青狮潭水库2011.4蓝藻水华与营养盐特征分析

摘要：本文介绍了青狮潭水库2011年4月发生蓝藻水华期间富营养化程度以及浮游藻类的组成和营养结构特点，探讨了水华暴发期间各化学因子的影响，并着重分析了TN/TP 比值的变化过程，对主要营养盐特征进行分析。

关键词：蓝藻水华；营养盐；特征分析；青狮潭水库

中图分类号：O611.65文献标识码： A

青狮潭水库是广西桂林市唯一的大型水库，位于甘棠江上游，正常蓄水位225m，灌溉死水位204m，集水面积474km2，总库容6亿m3，有效库容4.056亿m3，死库容0.4666亿m3，水库集水面积处在广西三大暴雨中心之一的范围内 。青狮潭水库是一座多年调节水库，承担着城市供水、灌溉、防洪、补水和发电等功能，平均每年向漓江旅游补水1.24亿m3。青狮潭水库在桂林市的社会经济发展中占有举足轻重的地位。近年来，随着经济社会的快速发展，青狮潭水库水质出现恶化趋势，水体呈富营养化状态发展，水面藻类增殖，甚至出现蓝藻“水华”现象，对饮水安全和水生生物、水体周边环境具有很大危害性。分析青狮潭水库蓝藻水华及其营养盐特征，对保障供水安全、维护水库健康具有十分重要的意义。

1 监测范围及评价标准

2011年4月，青狮潭水库局部水域发生水华。根据水华发生的区域与状况，在青狮潭水库公平湖经两河口至坝首区域布设监测点。4月2日，在坝首、电站输水口等2个点采样；4月7日，在坝首、两河口、唐家尾、公平湖等4个点采样；4月13日，在坝首水、坝首水下3m、两河口、唐家尾、公平湖、公平湖水下3m、公平湖下5m、七都河入公平湖湖口、电站发电尾水等9个点采样，详见图1。

本次检测参数为水温（WT）、pH、透明度（SD）、高锰酸盐指数（CODMn）、总氮（TN）、总磷（TP）、叶绿素a（Chla）、藻类常见种或优势种、藻细胞密度（ACD）、蓝藻细胞密度（CCD），并以《地表水资源质量评价技术规程》（SL395-2007）为富营养化评价标准。

图1青狮潭水库水华期间采样点分布图

2 青狮潭水库富营养化评价结果

根据《地表水资源质量评价技术规程》（SL395-2007）中富营养化评价标准，按照湖库营养状态评价标准及分级方法对青狮潭水库进行营养状态指数分析及评价，详见表1。

从总体上看，在水华发生区域水体的EI为27.7～66.5，水库已经呈现出中营养程度状态向中度富营养化程度状态发展；从营养盐的影响来分析，总磷、总氮、叶绿素a的影响相对较大，均出现了大于70的值。由此可知，青狮潭水库由于水体接纳过量的氮、磷等营养物质，使藻类和其它水生生物大量繁殖，水体叶绿素a值增大，水体透明度和高锰酸盐指数等指标发生变化，造成水体水质恶化，从而使水体的生态系统和水功能受到损害。

表1 青狮潭水库水体富营养化评价结果表

3 青狮潭水库藻类监测结果

青狮潭水库水华期间，进行了三次藻类监测，其藻类各门类组成为蓝藻门、甲藻门、绿藻门、硅藻门、隐藻门，优势藻门为蓝藻，优势种类为蓝藻门中的鱼腥藻。除七都河、唐家尾监测点外，其它各监测点的藻细胞密度较大，最大值是4月2日的电站输水口为3440×104个/L。在水华主要区域，蓝藻门鱼腥藻细胞密度均占总细胞密度的85%以上。

4 影响青狮潭水库水华发生的环境因子

水华发生的重要原因在于营养盐输入水体导致水体富营养化，水体中的氮、磷是制约水体中浮游植物的必需因子；叶绿素a（chla）是直接反映藻类现存量的指标，是基准因子； pH值、高锰酸盐指数（CODMn）等指标也是影响水华形成的化学因子。此外，水华的形成和暴发也受到一些物理因子的影响，如水温、光照、水文条件等。

4.1 影响水华发生的物理因子

青狮潭水库蓝藻水华暴发期间，水库水体水温介于13.0～18.6℃之间，有利于蓝藻的生长。同时，较强的光照以及水体低扰动等条件促进了蓝藻水华的发展。

4.2 影响水华发生的化学因子

4.2.1pH值

青狮潭水库水华期间pH值变动在7.43～10.14之间，平均为8.56，水体呈碱性。蓝藻在高pH条件下可以很好的生长，而藻类生长又使pH升高，为一些藻类的暴发提供了生长环境。

4.2.2高锰酸盐指数（CODMn）

富营养化水体在强烈的光合作用下，生成了大量的有机物，使水体中的CODMn明显增加。青狮潭水库水华期间CODMn的变动范围在1.4～7.4mg/L之间，平均值为4.3mg/L，其变化趋势与藻类生长相呼应。CODMn可作为有机物污染的指标，当CODMn值超过4.0mg/L时，表明水体已受到有机物污染。

4.2.3叶绿素a（chla）

叶绿素a （chla）是反映水体中浮游藻类生长量的综合指标。资料表明，叶绿素a的浓度小于3mg/m3的水体为贫营养，3-7mg/m3的水体为中营养，7-40mg/m3的水体为富营养，超过40mg/m3的水体为超富营养。根据此标准青狮潭水库水体达到了富营养化状态，在蓝藻水华暴发区域水体为超富营养状态[5] ，详见图2。

图2水华期间chla值变化图

4.2.4 主要营养盐特征分析

造成水体富营养化的原因是氮、磷等营养物的过剩，而氮、磷是浮游植物的生长的主要营养盐。通常认为TN大于0.2mg/L，TP大于0.02mg/L是水体富营养化、水华发生的必需条件[6]。青狮潭水库水华期间的TN均大于0.2 mg/L，最大达到了2.02mg/L，平均值为0.941mg/L；TP的变动范围在

图3 水华期间TN值变化图

图4 水华期间TP值变化图

根据Redfield的假设，一个典型藻类的分子式应为（CH2O）106(NH3)16(H3PO4),这就是说，临界的氮磷元素比应该为16：1，如果氮磷比小于16，氮将是藻类增长的限制性营养盐；如果氮磷比大于16，则可认为磷是藻类增长的限制性营养盐；当氮磷比在10～20之间时，限制性因素则变得不确定。但在实际应用中，藻类增长所需的氮磷均为可溶性的NO3-、NH4+或PO43-,按照Redfield的假设分子式计算出来的比值并不完全切合实际。为此加拿大学者Smith进行了深入的研究，总结出TN/TP的比值为29时是蓝藻成为优势种类的临界值，当TN/TP

根据青狮潭水库水华期间的各监测点TN/TP的比值与藻细胞密度值之间关联进行了一个比较，详见图5。

图5 青狮潭水库监测点TN/TP与藻细胞密度的关联图

由图可看出，

(1)青狮潭水库水华期间，各监测点的TN/TP的比值在2.93～101之间，当其比值小于29 时，藻细胞密度较大，蓝藻成为优势种类；当比值大于29时，藻细胞密度较小，且藻类种类较为均匀。

(2)当TN/TP=51.5～101:1时，藻类几乎没有生长变化；TN/TP

5 结语

(1) 初步调查显示，青狮潭水库蓝藻水华是由于N、P等营养盐和有机物含量的增高导致浮游藻类大量增殖，并以蓝藻占优势，在适宜的环境因子的共同作用下暴发的；氮磷比对藻类生长具有显著影响，低TN/TP比高TN/TP对藻类生长的影响要显著，青狮潭水库属于磷限制型水库。

(2) 鉴于近年来青狮潭水库水体污染日益加重，必须坚持污染源控制和水体生态修复相结合的原则，采取有效措施控制氮、磷入库量，建设水库生态渔业工程，加强水库水生态环境保护，加强水库藻类生长监测及水华预警预报，才能保障青狮潭水库供水安全和水资源的可持续利用。

参考文献

[1] 谢平. 论蓝藻水华的发生机制——生物进化、生物地球和生态学观点[M]. 北京. 科学出版社. 2007.

[2]刘晓蕙. 西流湖水体营养状况评价及其藻类环境因子多元分析[D]. 郑州大学, 2005.

[3] 丰茂武，吴云海, 等. 不同氮磷比对藻类生长的影响[J]. 生态环境，2008，17（5）：1759-1763.

[4]胡传林，万成炎, 等. 蓝藻水华的成因及其生态控制进展[J]. 长江流域资源与环境，2010，19（12）:1471-1477.

[5]刘靖. 北京城市河湖水体富营养化与蓝藻水华研究[D]. 首都师范大学, 2005.

[6]金相灿. 中国湖泊环境[M]. 北京. 海洋出版社. 1995