巢湖蓝藻光合活性研究

龚仁义 程燕

摘 要：利用浮游植物荧光测定仪（PHYTO-PAM）对巢湖的6个监测点位进行检测，于跨蓝藻水华形成前期和水华期间，共计检测22次。结果表明，光合活性指数均值为0.52，变异系数为17.1%，最大值为0.71，出现在6月1日，位于十五里河入湖区;最小值为0.26，出现在8月25日的派河入湖区;水华暴发点为0.62，出现在6月1日;光合曲线拟合表明蓝藻水华结束时间为10月4日。

关键词：巢湖;蓝藻水华;叶绿素荧光;光合活性

中图分类号 X524文献标识码 A文章编号 1007-7731（2019）16-0018-02

1 概述

在全国5大淡水湖中，巢湖蓝藻“水华”的暴发相对明显，主要构群种类为微囊藻。从20世纪60年代起至80年代，巢湖特别是西半湖蓝藻的数量成倍增长，夏秋季节蓝藻“水华”时有暴发，暴发时敞水区“水华”呈带状分布，随风飘移，往往在下风湖边积聚，积聚到一定厚度时“水华”团块腐烂，散发出腥臭气味，并下沉使局部水域出现黑水，严重影响到当地居民的用水安全、水产养殖、水体景观价值等方面，造成了巨大的经济损失。蓝藻水华的暴发已引起了政府部门和学者们的高度重视，加大了监控力度。

目前，水华的监控技术主要有显微镜计数和卫星遥感技术。卫星遥感技术容易受天气条件影响，且往往需要藻类细胞累积到一定程度（可能已经发生藻华）才能监测到，只能反映藻类的客观现状，没有考虑蓝藻的光合潜力，既无法对蓝藻水华期进行准确的定位，也无法进行预测和早期预报。

浮游植物荧光测定仪（PHYTO-PAM）是目前世界上先进的采用脉冲-振幅-调制叶绿素荧光技术（Pulse-Amplitude-Modulation，PAM）的仪器，其在植物生理、生态、农学、林学、水生生物学等领域都得到了广泛的应用，并取得了很多成果。本研究首次利用该技术在长时间尺度上对巢湖蓝藻水华光合活性进行了研究，以期明确蓝藻暴发和结束的准确时间，减少过多的人力消耗，为政府部门建立预警机制提供理伦依据。

2 样品测定

本项目使用美国生产的浮游植物荧光测定仪（PHYTO-PAM），采用脉冲-振幅-调制叶绿素荧光技术（Pulse-Amplitude-Modulation，PAM），该技术的测量原理是基于对调制测量光激发的荧光信号的选择性放大。在PHYTO-PAM浮游植物荧光仪中，微秒级的测量光脉冲是由4种不同颜色的发光二极管（LED）阵列发出的：蓝色（470nm）、绿色（520nm）、浅红色（645nm）和深红色（665nm）。不同颜色的测量光脉冲在高频率下交替应用，就可以获得4种波长的光激发出的半同步的荧光信号。活体细胞中叶绿素吸收的光分3條通路：光合作用（P）、热耗散（D）和荧光（F）。根据能量守恒，P+D+F=1。PHYTO-PAM不仅可以直接检测荧光强度，还可提供一个超强饱和闪光（1s内）使光合作用暂时被抑制，由此可知热耗散的量，进一步可知光合作用活性[1]。快速光曲线（Rapid Light Curves）即使光化光的持续时间短至10s，光合速率rETR随有效照度PAR的变化图即为光响应曲线。

2.1 样品布点 考虑巢湖西半湖污染较为严重，蓝藻水华暴发频次较高。本次调查的样品采集点在此区域布设了6个点位，具体如表1所示。

2.2 样品采集 用深水采样器在表层下0.5m处采集1L，缓慢注入棕色玻璃瓶中，用黑色塑料布作背光处理[2]，小心带回实验室，立即进行测定分析。

2.3 样品监测结果 本项目对巢湖的6个监测点位进行22次检测，2018年2—10月跨蓝藻水华形成前期和水华期，获得132个藻类活性指数数据。将每次的6个点位的测定值作均值处理，得如下数据：2月4日（活性指数0.60）、3月5日（活性指数0.57）、4月9日（活性指数0.60）、5月6日（活性指数0.59）、5月11日（活性指数0.56）、5月18日（活性指数0.57）、5月26日（活性指数0.62）、6月1日（活性指数0.62）、6月15日（活性指数0.54）、6月22日（活性指数0.50）、7月1日（活性指数0.49）、7月13日（活性指数0.52）、7月21日（活性指数0.48）、7月27日（活性指数0.48）、8月4日（活性指数0.47）、8月25日（活性指数0.39）、8月28日（活性指数0.45）、9月8日（活性指数0.42）、9月11日（活性指数0.47）、9月14日（活性指数0.44）、9月22日（活性指数0.42）、10月2日（活性指数0.42）。

3 结果与分析

依据监测结果表达式，指数均值为0.52，变异系数为17.1%，最大值为0.71，出现在6月1日，位于十五河入湖区。最小值为0.26。出现在8月25日的派河入湖区。

3.1 巢湖的藻类活性指数时间分布 从图1可以看出：（1）从2月4日至6月1日藻类光合活性指数在高水平运行，6月1日达到了最大，此后下降，一直维持在一个较低的水平上。从合肥市环境监测站调查得知，6月1日正是今年蓝藻水华形成之时。由此可推测，在5月下旬，当藻类的光合活性指数超过0.62以上便预示着蓝藻水华的暴发。（2）水华形成暴发以后，藻类的光合活性指数明显低于水华前期，表明在水华形成前期藻类有着很强的生长潜力，随着水华的形成，尽管水温和光照更适合蓝藻的生长，它的生长潜力还是在下降，受到自身的抑制比较明显，巢湖蓝藻的产量一定有一个极值，不可能无限地增殖。这个极值还有待于尽一步研究。

3.2 巢湖西半湖的藻类活性指数空间分布 从表2和图2可以看出，水华形成期和水形成前期以及两者之间的差值的光合活性指数在各点位间差异较小。表明各入湖河道的水质对其影响较小，不存在引发水华暴发的可能;引发水华暴发的因素只能是自然因素。

3.3 快速光合曲线拟合 利用仪器这项功能选取2018年1月、8月、10月3个巢湖水样进行快速光合曲线的拟合，图3是所拟合的光合曲线是所拟合的光合曲线。同时获取相关的光合参数，如表3所示。由表3可知：8月份蓝藻对光的利用率、强光的耐受能力和最大光合速率都是最高的，到了10月份已降回到1月份水平，预示本年度的蓝藻水华已结束。

4 结论

（1）5月下旬，当藻类的光合活性指数超过0.62以上预示着蓝藻水华的暴发。

（2）水华形成前期藻类有着很强的生长潜力，随着水华的形成，其生长潜力下降，受到自身的抑制比较明显，巢湖蓝藻的产量有1个极值。

（3）各入湖河道的水质对蓝藻的生长短期效应较小，不存在引发水华的暴发的可能。引发水华暴发的因素只能是自然因素。

（4）本年度水华结束时间为10月初，可停止对蓝藻的监控或降低监控的力度。

参考文献

[1]Zhang M，Kong Fx，Wu X Xing P. different photochemical responses of phytoplankters from the large shallow taihu lake of subtropical china in relation to light and mixing. hydrobiologia 2008;603（1）：267-78.

[2]国家环境保护总局.水和废水分析方法[M].4版.北京：中国环境科学出版社，2002. （责编：张宏民）