宁德市水库藻类变化影响因素分析

王 强，郭李杰

（1.宁德师范学院 化学与材料学院，福建 宁德 352100;2.宁德环境监测中心站，福建 宁德 352100）

随着全球变暖，极端气候频发，水库藻类过量繁殖，使水体富营养化，水华爆发，破坏生态环境.水华爆发与水温、营养盐浓度、停留时间、降雨量等诸多环境因子有关[1-5].目前对相关环境因子的研究结论争议点较多，相关理论应用在不同水库差异较大.且研究多集中关注水华爆发的水库，对于水质较好的水库，还未见相关报道.宁德地区水库藻类的相关研究比较少，而宁德地区水质优良的水库比较多，相关理论无法直接应用在宁德地区.因此，有必要研究宁德地区影响藻类生长繁殖的关键环境因子，为宁德地区水源水库管理和饮用水安全保障提供理论依据.为此，本研究以水质较好的A水库和水质相对较差的B水库为研究对象，同步对比研究水库藻类在夏季的生长情况，并筛选出影响藻类生长的关键环境因子.研究团队于2021 年6 月到9 月，对宁德地区的10 座饮用水水库进行藻类逐月采样监测，均未发现水华现象，但存在一定数量的藻类.

A 水库位于宁德北部山区，该水库周围无任何其他污染.该水库所在县2020 年在宁德市“人居环境调查”中排名第一.该地区夏季节平均气温，7月份为24.3 ℃、8月份为23.0 ℃、9月份为22.0 ℃，气候凉爽宜人，有“天然空调城”之美称[6]，气候条件相对较好，水库藻类不会大面积繁殖，透明度在阴天测量时为3.1 m，远远高于其他水库.因此，选A水库作为参考对照.

B水库位于宁德西南部,周边地势相对水库较高，降雨时水流急，夏季经常有台风和强降雨，因此地表径流较大，把大量泥沙冲入水库，水体透明度较差，不到0.5 m.该地区夏季节平均气温7 月份为28.5 ℃、8月份为280 ℃、9月份为27.0 ℃[7]，气温较高，水温均保持在26℃以上，适合藻类的大量繁殖.

1 实验部分

1.1 采样点设置

A 水库采样点为119°13′21.76″E,27°08′26.88″N；B水库采样点为118°42′31.66″E,26°41′04.83″N,两个采样点都位于库中，离主坝较远.

1.2 样品采集、处理与分析

定量采样：使用直立式采水器在0～0.5 m 深处采集1 L 水样，并装入已装有15 mL 鲁哥氏液的棕色瓶中.

定性采样：浮游植物定性样品用25 号浮游生物网(64 μm，每2.54 cm 200 孔)，在表层至0.5 m 水深处以20～30 cm·s-1的速度作“∞”字循回拖动1～3 min，或在水中沿表层拖滤1.5～5.0 m3体积的水体，待水中有明显的藻类进入，滤去水后藻类集中在网头内，旋开活塞将藻类放入装有鲁哥氏液的棕色瓶中[8].

同时观察采样点周边大型水生植物分布、山体坡度、水土等情况，记录采样时的天气状况、近期降雨情况和人类在水库的活动情况等.采样时的水文数据均在新浪天气网站查询.

1.3 样品测定

采集的水样当天带回实验室，静置沉淀24 h，然后用细小虹吸管吸去上清液，使沉淀液体积为20 mL，并放入30 mL刻度的标本瓶中，再用少许上清液清洗分液漏斗3次，一并装入瓶中，定容至30 mL.最后在光学显微镜下进行鉴定和计数，每个样品测定3 次，取平均值.藻类鉴定到属.具体方法参考《水华遥感与地面监测评价技术规范》（HJ 1098—2020）和《淡水浮游生物研究方法》[9].

水样同步送福建省宁德环境监测中心站进行测定，pH值、溶解氧、叶绿素、氨氮（mg·L-1）、总氮（mg·L-1）总磷、高锰酸盐指数由环境监测站提供.

2 影响因子分析

2.1 温度

两水库藻类密度、透明度逐月变化情况如图1 所示，水温逐月变化情况如图2 所示.从图1 可以看出，A、B两水库藻类总数（藻细胞密度）都随气温（水温）升高而升高，具体表现为7月升高、8月份达到最大值、9月份下降.这与任健等人[2]的研究一致.

图1 两水库藻类密度、透明度变化情况

图2 A、B水库水温变化情况

2.2 透明度、降雨量及水力停留时间

宁德7、8 月份台风频发、常有暴雨或特大暴雨，在水库周边产生大量的地表径流，把部分泥土冲入水库，造成水库水体透明度下降.而A 水库周边地势相对B水库较缓，加上A地区绿化环境较好，透明度虽然下降，但整体较好，都在2 m以上.B水库周边相对海拔高差较大，水流急，水体透明度较差，最高的9月份为0.45 m，7、8 月份则在0.20 m 左右，变化幅度远远大于A 水库.从图1 可以看出，透明度与藻类数量呈负相关.

降雨量通过水力停留时间的长短影响藻类的生长繁殖.水库水体流动性增加，对藻类有抑制作用[2-4].7、8 月份采样前1 周，宁德地区又刚好有大暴雨，导致水库水力停留时间减少，从而使藻类数量变化.B 水库由于周边相对海拔高差较大，水流急，对水力停留时间的影响较A 水库大，致藻类在7、8 月份增长较慢，总数小于A 水库藻类.但这次研究缺乏当地的采样时间段的具体数据，降雨量和藻类的相关性有待进一步证实和量化.

2.3 藻类种类结构

A、B水库藻类门、属种数（定性）和藻类种群结构如表1～2所示.

表1 A、B水库藻类门、属种数（定性）

从表1可以得出，B水库相对A水库藻类生物多样性较高，理论上生态更稳定.从表2可以得出，6月份，A水库藻类数量小于B水库；从7月份开始，A水库藻类数量超过B水库.因此A水库的藻类生态稳定性较B水库差.

表2 A、B水库藻类种群结构 单位：个·L-1

2.4 营养盐浓度

A、B水库氮、磷浓度和总磷变化情况如图3～4所示.

图3 A、B水库氮、磷浓度变化情况

图4 A、B水库总磷变化情况

从图3～4 可见：A 水库TP（总磷）浓度，6 月为0.02 mg·L-1,为地表水环境质量标准Ⅱ类水质；其余为0.01 mg·L-1，Ⅰ类水质；TN（总氮）浓度均在0.5～1.0 mg·L-1之间，属于III 类水质；NH3-N 浓度均小于0.15 mg·L-1，为I 类水质.B 水库TP 浓度，7 月为0.02 mg·L-1,为地表水环境质量标准Ⅱ类水质；其余在0.025～0.050 mg·L-1之间，III 类水质；TN 浓度均在0.5～1.0 mg·L-1之间，属于III 类水质；NH3-N 浓度均在0.5～1.0 mg·L-1之间，属于III类水质.

国际上一般认为湖库中富营养化的浓度为：TN超过0.2 mg·L-1、TP超过0.02 mg·L-1[5].而A、B两水库的TN均超过0.2 mg·L-1,A水库TP未超过0.02 mg·L-1，B水库TP超过0.02 mg·L-1.

2.6 高锰酸盐指数、溶解氧

A、B水库CODMn、DO、PH变化情况如图5所示.

图5 A、B水库CODMn、DO、PH变化情况

从图5可见，A水库CODMn(高锰酸盐指数)6月为2.1 mg·L-1,为地表水环境质量标准Ⅱ类水质，其余均小于2.0 mg·L-1，为Ⅰ类水质；DO(溶解氧)浓度在6～8 mg·L-1之间波动，在Ⅰ类水质和Ⅱ水质之间.B 水库CODMn(高锰酸盐指数) 浓度6、7 月≤2 mg·L-1,为地表水环境质量标准Ⅰ类水质，其余均大于2 mg·L-1，为Ⅱ类水质；DO(溶解氧)浓度在6～8 mg·L-1之间波动，在Ⅰ类水质和Ⅱ水质之间.

3 结论

总体上看，A 水库水质较优，藻类数量受水温影响较大，其藻类数量增加速度远远大于B 水库.6 月份，其藻类数量小于B水库，7月份气温和水温升高后，藻类数量增加，超过B水库.虽然B水库N、P、透明度等水质指标较差，TP 浓度超过阈值0.02 mg·L-1，但其藻类多样性较强，另受降雨量和水力停留时间等综合因素影响，7月份其藻类数量反而较A水库少.

具体结论如下：

1）B水库夏季透明度严重降低，受台风和强降雨影响，8月透明度仅为0.18 m，严重影响藻类光合作用，从而影响藻类的生长繁殖.而A 水库的透明度一直保持在2.00 m 以上，藻类生长未收到光合作用的影响.

2）B水库中的泥沙等悬浮物可能与藻类发生混凝沉淀，使得表层水体藻类数量减少.而项目组主要采集水体上部水样，未对水库水底水体和污泥采样，故其具体原因有待进一步研究.

3）受降雨和地表径流影响，B水库的水力停留时间减少幅度大于A 水库.而水力停留时间是水库水质稳定性的重要原因，直接影响水体的生物化学反应程度.胡韧等[3]研究指出，短水力滞留时间是控制浮游植物群落结构与数量的关键因子.另外，水体流动性增加也会影响藻类的生长繁殖[10].

4）A 水库藻类种类少于B 水库，且结构种群相对单一，生态稳定性相对较低.非夏季时，其总量较少，但水体稳定；到了夏季，表层水温增加，水体分层加剧，更适合喜高温和光照的微囊藻生长，从而导致水华微囊藻的优微囊藻，这一点与Dokulil 等[10]的研究一致.

5）B 水库水体透明度低，水体冲刷频率高，不利于微囊藻生长，有利于伪鱼腥藻等丝状蓝藻的生长繁殖，因此，B水库非夏季蓝藻数量多于A水库.