內(nèi)的范 圍 , 尚 未對城市 供水造成影 響 . 結(jié)果表明 , 生態(tài)系統(tǒng)受損是導(dǎo)致珊 溪水庫藻類異常繁殖的關(guān) 鍵因素 , 水溫、 降雨等水 文氣象因素 對水庫藻 類異常繁殖具有十分明顯的 影響 . 關(guān)鍵詞 :珊溪水庫 ; 水源地 ; 藍(lán)藻珊溪水利樞紐工程由珊溪水庫和趙

3、山渡引水工 程兩部分組成 , 工程于 2001年竣工 . 珊溪水庫壩址 位于浙江省東南部溫州市 境內(nèi)飛云江干流 中游河段、 文成縣珊溪鎮(zhèn)上游約 1km 處的魚秀村附近 , 其 壩址以上河長 92. 4k m, 控制流域面積 1529km 2, 總 庫容 18. 24億 m 3, 興利庫容 6. 96億 m 3, 防洪庫容 2. 12億 m 3, 為多年調(diào)節(jié)水庫 .珊溪水庫是一座兼有城市供水、 灌溉、 發(fā)電和防 洪等功能的大型水庫 , 其發(fā)電尾水通過下游引水工 程和反調(diào)節(jié)水庫 , 可以連續(xù)不斷地向溫州市沿海平 原水網(wǎng)自流供水 , 為農(nóng)田灌溉和城市供水提供水源 . 珊溪水庫設(shè)計年供水量為 7. 3

4、億 m 3, 供水區(qū)受益人 口達(dá) 500萬 , 為溫州市第一大飲用水水源地 .2009年 9月 , 珊溪水庫峃作口溪支流淹沒區(qū)曾 出現(xiàn)大面積藍(lán)藻 水華 現(xiàn)象 . 2010年 5月底至 2010年 9月份期間 , 珊溪水庫曾出現(xiàn)大范圍藻類異常繁 殖現(xiàn)象 , 大部分庫區(qū)均可見藍(lán)藻分布 , 庫尾、 多條支 流淹沒區(qū)藍(lán)藻 水華 呈暴發(fā)態(tài)勢 . 利用浙江省水資 源監(jiān)測中心溫州分中心的跟蹤監(jiān)測數(shù)據(jù)對珊溪水庫 藻類分布特征進(jìn)行分析 , 并對藻類異常繁殖原因進(jìn) 行初步分析 .1 儀器介紹葉綠素 a 含量用來作為藻類生物量多寡的主要指示 , 是反映藻類是否異常繁殖的關(guān)鍵因子 . 葉綠素 a 指標(biāo)的監(jiān)測儀器為 B

5、be F l u oroprobe 藻類分析儀 . 該儀器的原理是利用熒光法測藻 , 由于不同的藻類 其對應(yīng)葉綠素 a 的熒光特性不同 , 因此該儀器可以 檢測出藍(lán)藻、 綠藻、 硅藻、 隱藻等各類藻分別貢獻(xiàn)的 葉綠素 a 的濃度1, 同時還可以檢測水深、 水溫、 總?cè)~綠素 a 濃度等參數(shù) .該儀器既可以用于實驗室檢測 , 也可以用于野 外監(jiān)測 . 用于野外監(jiān)測時 , 可以檢測水溫、 總?cè)~綠素 a 濃度以及藍(lán)藻、 綠藻、 硅藻、 隱藻等各類藻分別貢 獻(xiàn)的葉綠素 a 的濃度等參數(shù)隨水深的變化 . 該儀器 主要用在湖泊、 河流、 海洋不同水深處的葉綠素濃度 分布檢測2-3.2 藻類分布特征珊溪水庫藻

6、類分布主要呈現(xiàn)以下幾個特征 :第一 , 大 面積藍(lán) 藻 水華 現(xiàn)象 主要見 于黃坦 坑、 峃作口溪、 莒江溪等支流淹沒區(qū)上游 , 水體 pH 值明顯偏高 ; 水庫壩前、 庫中等深水區(qū)域水體的藻類 含量雖然較正常值偏 高 , 但是基本未出現(xiàn)藍(lán) 藻 水 華 現(xiàn)象4, 水體 p H 值基本正常 . 這主要有兩方面的原因 . 一方面 , 因為黃坦坑、 峃作口溪等支流水質(zhì) 較差 , 導(dǎo)致各支流淹沒區(qū)上游水質(zhì)較差 , 從而為藻類 異常繁殖提供了足夠的營養(yǎng)物質(zhì) . 根據(jù)浙江水資源監(jiān)測中心溫州分中心的監(jiān)測數(shù)據(jù) , 自 2009年以來 , 黃坦坑、 峃作口溪等支流水體的總氮和總磷含量連 續(xù)超標(biāo) , 特別是黃坦坑

7、支流水質(zhì)持續(xù)為劣 V 類 . 從 表 1可知 , 2010年 5月 31日 , 黃坦坑、 峃作口溪、 莒 江溪等支流淹沒區(qū)上、 中游水域水體營養(yǎng)狀態(tài)處于輕度富營養(yǎng)甚至中度富 營養(yǎng)狀態(tài) 5. 另一方面 , 支 流淹沒區(qū)上游由于上游攜帶的營養(yǎng)物質(zhì)較充分 , 且水深一般較淺 , 底層流速 大于表層 , 底層的泥沙中 氮、 磷容易受到底層紊流的影響而釋放出來 , 增加水 體中氮、 磷的濃度 , 而庫中、 水庫壩前等區(qū)域的污染 物經(jīng)過凈化、 澄清后 , 其濃度相對較低 . 支流淹沒區(qū) 上游既有營養(yǎng)物質(zhì) , 且水流緩慢 , 因此特別適宜藻類 的生 長 , 藻 類數(shù) 量 相對 較 高 , 是 水華 較早 出

8、 現(xiàn)的 地方 .表 1 2010年 5月 31日珊溪水庫各監(jiān)測點水質(zhì)檢測 結(jié)果及營養(yǎng)狀態(tài)評價表斷面名稱 p H 值 葉綠素 a /( g /L透明度 /cm 高錳酸鹽 指數(shù) /(mg /L總磷 /(m g /L總氮 /(mg /L 營養(yǎng)狀 態(tài)分級 *壩前 500m 7. 7713. 71402. 150. 0270. 28中營養(yǎng) 黃坦坑淹沒區(qū)上游 9. 43169. 05010. 600. 5843. 54中度富營養(yǎng) 黃坦坑淹沒區(qū)中游 9. 3024. 81103. 560. 1160. 66輕度富營養(yǎng) 黃坦坑淹沒區(qū)出口 9. 5329. 81102. 880. 0760. 54輕度富營養(yǎng) 峃

9、作口溪淹沒區(qū)上游 9. 6188. 7554. 970. 1721. 39中度富營養(yǎng) 峃作口溪淹沒區(qū)出口 9. 4530. 9902. 980. 0480. 58輕度富營養(yǎng) 庫中8. 4023. 31002. 800. 0280. 28中營養(yǎng) 莒江溪淹沒區(qū)上游 9. 5337. 4803. 430. 0450. 62輕度富營養(yǎng) 洪口溪淹沒區(qū)百丈口 9. 119. 61352. 090. 0240. 20中營養(yǎng) 洪口溪淹沒區(qū)上游8. 9714. 11052. 490. 0310. 25中營養(yǎng) 庫尾9. 1113. 41102. 190. 0310. 30中營養(yǎng)第二 , 在垂向分布上 , 表層水體

10、藻類含量最高 ,隨著水深的增加水體藻類含量越來越低 6, 當(dāng)水深 超過 5m 時 , 水 體 總 葉 綠 素 a 含 量 基 本 都 降 至 5 g /L以下 , 對城市供水不造成影響 . 以黃坦坑支流 淹沒區(qū)上游監(jiān)測點 為例 , 如圖 1所示 , 2010年 5月 31日 , 該 斷 面 表 層 水 體 總 葉 綠 素 a 含 量 達(dá) 到 80 g /L以上 (當(dāng)總?cè)~綠素 a 含量超過 10 g /L時 ,圖 1 黃坦坑支流淹沒區(qū)上游監(jiān)測點葉綠素 a含量隨水深變化圖 (2010-05-31可判定藍(lán)藻異常繁殖 , 隨著水深的增加藻類含量 越來越小 , 當(dāng)水深超過 5m 時 , 水體總?cè)~綠素 a

11、 含量 基本都降至 5 g /L以下 . 這主要是由于表層水體光 照充足 , 水溫較高 , 藻類光合作用充分 ; 隨著水深的 逐漸增加 , 光照越來越弱 , 水溫也逐漸降低 , 藻類光 合作用越來越弱 .第三 , 珊溪水庫水體的優(yōu)勢 藻為藍(lán)藻門、 綠藻 門和隱藻門 , 且隨著 光照 強度和 水溫等 因素 的變 化 , 優(yōu)勢藻種可能會發(fā)生群落演替 6-8. 從表 2可 以看出 , 從 5月 29日至 7月 28日 , 黃坦 坑支流淹 沒區(qū)上游水體 的優(yōu)勢 藻在藍(lán) 藻門、 綠藻 門之 間互 相 演替 ; 而至 9月 27日 , 該監(jiān)測 點水體的 優(yōu)勢藻 由藍(lán)藻門轉(zhuǎn)變?yōu)榫G藻門和隱藻門 . 此外 ,

12、水庫各區(qū) 域水體的優(yōu)勢 藻種也 可能會 不一致 , 根 據(jù)溫 州市 環(huán)保局的監(jiān)測 分析結(jié)果 , 6月 8日 , 黃坦坑 淹沒區(qū) 上游水域的優(yōu)勢藻種為藍(lán)藻門中的微囊 藻和擬魚 腥藻 , 玉溪入 庫水域 的優(yōu) 勢藻種 為藍(lán)藻 中的 擬魚 腥藻 ; 6月 11日 , 珊溪大壩附近水域藻類優(yōu)勢種為 藍(lán)藻中的束球 藻和微 囊藻 , 百丈 口水域 的優(yōu) 勢藻 種為藍(lán)藻中的擬魚腥藻 ; 與 6月 11日相 比 , 7月 4日 , 水庫藻類優(yōu)勢種發(fā) 生了明顯的改變 , 除黃坦坑 支流淹沒區(qū)的 優(yōu)勢種 為藍(lán)藻 門中的 平裂 藻外 , 其余各監(jiān)測點的優(yōu)勢種為微囊藻 .140 華 北 水 利 水 電 學(xué) 院 學(xué) 報

13、 2011年 4月表 2 2010年 5 9月份黃坦坑支流淹沒區(qū)上游水面葉綠素 a 含量及藻分類表監(jiān)測 時間 監(jiān)測前12h降雨量/mm水溫 /p H 值葉綠素 a(綠藻門 葉綠素 a(藍(lán)藻門 葉綠素 a(硅藻門 葉綠素 a(隱藻門 含量 /( g /L占比 /%含量 /( g /L占比 /%含量 /( g /L占比 /%含量 /( g /L占比 /%總?cè)~ 綠素 a /( g /L5月 29日 7. 524. 59. 690. 00. 023. 782. 65. 017. 40. 00. 028. 7 5月 31日 0. 025. 69. 430. 50. 3156. 092. 30. 00.

14、012. 87. 6169. 0 6月 03日 0. 025. 09. 675. 85. 296. 786. 30. 00. 09. 48. 4112. 0 6月 07日 0. 027. 09. 5918. 229. 238. 962. 40. 00. 05. 38. 562. 3 6月 12日 0. 027. 79. 2639. 746. 436. 542. 60. 00. 09. 411. 085. 6 6月 23日 15. 524. 06. 7818. 162. 41. 24. 10. 00. 09. 833. 829. 0 7月 17日 0. 032. 09. 5916. 324. 4

15、45. 267. 70. 00. 05. 27. 866. 8 7月 28日 0. 034. 09. 553. 23. 579. 587. 00. 00. 08. 79. 591. 4 9月 27日 0. 524. 06. 7818. 647. 22. 56. 30. 00. 018. 346. 439. 43 成因分析3. 1 水體富營養(yǎng)化美國環(huán)境保護署 (EPA 在其 湖泊與水庫技術(shù) 指導(dǎo)手冊一營養(yǎng)鹽標(biāo)準(zhǔn) 中指出 , 在湖泊與水庫中 , TP 與 TN 濃度分別超過 10 g /L與 150 g /L時即 有可能發(fā)生藍(lán)藻水華 9.根據(jù) 2001 2010年 各 月 份的 珊 溪 水庫 壩

16、前 500m 監(jiān)測點水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果 , 該監(jiān)測點總磷、 總氮濃 度變 化 幅 度 不 大 , 總 磷 含 量 基 本 在 0. 01 0. 04m g /L之間 , 總氮含量一般在 0. 150. 60m g /L之間 , 除 2010年 8月份該監(jiān)測點由于藻類異常繁殖 水體營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù) E I 達(dá)到 52. 0屬于輕度 富營養(yǎng) 外 , 其余監(jiān)測時間 E I 均在 3848之間 5, 營養(yǎng)狀態(tài) 評價為中營養(yǎng) . 此外 , 從表 1可知 , 2010年 5月 31日 , 黃坦坑、 峃作口溪、 莒江溪等支流淹沒區(qū)上、 中游水域 水體營養(yǎng)狀態(tài)處于輕度富營養(yǎng)甚至中度富營養(yǎng)狀態(tài) . 由此可推斷 , 營養(yǎng)鹽

17、是珊溪水庫藻類異常繁殖的物質(zhì) 基礎(chǔ) , 但可能不是藻類異常繁殖的主要限制因素 . 3. 2 水文氣象因素藻類爆發(fā)不但與氮、 磷等營養(yǎng)物質(zhì)有關(guān) , 還與水 文氣象條件有關(guān) , 特別是與水溫、 光照、 降水有關(guān) . 室 內(nèi)與野外試驗證明 10-12, 水溫在 2535 范圍內(nèi) 時 , 適合藍(lán)藻生長和水華發(fā)生 , 15 以下時藍(lán)藻的 生長則會受到限制 . 5 9月 , 珊溪水 庫表層水溫基 本在 2135 之間 , 這 種 溫度 條 件有 利 于藻 類 的繁殖 .由圖 2可知 , 5 10月 , 水庫壩前 500m 監(jiān)測點 水體葉綠素 a 含量較高 ; 其他月份 , 水庫水溫較低 , 葉綠素 a 含

18、量較低 . 2010年珊溪水庫壩前 500m 監(jiān) 測點水體葉綠素 a 含量與水溫的相關(guān)系數(shù)為 0. 466, 表明葉綠素 a 含量與水溫呈正相關(guān)關(guān)系 , 即當(dāng)水溫 升高時水體葉綠素 a 含量上升 , 水溫下降時水體葉 綠素 a 含量也隨之降低 , 說明水溫對水庫藻類生長 具有明顯控制 11 .圖 2 2010年珊溪水庫壩前 500m 監(jiān)測點葉綠素 a 等指標(biāo)隨時間變化圖另外 , 庫區(qū)降雨量的多少對藻類的生長有制約 作用 , 尤其是在 5 10月藻類異常繁殖期間影響更 為明顯 . 經(jīng)計算得到 2010年 5 10月珊溪水庫壩前 500m 監(jiān)測點水體葉綠素 a 含量與庫區(qū)監(jiān)測前 12h 降雨量的相

19、關(guān)系數(shù) -0. 429, 而黃坦坑支流淹沒區(qū)上 游監(jiān)測點的降雨量與葉綠素 a 含量 (表 1 的相關(guān)系 數(shù)達(dá)到 -0. 562, 表明葉綠素 a 含量與降雨量呈反相 關(guān)關(guān)系 , 即降雨時水體葉綠素 a 含量下降 , 反之 , 葉 綠素 a 含量上升 .3. 3 生態(tài)系統(tǒng)受損通過上述分析可知 , 珊溪水庫水質(zhì)自 2001年以 來一直趨于穩(wěn)定 , 水質(zhì)基本處在 類水之間 . 而 珊溪水庫藻類異常繁殖現(xiàn)象最早出現(xiàn)于 2009年 9 141第 32卷第 2期 曾廣恩 , 等 : 珊溪水庫藻類異常繁殖特征與成因分析月份 , 因此營養(yǎng)鹽可能不是水庫藻類異常繁殖的主 要限制因素 .近年來 , 珊溪水庫魚類放

20、養(yǎng)和捕撈安排不合理 , 特別是近兩年承包人只捕魚卻不放養(yǎng) , 造成庫區(qū)大 量喜食藻類的鰱魚數(shù)量急劇減少 , 從而導(dǎo)致水庫生 態(tài)系統(tǒng)失去平衡 13, 進(jìn)而造成水庫藻類異常繁殖 , 這是珊溪水庫近兩年來出現(xiàn)藻類異常繁殖現(xiàn)象的關(guān) 鍵因素 .4 結(jié) 語珊溪水庫藻類異常繁殖現(xiàn)象主要發(fā)生在 5 10月份 , 大面積藍(lán)藻 水華 現(xiàn)象主要見于黃坦坑、 峃 作口溪、 莒江溪等支流淹沒區(qū)上游 . 藻類主要分布在 水庫表層至水深 5m 以內(nèi)的范圍 , 未對城市供水水 質(zhì)造成影響 . 優(yōu)勢藻為藍(lán)藻門、 綠藻門和隱藻門 , 且 隨著光照強度和水溫等因素的變化 , 優(yōu)勢藻種可能 會發(fā)生群落演替 .生態(tài)系統(tǒng)受損是導(dǎo)致珊溪水

21、庫藻類異常繁殖的 關(guān)鍵因素 . 水溫、 降水等水文氣象因素對水庫藻類異 常繁殖具有十分明顯的影響 , 水溫與藻類的生長呈 正相關(guān)關(guān)系 , 降雨與藻類的生長呈反相關(guān)關(guān)系 . 營養(yǎng) 鹽也是導(dǎo)致營養(yǎng)鹽水庫藻類異常繁殖的因素之一 , 但可能不是主要限制因素 .參 考 文 獻(xiàn)1Beutler M, W iltshire K H, M eyer B . A fl uoro m etric me t hod for the differenti a ti on o f alga l popu lati ons i n v i vo and in s-i t uJ.P ho t o syn t hesis R

22、 esearch , 2002, 72:39-53.2Ch ristophe L eboulanger , U rs u la D or i go , S t phan Jacquet , eta. l A pp lica ti on o f a sub m ersi b le spectrofl uoro m ete r fo r rap i d m onito ri ng of freshwa ter cyanobac terial b l oom s :a case stud -yJ.A qua tM i crob E co , l 2002, 30:83-89.3G rego r J

23、, M a r s lek B . F resh w ate r phy t op l ankton quantif-i cati on by ch l orophy ll a :a co m pa rative study o f i n v itro , i n v i vo and i n situ m ethodsJ.W ater R esearch , 2004, 38: 517-522.4周亮進(jìn) , 由文輝 . 福建省山仔水 庫富營養(yǎng) 化特征 J.水 資源保護 , 2008, 24(2:26-29.5水 利部水 環(huán)境監(jiān) 測評價 研究中心 SL 395 2007地表 水資源質(zhì)量評 價

24、技術(shù) 規(guī)程 S.北京 :中 國水 利水電 出 版社 , 20086楊正健 , 徐耀陽 , 紀(jì)道斌 , 等 . 香溪河 庫灣春 季影響 葉綠 素 a 的環(huán)境因子 J.人民長江 , 2008, 39(15:33-35. 7趙帥營 , 林秋奇 , 胡韌 , 等 . 湯 溪水庫 的富營 養(yǎng)化現(xiàn) 狀研 究 J.生態(tài)科學(xué) , 2002, 21(4:316-319.8王蕾 , 楊敏 , 郭召海 , 等 . 密云 水庫水 質(zhì)變化 變化規(guī) 律初 探 J.中國給水排水 , 2006, 22(13:45-48.9G eorge G i bson , R obe rt Car lson , Jonathans I m

25、pson , e t a. l Nu trien t C riter ia , T echn i ca l Gu i dance M anua:l L akes and R eservo i rsR .U SA:U nited States Env iron m en tal P ro tec -tion A gency , 2000.10劉麗萍 . 滇池水華特征及 成因分析 J.環(huán)境科 學(xué)研究 , 1999, 5(12 :36-37.11趙孟緒 , 韓博平 . 湯溪水庫藍(lán) 藻水華 發(fā)生的 影響因 子分 析 J.生態(tài)學(xué)報 , 2005, 25(7:1554-1561.12蘇玉萍 , 陳娜蓉 ,

26、 曾招平 , 等 . 環(huán)境因 子對福 建省山 仔水 庫浮游植物優(yōu)勢種水華微囊藻 生長的影響 J.植 物資 源與環(huán)境學(xué)報 , 2005, 14(3:42-47.13劉家壽 , 陳文祥 , 黃永川 , 等 . 浮橋河 水庫的 營養(yǎng)狀 況與 水質(zhì)調(diào)控措施 J.長江流域資 源與環(huán)境 , 2001, 10(4: 360-363.Analysis of Characteristics and C auses on A lga lAbnor m al Grow t h i n ShanxiR eservoirZENG Guang -en 1, 2, P AN Zhong -bin 1, C H EN X i u -zhu 1, 2, C HU M ei 1, 2(1. W enzhou H ydro log ic Stati on , W enz hou 325000, Ch i na ;2. W enz hou Branch o f Zhe jiang W ate r R e