长寿湖水华成因的初步研究

车建成

（重庆市长寿区环境监测站，重庆 401220）

长寿湖是1958年在龙溪河（长江三峡库区一支流）下游长寿段狮子滩处截流形成的水库。五十多年来水质一直受主流上游水污染危害，特别在1990年至2003年期间受湖区自身分散承包网箱网栏肥水养殖污染影响，来自上游的污染带入湖后被肥水养殖污染所掩盖。自2004年全面拆除湖区网箱网栏，恢复生态养殖，让长寿湖休养生息后，湖水逐年有所改善。然而来自上游历史形成的污染带在主流又逐年显露出来，冬末春初，湖区“水华”褐色带（潮）现象程度逐年加重，范围距离扩大拉长，一度被误认为是肥水养殖复出，引起局地恐慌。为此，着手研究和解决长寿湖水华现象的问题，不仅关乎长寿地区社会稳定和经济健康发展，更直接关乎三峡库区水安全。

1 材料与方法

1.1 研究区域与采样点布设

本次研究区域主要为长寿湖水华现象频发严重的主流及坝区大面积水域。为了较准确地反映长寿湖浮游藻类植物的多样性与环境状况，在调查的3、4月，自上而下设置8个采样点。1个为湖主流上游库外垫江龙滩断面点。湖区7个，主流自上而下4个点分别为安乐渡、乐温车渡、高峰岛、快乐岛；汇合坝区3个点分别为三台、关家河、云集码头。并对各断面的部分理化指标进行了测定。测定结果见表1。

表1 长寿湖“水华”期水环境指标（2010年3、4月）

1.2 样本野外采集方法

定性样品的采集采用25＃浮游生物网在水面和0.5m深的水层之内，以每秒20～30cm的速度作“∞”形循回缓慢拖拽约3～5min。采集的样品加入鲁哥氏液固定，并做好各项记录。

定量样品采集1 000mL水样，用25＃浮游生物网过滤，再用鲁哥氏液固定，作好记录。

1.3 定量分析及种类鉴定［1］

浮游藻类个体数量（藻类种群密度）的计算：将野外浓缩的定量材料，先静置24～48h后，再浓缩为30mL，充分摇匀后，用定量吸管取0.1mL注入计数框内，在显微镜下计数。每个样品按同一方法计数3片，取其平均值。按以下公式计算：

式中：n为计数所得个体数；

V1为浓缩样体积（mL）；

V2为计数体积（mL）；

V3为采样量（L）。

将各样点的定性样品在显微镜下进行观察，鉴定到种（极少数未鉴定到种）。硅藻种类多的材料用强酸处理后再进行鉴定。

仅对快乐岛点一处水中浮游动物作了定性研究、摄像、成图谱保存。

2 结果与讨论

2.1 浮游藻类植物的区系组成及特点

经初步鉴定，长寿湖在3、4月的主要浮游藻类植物有6个门类、25科、50属、129种（含变种和变型），见表2。

表2 长寿湖浮游藻类植物区系组成（2010年3、4月）

3月11日采样时，整个湖水呈褐色，优势种为一种角甲藻、颗粒直链藻和颗粒直链藻最窄变种以及大量的浮游动物。4月1日采样时，整个湖水比前一次有变化。除上游3个点自上而下褐色变浅淡外，其余5个点的水体接近正常，湖中7个采样点浮游藻类植物种类的分布几乎没有区别，但种群密度有差异。而龙溪河上游即垫江龙滩处水颜色仍与长寿湖3月的湖水颜色一致，呈深褐色。

2.2 浮游藻类植物的种群密度

由于采样时受不同气温、水温、透明度、pH及水体中营养物的影响，浮游藻类植物的种群数量存在差异。接近大坝区的高峰、三台、关家河、快乐岛、云集码头5个点浮游藻类的种群密度相差不大。主流上游安乐渡、乐温车渡2个点浮游藻类的种群密度较高，自上而下依次降低，均高于下游各点。见表3。

表3 长寿湖浮游藻类种群密度统计（2010年4月1日） 单位：个·L－1

表3为硅藻、甲藻、裸藻和绿藻4个门的种群密度。蓝藻和隐藻门的藻类种类较少，故未计算其种群密度。

2.3 浮游动物种类

本次调查取快乐岛处水体定性鉴定出浮游动物共19种。

2.4 浮游藻类植物与水环境评价

本次调查研究中分别采用指示藻类、物种多样性指数来评价各样点的水质状况。

2.4.1 利用指示藻类［2］进行水环境评价

长寿湖各采样点有各种水体中极常出现的浮游指示藻类54种（不包括常出现、出现、偶出现的种类）。其中，极常出现在多污带水体（P）中的指示藻类1种，占指示藻类总数的1.850%。极常出现于α－中污带水体（α）中的指示藻类7种，占指示藻类总数的12.963%。极常出现于β－中污染水体（β）中的指示藻类最多，为30种，占指示藻类总数的55.555%。在微污带水体（ο）中极常出现的种类为2种，占指示藻类总数的3.704%。另外，既可指示α又可指示β水体的藻类（αβ）12种，占指示藻类总数的22.222%，既可指示（β）水体又可指示（ο）水体的藻类（βο）2种，占指示藻类总数的3.704%。

研究2次长寿湖各采样点指示藻类植物及其分布表明，整个湖水无极常出现在清水带（κ）的指示藻类，说明此湖无清洁水体，指示多污带水体（ρ）仅出现在上游境外垫江龙滩断面。而指示β－中污带水体（β）中的指示藻类种类最多，所占比例最大（55.555%），其次是（αβ）的藻类种类占22.222%。通过污水物系统评价水质的污染程度说明2010年3、4月长寿湖的水质为β－中污水质，但有明显向α－中污水质转变的倾向，这应引起高度重视。

2.4.2 物种多样性指数评价［3］

本调研初步采用Shannon－Wiener多样性指数，其计算是根据不同群落中藻类物种数和每一个物种的不同个体群来计算不同采样点的指数值。这不但可以了解不同采样点物种间个体的差异和群落结构的组成及物种的分布格局，还可反映水体的水质状况。当D值＞3时，水清洁；2～3为轻度污染；1～2为中度污染；0～1为重度污染。

计算公式为：

式中：s为采样点中藻类的种类数；

Ni为采样点第i种藻类个体数；

N为采样点中藻类总个体数。

表4 长寿湖各采样点Shannon－Witner物种多样性指数值（2010年3、4月）

从表4可见，下游坝区5个采样点D值的差值很小，在0.187～0.003之间，说明这5个点物种间个体差异和群落结构的组成及物种的分布格局稳定，共同物种多，水质状况差异也不大，而乐温车渡以上3个点的D值与下游5个点D值差异明显，龙滩处D值最低，水质不容乐观。

从3、4月8个采样点的D值来看，在1～2之间，反映出水质为中度污染。这与前面所述利用指示藻类评价水质是一致的。

2.5 水华成因分析

2.5.1 水华期主流各断面水质指标状况与浮游藻类种群密度呈正相关。

近些年，据湖区群众反映和实际调查，长寿湖水华多发生在每年冬末至次年春初的水温、气温较低（8～15℃）的枯水期。一般是先从龙溪河上游水体污染呈褐色带顺流而下进入湖库区，在库尾露头，随主游下推和蓄水发电水位下降下拉的共同作用，污染带逐日扩大拉长，直至进入坝区，四周扩散后形成褐色潮“水华”，并随发电外泄出坝，污染带快速流入长寿城饮水源保护区取水处。

对比表1和表3可见，水华调查期，长寿湖主流自上而下龙滩点、安乐渡、乐温车渡、高峰岛、快乐岛的CODcr、TN、TP、高锰酸盐指数、溶解氧等指标和浮游藻类种群密度呈正相关。

2.5.2 主流各点水质与浮游生物密度成上重下轻趋势

比较表1和表3，前5个点均出现上游明显高于下游的现象，这不仅说明近些年展露的长寿湖水华问题，其水质分析和实际观测是一致的，更说明主要由上游水污染物大量输入造成。长寿湖水华实质是枯水期水体中浮游藻类的优势种为一种多甲藻和大量的浮游动物及其卵块。不同年、不同水温和不同气温时，水华的程度和范围有所不同。水华程度愈重，水体透明度愈低，叶绿素a愈高。水华现象又随着气温上升和上游春雨汛期的到来而一年一度周期性消失。

3 结论

（1）长寿湖水近年来冬末春初（枯水期）大面积“水华”褐色带（潮）现象实质是湖水为中污染趋向重污染，并伴随出现大量浮游生物繁殖。

（2）长寿湖水华成因主要为来自上游大量污染物输入，推移扩散，使主流和坝区富营养化加重，导致在最适水温和气温时浮游生物（浮游藻类和大量的浮游动物及其卵块）大量繁殖的结果。相关分析表明，主流各点水质与浮游藻类呈正相关，且成明显的上重（多）下轻（少）趋势。

（3）长寿湖养殖污染整治后的休养生息期污染反弹水华复出主要是由区境外上游大量污染物输入所致。

［1］Shannon CE，Weaver W.The Mathematical Theory of Communication［M］.University of lllinois Press，1963，1－125.

［2］林碧琴，谢淑琦.水生藻类与水体污染监测［M］.沈阳：辽宁大学出版社，1988：1－5.

［3］尹大强.环境生物学［M］.北京：北京高等教育出版社，2005：35－60.