于桥水库蓝藻变化及防控对策研究

孙静 王旭丹 胡芝航

摘 要：于桥水库是天津主要供水水源地。近年受引滦上游来水水质影响，于桥水库生态系统遭到破坏，自净能力减弱， 夏季受气温影响，造成蓝藻大量生长。通过对于桥水库的水华藻类及其产生的藻毒素和嗅味物质开展研究，探明于桥水库优势藻类种类、分布特点、发生和演替规律及危害性，分析于桥水库鱼腥藻水华快速变化和消失的原因，为防控多种共存的蓝藻水华提供对策参考。

关键词：蓝藻；嗅味物质；防控

于桥水库是天津主要供水水源地。近年受引滦上游来水水质影响，于桥水库生态系统遭到破坏，自净能力减弱， 夏季受气温影响，造成蓝藻大量生长。研究表明，水体暴发蓝藻水华时主要的危害源自于许多水华种类可以产生和分泌对水生生物和人类健康造成严重威胁的次生代谢产物。这些有害次生代谢物主要包括能够对动植物产生毒害作用的蓝藻毒素（Cyanotoxin）和引发水体异味问题。本文通过对于桥水库的水华藻类及其产生的藻毒素和嗅味物质研究，探明于桥水库优势藻类种类、分布特点、发生和演替规律及危害性，为防控多种共存的蓝藻水华提供对策参考。

一、于桥水库水华期间蓝藻的分布及生物量变化动态

（1）采样及藻类定种

选取从东向西的峰山南，库心以及放水洞三个点（图4-1）进行采样，其中放水洞分为表层，中层和底层，分别采取表面，中层（4米）和底部（8米）的水样。采用经典沉淀浓缩法，经过显微镜鉴定计数。采样时间从2016年7月底开始，直到2017年3月，一共18次的水样，其中2016年水华期间的13次。通过显微观察并鉴定水库藻类的种类。

于桥水库的藻类采样点

（2）于桥水库水华期间蓝藻的分布及生物量变化动态

本次共鉴定出藻类七门的108种（见表4-1）。在种类数上，绿藻门，硅藻门和蓝藻门的位于前三位，与大部分富营养化湖库的水体藻类种类分布相似。从峰山南，库心和放水洞表层这三个样点的藻类生物量百分占比基本相似，特别是在水华高峰期间的7-9月间，蓝藻门的生物量占绝对优势，几乎是99%以上。

在放水洞的表、中、底的三个分层点上，表层的生物量的平均值要高于中层和底层的一倍以上。大部分时间表中底三层也是蓝藻门生物量占据绝对优势。在水华期间的大部分时期也都是表层生物量高于中层和底层，但是在8月和9月份出现过中层和底层比表层的生物量高的情况，这也许是由于气候等原因造成水动力扰动，使藻类重新垂直分布。

在蓝藻门的生物量和数量中，微囊藻占据绝对的优势，包括各种形态种类的微囊藻。于桥水库2016年水华期间的微囊藻各个种类的数量总和都在1亿个细胞/升以上。微囊藻的细胞数量在7月份达到2亿个/升左右，但是在8月份平均数量下降了一半左右，而在9月份又得到了反弹，并且最高值就是出现在9月14日的库心中，达到了6.23×108个细胞/升。进入了10月份以后，气温和水温全面降低，微囊藻的数量减少了一个数量级，进入107个（细胞/升）级别。进入11月份的时候，再次急剧下降，其中峰山南和库心中都已经下降到103和104个细胞/升级别，而放水洞的微囊藻的细胞数则保持在106个细胞/升级别，并且中层比表层和底层数目要高。

蓝藻中第二大类群鱼腥藻包括螺旋状藻丝的产土腥素的乌克兰鱼腥藻（Anabaena ucranica），还有螺旋鱼腥藻，以及直线状的浮游鱼腥藻（A. planktonica）。调查期间于桥水库各个采样点的鱼腥藻的月平均细胞数。从数量级别来看，调查期间的鱼腥藻的数量小于微囊藻的1%，并且都是呈现出峰山南>库心中>放水洞的趋势。

二、水华期间鱼腥藻和微囊藻的藻种分离及生长特性分析

2016年水华期间采集的蓝藻水华，除了进行定性，定量和其它检测之外，一部分样品还用于藻种的分离。利用毛细管法在显微镜下挑取蓝藻的群体和藻丝，经过不断清洗，最后放入含有0.5毫升MA或者CT培养基的24孔板中，在25℃，1500 lux的光强，12/12光暗周期进行初期培养，经检测确定没有污染以后，转入含有5毫升的螺口培养试管保存，或者再放大体积用于进一步的检测项目。蓝藻水华中分离出的蓝藻的藻种共计18株。其中有鱼腥藻、微囊藻、假鱼腥藻。

2016年6月的鱼腥藻水华主要是产土腥素的乌克兰鱼腥藻，从于桥水库分离的乌克兰鱼腥藻（CHAB 6747），研究在10°C、15°C、20°C和28°C四个不同温度下的生长特性。通过研究表明，此鱼腥藻藻种在20°C生长最佳，而在28°C就生长得最差，没有竞争力。这也部分解释了为什么鱼腥藻水华不能持续到盛夏高温（水温28°C以上）季节。

为了进一步解释鱼腥藻水华总是被微囊藻演替的生态学机理，我们同样选择了于桥水库的乌克兰鱼腥藻（CHAB 6747）和铜绿微囊藻（CHAB）进行20°C和28°C条件下进行混合培养，在两个温度设定的两种蓝藻的初始细胞数之比是1：1，都是10000个/升，观察它们之间的竞争关系，可以看出，乌克兰鱼腥藻在20°C生长得更好，丝毫不受微囊藻生长得影响，而微囊藻的生长很明显受到相对低温和鱼腥藻干扰的影响；而在28°C虽然微囊藻比鱼腥藻生长得更好，但是也受到鱼腥藻的影响。分析原因，可能需要对初始的两种细胞数的比例进行调整，因为乌克兰鱼腥藻的细胞直径要比微囊藻的直径大1倍以上，在体积上起码是8倍的差别，所以大体积的乌克兰鱼腥藻对铜绿微囊藻的干扰影响较大。

结语：通过分析于桥水库鱼腥藻水华快速变化和消失的生态学原因，在此基础上提出乌克兰鱼腥藻藻种在20°C生长最佳，在28°C生长得最差，没有竞争力。2016年于桥水库鱼腥藻水华的发生是由于在适宜鱼腥藻生长的温度时期（≤25℃）水体中氮磷比处于低水平，低氮高磷且没有高浓度微囊藻抑制的条件完全符合螺旋鱼腥藻爆发的所有条件。鱼腥藻水华的爆发所产生大量的生物量的氮源同时也会促进内源释放，加上鱼腥藻的固氮作用的叠加效应，水中的总氮不断增高。6月下旬开始不断升高的温度条件下，微囊藻生长的条件已经完全符合，所以微囊藻水华快速替换鱼腥藻水华是必然结果。

控制水体的富营养化，在总体上特别是要减少水体中总磷负荷，这是控制于桥水库鱼腥藻水华和其后的微囊藻水华的关键。于桥水库的蓝藻水华从2015年前的单相水华（微囊藻水华）到2016-2017年的双相水华（鱼腥藻+微囊藻水华）。要继续加强对于桥水库的蓝藻水华特点的观察研究，做到精准地掌握其变化动态，输移规律，堆积和危害性。进一步深入研究捕食藍藻的浮游动物种类，生活史以及消除蓝藻的水华的过程和效果，为蓝藻水华的生物学和生态学治理提供科学证据和素材。