洪泽湖微囊藻属演替模式及预警研究

2017-05-30刘伟郝达平

安徽农业科学 2017年16期

刘伟郝达平

摘要微囊藻属是淡水湖泊常见的水华优势蓝藻藻种，也是洪泽湖夏秋季节常见的优势蓝藻，所引发的水华会使湖水变混浊，透明度下降；藻类腐败产生难闻的腥臭味，释放微囊藻毒素，影响水质安全。依据2011—2016年洪泽湖11个监测站点的监测资料，分析了洪泽湖微囊藻属组成及时空变化规律。结果表明，洪泽湖共检出微囊藻属4种，其中惠氏微囊藻、铜绿微囊藻出现频率较高且优势度较大，种群密度在夏秋季节明显高于冬春季节点；在空间分布上，成子湖区域、蒋坝等闸湾区域明显高于其他区域。最后提出了洪泽湖微囊藻属不同演替模式、不同分布规律全湖泊预警应急措施，为保障南水北调东线工程水质及饮用水安全、防控湖泊水华发生提供借鉴。

关键词微囊藻；演替模式；预警；洪泽湖

中图分类号X524文献标识码

A文章编号0517-6611（2017）16-0078-03

Study on the Succession Pattern and Early Warning of Microcystis in Hongze Lake

LIU Wei， HAO Daping* （Huaian Hydrographic and Water Resources Exploration Bureau of Jiangsu， Huaian， Jiangsu 223005）

AbstractMicrocystis is a common blooms of freshwater lakes， and is also a common advantage of cyanobacteria in the summer and autumn of Hongze Lake. Microcystis blooms will make the water become turbid， transparency decreased.And algae corruption will produce unpleasant stench and release microcystins which will affect water quality safety. The study analyzed the composition and time and spatial variation of Microcystis in Hongze Lake according to the monitoring data of 11 monitoring sites from 2011 to 2016.A total of 4 species of Microcystis were detected in Hongze Lake. Among them， Microcystis wesenbergii and Microcystis aeruginosa were higher frequency and had higher dominance.In the time distribution， the cell density of Microcystis was significantly higher in summer and autumn than in winter and spring.In the spatial distribution， Chengzi Lake area and Jiangba area were significantly higher than other areas.The emergency measures of the whole lake for different succession patterns and different distribution laws of Microcystis in Hongze Lake were put forward. The study can provide a reference for the protection of water quality and drinking water safety in the east route of the SouthtoNorth Water Diversion Project，and also can provide reference for the prevention and control of lake water bloom.

Key wordsMicrocystis；Succession pattern；Early warning；Hongze Lake

作者簡介劉伟（1990—），男，江苏盱眙人，助理工程师，从事水环境及水生态研究。*通讯作者，高级工程师，从事水资源、水环境及水生态研究。

收稿日期2017-04-12

洪泽湖是淮河流域最大的湖泊型水库，是中国第四大淡水湖，地处苏北平原中部西侧，位于淮河中、下游结合部，是淮河河床的一个组成部分，地理位置在118°10′～118°52′ E，33°06′～33°40′ N。近年来，随着工农业生产的发展及人口的增长，生产及生活废污水排放量日益增加，加之围垦、养殖、泥沙淤积等原因，洪泽湖湖区环境负荷迅速增加，污染日益加重，湖泊富营养化加剧，局部水域多次出现微囊藻集聚现象。

微囊藻属植物团块由许多小群体构成，群体呈球形、椭圆形或者不规则形。发生水华的微囊藻多数具有气泡，可自由漂浮于水中或附生于水中其他基物上，根据外界环境的条件上浮或者下沉[1]。发生水华的中后期，大量聚集于水体表层的微囊藻细胞在强光及高温环境下大量死亡腐烂，释放出难闻气味，同时许多藻种会分泌微囊藻毒素等有毒物质，影响水质安全[2]。微囊藻属是洪泽湖夏秋季节的优势蓝藻藻种[3-4]，分析其在洪泽湖的种类组成及季节演替规律，对于判断洪泽湖是否可能发生水华甚至恶性暴发，以及确保南水北调东线工程水质安全和苏北地区供水安全、生态安全具有重要意义。

1监测点位与监测方法

1.1监测点位

洪泽湖湖域面积大，各区域水质存在差异，根据地理位置及水文、水力和湖岸、出入湖河道特性等因素，将洪泽湖分为3个区：北区（N区，即成子湖区域）、东区（E区）、西区（W区）。在北区设立韩桥、宿迁北、高湖、成子湖4个站点，东区设立西顺河、淮安北、淮安西和蒋坝4个站点，西区设立宿迁南、临淮、溧河洼3个站点，共计11个站点，站点位置见图1。

1.2采样监测时间及频次

洪泽湖各个站点监测时间为2011年3月至2016年10月，每月采样监测1次，共采样68次。采样时间为每月10日前后，采样均在白天进行。

1.3监测方法

1.3.1样品制备。

浮游藻类的采集、固定、沉淀和浓缩等均按照《水库渔业资源调查规范》（SL167—2014）中有关浮游植物调查部分进行。具体为用有机玻璃采水器采集混合水样1.0 L于样品瓶中，用鲁格试剂固定后，带回实验室。在实验室将玻璃瓶中水样静置沉淀24 h后，用虹吸管抽掉上清液后转移至50 mL量筒中静置12～24 h后，用注射器将上清液吸出，量筒中沉淀部分留10～15 mL，摇匀后移至具塞带刻度的比色管中备测。

1.3.2藻类计数与鉴定。

浮游藻类的监测包括藻细胞密度测定和浮游藻类种属类别鉴定识别。藻细胞密度采用血球计数板镜检计数法测定，浮游藻类种属类别鉴定识别采用镜检对照图谱分类识别法。藻类分类是对藻体生活环境、显微形态特征、超微结构、繁殖方式等分类学特征进行综合分析，从而进行判定[5]。

2微囊属组成及时空变化规律

2.1藻类组成

2011年3月至2016年10月，洪泽湖共检出浮游藻类8门117属245种（包括变种），各门藻类种属数依次为绿藻门（Chlorophyta）52属106种，硅藻门（Bacillariophyta）24属56种，蓝藻门（Cyanophyta）18属35种，裸藻门（Euglenophyta）7属30种，隐藻门（Cryptophyta）2属3种，黄藻门（Xanthophyta）4属4种，甲藻门（Pyrrophyta）3属4种，金藻门（Charophyta）7属7种。蓝藻（14.3%）成为继绿藻（43.3%）和硅藻（22.9%）之后构成洪泽湖水体的又一主要优势藻种（图2）。

洪泽湖检出微囊藻属共计4种，主要由不定微囊藻（Microcystis incerta Lemm.）、铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa Kütz.）、水华微囊藻[Microcystis flosaquae（Wittr.）Kirchn.]、惠氏微囊藻（Microcystis wesenbergii）等组成，占检出蓝藻的比重达到11.4%。其中惠氏微囊藻、铜绿微囊藻出现频率较高且优势度较大。

2.2微囊藻属密度变化

2.2.1年季变化。

由于蓝藻密度的增大主要集中在夏秋季节，根据洪泽湖蓝藻细胞密度的上升规律，选取2011—2016年7—10月微囊藻属密度均值进行对比，结果见图3。由图3可知，2011—2013年洪泽湖各个站点总藻细胞密度整体水平在0～591.6×104个/L，平均值的整体水平在155.6×104～296.9×104个/L，2014—2016年洪泽湖各个站点总藻细胞密度整体水平为0～975.2×104 个/L，平均值的整体水平在7.5×104～258.9×104个/L。相比2011—2013年，2014—2016年洪泽湖各个站点微囊藻属藻细胞密度整体呈降低趋势，这可能与调水有关。

2.2.2季节演替。从图4可见，洪泽湖微囊藻属呈现明显

的季节性变化，除2015年外，其余年份的微囊藻细胞密度较大值均出现在每年夏季和秋季，冬季和春季微囊藻属细胞密度较小。微囊藻细胞密度整体变化范围为0～975.2×104个/L，最大值出现在2016年8月。2011—2016年7—10月微囊藻细胞密度占当年总藻细胞密度的比值分别为97.7%、88.7%、96.0%、98.5%、98.7%和99.8%，平均值达到96.6%，藻细胞密度较高的月份集中在7—10月。这一时间段洪泽湖的平均水温达到26 ℃以上，适宜微囊藻属生长，温度不构成洪泽湖藻类生长的限制性因子，但在其他季节水温较低，温度对藻类生长的影响显著，因而在冬春季节微囊藻的生长受到了温度的限制。洪泽湖氮、磷浓度较大，夏秋季节的水温条件适宜藻类的生长，因此从整体上来看洪泽湖微囊藻种群演替模式表现出种群密度在夏秋季节明显高于冬春季节的特点。

2.3微囊藻属空间分布

微囊藻属集中出现在夏秋季节，洪泽湖各个监测站点中，除了临淮、溧河洼和淮安西外，其余站点的微囊藻细胞密度较高值出现频率均较高，且细胞密度较大。从上须来看，检出微囊藻细胞密度较大值出现在韩桥、成子湖、淮安北和蒋坝站点，检出密度分别为2 411×

104、2 040×104、2 565×104、2 030×104个/L。从中位数点来看，最大值出现在韩桥站点，达到1 885×104个/L，其次为淮安北、西顺河、蒋坝等站点。

从空间分布来看，N区微囊藻属细胞密度在0～2 411×

104个/L，W区微囊藻屬细胞密度在0～1 215×104个/L，E

区微囊藻属细胞密度在

0～2 565×104个/L。其中，N区和E

区高于均值以上的月份较多，微囊藻细胞密度高于W区，微囊藻细胞密度较高值集中在N区和E区。洪泽湖微囊藻细胞密度均值区域分布情况从大到小依次为E区、N区、W区。

3洪澤湖微囊藻属的暴发式增长预警机制

3.1预警方案

微囊藻属是水体水华的主要常见藻属，其暴发性的繁殖乃至水华可以引起明显的水色变化，透明度下降，并且藻类腐败产生难闻的腥臭味，影响水质安全，造成水体生态系统失衡。藻细胞密度是衡量水华发生与否、发生程度的最直接指标，但不同水域藻细胞个体体积、富集方式均存在较大差异，用藻细胞密度直接判断水华尚未形成统一标准。结合目前研究所得藻细胞密度对水华风险判别的经验值，将水华风险评估等级及参考值列举于表1。

3.2预警措施

（1）洪泽湖水体水质在氮、磷参评的情况下所有站点基本在Ⅳ以上，水体中氮、磷含量较高，营养水平为中富营养以上。磷元素是洪泽湖蓝藻生长的主要驱动因子之一[3-4]，同时氮、磷质量比也是藻类“经验分子式”中判断水体营养元素是否更适合藻类生长的重要指标[6]，应对洪泽湖全时段进行氮、磷营养盐的重点监测。

（2）根据洪泽湖微囊藻属的季节演替模式，微囊藻属在夏秋季节成为洪泽湖水体的优势藻属，细胞密度较高。夏秋季节，随着气温升高，发生水华的可能性将会很大程度的增加。其中7—10月为微囊藻属集中繁殖暴发时期，在该时段应启动强预警模式。

（3）根据监测，洪泽湖11个站点中，韩桥、成子湖、蒋坝、溧河洼等在不同程度上都出现过轻度的蓝藻水华，夏秋季节蓝藻细胞密度超过1 000×104个/L的频率较高，且优势种

群为微囊藻属。根据预警模式，应对溧河洼、成子湖等湖湾以及三河闸—蒋坝区域进行重点监测预警。

参考文献

[1]

胡鸿钧，李尧英，魏印心，等.中国淡水藻类[M].上海：上海科学技术出版社，1980：61-68.

[2] 胡鸿钧.水华蓝藻生物学[M].北京：科学出版社，2011：10-15.

[3] 任颖.南水北调东线调蓄湖泊浮游藻类群落特征与环境驱动因子[D].濟南：山东大学，2016.

[4] 田昌.洪泽湖浮游植物种群结构变化的水环境驱动因子分析[D].济南：山东大学，2015.

[5] 郝达平，鞠伟，刘伟，等.湖泊浮游藻类监测技术研究及应用[J].江苏水利，2013（12）：40-42.