南湾湖叶绿素a时间变化特征研究

扈茹静，钱祝胜

（1.周口市环境科技信息服务中心，河南 周口 466000；2.普利资环境科技有限公司，江苏 苏州 215000）

叶绿素a（Chla）是藻类现存量的主要指标，也是水体理化性质和生物指标的综合体现，其含量受环境因子的制约[1]。研究叶绿素a 时间分布特征及其与环境因子的关系，有助于探究环境条件下藻类生物量变化，揭示叶绿素a 对环境因子的响应机制，对管理与评价南湾湖具有实践应用意义。本文通过分析南湾湖水体叶绿素a 的时间变化特征及其影响因素，以期为南湾湖蓝藻水华预警提供科学依据。

1 采样与分析方法

1.1 研究区概况

研究区位于河南省信阳市南湾湖风景区，属亚热带向暖温带过渡地区，四季分明，年平均气温为16.6℃。南湾湖周边为“信阳毛尖”种植区，也是“环南湾湖＋百里茶廊、万顷茶海”的国家全域旅游示范区。

1.2 数据采集及处理

在南湾湖饮用水源地取水口对南湾湖水质进行在线监测，监测指标包括叶绿素a、水温、pH、溶解氧（DO）、高锰酸盐指数（CODMn）、化学需氧量（COD）、透明度（SD）、氨氮（NH3）、总氮（TN）、总磷（TP）等，采集每日监测数据，取每月均值。采用Pearson相关性分析对南湾湖区叶绿素a 与环境因子关系进行分析，运用SPSS 22.0进行统计分析，运用Origin 进行绘图。

2 结果分析

2.1 南湾湖叶绿素a的周年变化特征

南湾湖2020 年叶绿素a 浓度全年变化范围在2～17 μg/L（表1），随季节变化明显。叶绿素a 含量不同季度表现为第一、二、四季度偏低，第三季度明显增高；第三季度的8月至9月叶绿素a 浓度最高，为藻类生长活跃期，与相关研究结果一致[2]。南湾湖叶绿素a 最高值达17 μg/L，虽低于藻类水华警觉值，但需对蓝藻水华暴发风险警戒。

表1 南湾湖水体叶绿素a及水质变化

2.2 环境因子对南湾湖叶绿素a的影响

南湾湖水体温度为4～31.3℃，其中8月温度最高（表1）。相关分析表明，南湾湖叶绿素a 与水温呈显著正相关（p＜0.05）（表2），水温通过影响水体中浮游植物的光合作用和呼吸代谢来促进浮游植物的生长[3]，信阳市每年在7—9月达到最高气温，随着南湾湖水温升高及适宜的光照，藻类开始加快繁殖，叶绿素a 浓度升高。

表2 南湾湖叶绿素a与环境因子相关分析

本结论表明叶绿素a 与pH、总磷、高锰酸盐指数、化学需氧量呈显著正相关（p＜0.05），与相关研究结果吻合[4]。水体pH 主要受CO2含量影响，藻类光合作用可快速减少CO2，使pH 升高[5]。总磷是影响浮游植物生物量变化的主要因子[6]，总磷升高，叶绿素a 浓度升高。高锰酸盐指数与叶绿素a 存在着较强的线性相关关系，其随叶绿素a 含量升高而升高[7]，高锰酸盐指数、化学需氧量是叶绿素a 的被动因子。

总磷对叶绿素a 影响显著，其可能是影响藻类生长的主要因子。

从图1看出，7～9月随着温度的增加，水体总磷、化学需氧量、高锰酸盐指数高于其他月份，水体叶绿素a 含量明显增加。因此主要从水体总磷、化学需氧量、高锰酸盐指数等水质指标方面进行控制，可有效抑制南湾湖藻类生长，降低叶绿素a 浓度。

图1 南湾湖叶绿素a与环境因子冗余分析

2.3 叶绿素a峰值期成因分析

南湾湖水体营养状态评分显示，秋季（7～9月）达到轻度污染，主要原因是随雨季来临，湖上游的茶田、林地中肥料与茶叶枯草等在降雨后，随雨水径流冲入水库，导致大量的磷等营养盐汇入南湾湖，总磷浓度升高。夏季之前南湾湖水位相对较低，湖边浅滩生长杂草，经大水冲刷淹没或漂浮水面后腐烂，导致湖区化学需氧量、高锰酸盐指数等指标升高。南湾湖上游的7条入库支流，水质不能稳定达标，在入湖支流的部分河段也偶有发现蓝藻滋生的迹象，此类支流汇入对湖区化学需氧量、高锰酸盐指数、总磷浓度也造成影响。

南湾湖第三季度是秋季高温期，水温、气温都较高，高温天气席卷，南湾湖水温持续在25℃以上，是微囊藻最适生长温度，为湖区“蓝藻暴发”创造了高温、静风、强日照的有利条件，加之水体流动性差、局部磷营养盐丰富，致使叶绿素a 浓度持续升高，蓝藻暴发风险升高。因此，面源污染影响、湖边植物、水温及天气影响、入库支流水质不稳定等因素均对叶绿素a 浓度升高造成影响。

3 结论

南湾湖叶绿素a 浓度值存在明显的四季变化，年均变化范围在2～17 μg/L，在第三季度升高趋势明显，蓝藻暴发风险升高。南湾湖叶绿素a 与水温呈极显著正相关，与pH、总磷、化学需氧量、高锰酸盐指数呈显著正相关。叶绿素a 主要受水体总磷、化学需氧量、高锰酸盐指数等因素的影响，控制湖区周边种植区农业面源污染，及时清理湖边浅滩生长的杂草，保障入库支流水质稳定达标，对于有效减少叶绿素a 具有重要作用。