东张水库藻类问题影响及消减建议*

2020-07-23陈辉

海峡科学 2020年5期

陈辉

(福建省水利水电勘测设计研究院，福建福州 350001)

1 东张水库概况

东张水库位于福建省福清市，是一座以供水为主，结合灌溉、防洪、发电的水库，东张水库是福清市水源地一级保护区，水质执行地表水Ⅱ类标准。东张水库建于1957年，坝址以上集水面积200km2，多年平均径流量1.992亿m3。水库正常蓄水位54.54 m，死水位40.54 m，汛限水位54.04 m，校核洪水位55.92 m(P=0.05%)，总库容2.06亿m3，调节库容1.55亿m3，属于大型水库，具有多年调节性能，设计供水量为15万t/d。

水库一般在3月、4月开始蓄水，至8月接近50m，7～9月保持高水位运行，水位一般在49～50m，水深一般在25～30m；10月以后水位逐渐降低，水深在20～25m；1～4月，水位多保持在45m高程，水深在20m左右。

东张水库高干渠底板高程37.8m，设计流量20.7m3/s，低干渠底板高程31.0m，设计流量5m3/s，非常泄洪洞底板高程42m。

2 藻类的危害

近年来，随着全球变暖以及各类污水排放量增加，水华现象频繁发生，蓝藻是导致我国湖泊和水库发生水华的主要藻类之一，蓝藻水华是指引起水华的主要优势种群藻类是蓝藻。引起水华的蓝藻细胞具有气囊，有较强的浮力，易受温度、光强、风力等外界环境条件影响而上浮或下沉。许多水华蓝藻，如产毒微囊藻等，能分泌微囊藻毒素，具有致癌、致畸等毒副作用，还有些蓝藻会产生嗅味物质如GSM、2-MIB等，会严重影响水源水质。

3 东张水库藻类时空分布规律

东张水库运行中发现，取水会受藻类爆发影响，因此必须研究水库的藻类垂直分布规律，找到最佳取水位，通过水库运行调度，取水避开藻类密集区，保证供水安全。

3.1 东张水库藻类年内逐月分布规律

为了解东张水库藻类分布规律，在东张水库入库、库湾、库中、坝前布设采样断面，坝前垂直方向每5m进行取样，监测周期1年，为2016年8月至2017年7月的每个月份。藻类数量检测利用定量PCR技术，如图1所示。对水华期间(2017年4月～7月)藻类同时进行显微镜观察分析。

坝前绿藻数量在3.77×107～0.43×107个/L，蓝藻数量在38.3×107～1.14×107个/L，东张水库藻类以蓝藻为主，同时在4～7月形成优势种，蓝藻数量为38.3×107～7.27×107个/L。

如图1所示，东张水库2016年8月～2017年3月入库、库湾、库中、坝前断面蓝藻数量差别不大，4月各断面蓝藻数量急剧升高，5月各断面蓝藻数量迅速下降，6～7月逐渐升高，7月再一次达到峰值。当蓝藻数量超过108个/L时，能明显看到藻类团聚现象，表明水库已发生轻微水华。

图1 蓝藻数量逐月分布情况

为研究东张水库内水华蓝藻的危害程度，本次同步对产毒微囊藻数量进行定量分析，结果表明，东张水库内产毒微囊藻数量占蓝藻总数的6%～58%，4～7月产毒微囊藻的占比分别为17%、58%、15%和6%，表明产毒微囊藻比例较高，存在产毒微囊藻毒素污染的威胁。

3.2 东张水库蓝藻垂直分布规律

东张水库坝前断面蓝藻数量分层情况见图2。

图2 坝前蓝藻数量垂直分布情况

8月～次年3月蓝藻分层不明显，4～7月蓝藻分层现象比较明显。4月蓝藻数量表现出表层>20m>15m>10m>5m的规律，5月蓝藻数量5m>表层>10m>20m>15m，6月蓝藻数量表层>5m>10m>20m>15m，7月蓝藻数量表层>5m>10m>15m>20m。4～7月蓝藻主要生活在0～8m水层，即水库上层是蓝藻的密集区，蓝藻数量达到108个/L以上。值得关注的是，4月20m水深处的蓝藻数量高于中上层，这一现象在2016年12月也出现过，说明可能有一部分蓝藻来自底泥。

对水华期间(2017年4月～7月)藻类进行显微镜观察分析，发现水华蓝藻以微囊藻为主。有研究表明，微囊藻之所以在春末到晚秋季节在富营养化水体漂浮聚集形成水华，是因为细胞内气囊浮力的作用，在冬季气囊坍塌失去浮力沉入水体越冬，待到第二年春天温度适宜时重新形成气囊浮上水面。也有学者认为，冬季水华消失主要是因为低温使蓝藻合成蛋白质的能力弱化，合成碳水化合物的能力增强，使碳水化合物占细胞干重的比例迅速增加使细胞下沉，待到第二年春天温度适宜(>14℃)藻细胞复苏，在微弱光照刺激下进行光合作用，藻细胞不断增多，形成群体胶质，增加了浮力，藻细胞上浮能捕获更多光能，促进细胞更快生长，最终上浮至表层，表层4～7月藻类数量密集，形成水华。甚至有学者在水库沉积物中检测到微囊藻细胞。总体而言，春季水华蓝藻主要是来自底泥，这与本文得出的结论是基本一致的。