忠县白石水库春季浮游藻类群落特征研究及水质评价

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  摘要:为研究忠县白石水库春季浮游藻类群落特征及其主要影响因素,2021年春季(1~4月)在白石水库布设3个断面进行浮游藻类群落调查。通过显微镜观察,该区域共鉴定到22种浮游植物。浮游藻类密度呈库首最高,库尾其次,库心最低。白石水库水质类别为Ⅲ类,水体综合营养指数值TLI在40~50之间,总的来看,白石水库属于中营养状态。
  关键词:白石水库;浮游藻类;水质评价
  湖泊水体是人类重要的淡水资源,随着现代经济的高速发展和人口剧增,工农业污染不断注入湖泊,是湖泊水体富营养化日益严重,引起湖泊中的浮游藻类大量繁殖,水质恶化而丧失其功能。白石水库位于忠县白石镇黑石溪峡谷中部,黄金河西支白石河上,是我县城区重要的饮用水水源地,库区水质好坏直接影响忠县城区40万人口的饮水安全。白石水库每年向我县供水925万吨,是我县“水源生命线”的中枢。
  浮游藻类是湖泊生态系统的初级生产者,其种类和数量的变化直接影响到水域生态系统的结构和功能,对维护水域健康系统的健康与稳定起着重要的作用[1]。浮游藻类的种类组成、分布及优势种的演替均与水环境因子有着密切的关系,因而对水环境的变化具有良好的指示作用,但浮游藻类与环境因子之间的关系,也受到多种水文、理化环境因子或水动力学等的影响,从而在不同的水体、不同的位置都可能存在显著的差别。当饮用水源地水体营养化时,藻类的过度生长会产生很多危害[2]:首先影响制水工艺、堵塞滤池,影响出水水质;其次,有些藻类会分泌不容易被常规水处理工艺去除的藻类毒素,直接影响供水水质安全;最后藻类暴发会加重环境问题。水温是富营养环境因子中的主导因子,春季气候适宜,有利于藻类大量繁殖研究表明生物量在一定的水温范围内与水温呈线性关系[3]。因此本研究选择1~4月对白石水库浮游藻类因此研究藻类的种类、数量及时空变化规律,对于保障城市安全供水具有重要意义。
  1 材料与方法
  1.1样品采集与分析
  监测项目:水温、透明度、pH、溶解氧、氨氮、高锰酸盐指数、总磷、总氮、叶绿素a、藻类密度。
  水温、pH、溶解氧、采用多功能水质分析仪现场测定;透明度采用塞氏盘法测定;参照国家标准纳氏试剂分光光度法、碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法和钼酸铵分光光度法分别对氨氮、总氮和总磷进行测定。叶绿素a采用丙酮萃取分光光度法测定。
  浮游植物定量样品采集和鉴定:采集1L水样用于定性检测浮游植物。水样中加入15mL鲁哥氏液,用虹吸管将上清液去除,转移至30mL容量瓶中,用于定量计数。取1mL浓缩样品,在显微镜400倍下进行计数,参照《中国淡水藻志》对采集的样品进行分类、鉴定。
  1.2数据分析
  水体营养等级计算,采用综合营养状态指数法进行计算:
  式中:TLI(Σ)表示综合营养状态指数;TLI(j)代表第j 种参数的营养状态指数;Wj为第j 种参数的营养状态指数的相关权重。
  2 结果与分析
  2.1群落结构组成
  2021年1~4月对白石水库库首、库心、库尾三个典型采样点进行4次调查采样,共鉴定出藻类8门22种,其中蓝藻门4中,隐藻门1种,黄藻门2中,硅藻门6种,裸藻门2种,绿藻门4种,甲藻门1种。
  2.2 藻类密度的时空变化
  从空间分布来看,白石水库藻类密度呈首尾高,中心低,藻类数量由邊缘向中心区域递减。从时间分布来看,1~4月,除库心断面藻类密度呈连续增长趋势外,库首、库尾断面藻类密度无明显变化趋势。
  2.3 水质营养状态指数
  以透明度、高锰酸盐指数、总氮、总磷和叶绿素a 5个参数指标作为白石水库水质综合营养状态评价参数。白石水库1~4月库首、库心、库尾综合营养状态指数介于40~50之间,水体处于中营养状态。
  3 讨论
  1~4月,白石水库的优势藻类均为蓝藻。韩博平[4]开展的浮游植物群落及富营养化调研结果表明多数水库为中-富营养状态,浮游植物种群常年以蓝藻门为优势类群。蓝藻对环境的适应能力强,在温暖和有机物含量较高的水体中较多,通常是富营养化水体的优势种类,在高温季节大量繁殖,形成肉眼可见的“水华”。形成水华的蓝藻主要有:微囊藻、鱼腥藻、色球藻、颤藻等十多个属,其中微囊藻是富营养化代表属[5]。研究表明,在营养条件具备的情况下,气象条件是蓝藻漂浮和聚集产生的关键因素。研究普遍认为,蓝藻暴发的最适水温为24~30℃。我们在定量研究过程中发现,4月蓝藻门念珠藻属较1~3月出现频次大幅增加,整体数量增多。另外,降雨量和雨日数偏少,日照时数偏多,均有利于蓝藻暴发。研究发现,硅藻、金藻、黄藻最适水温为14~18℃[6],我们的研究发现2月黄藻类黄丝藻属数量较多。
  水体的营养水平程度与浮游藻类的种类、数量密切相关。N、P是制约水域营养程度的因子。一般认为,藻类与水草组织中所含氮磷的比以原子计是16N:1P,理论上若氮磷比小于该值氮将限制藻类的增长,反之则认为磷是藻类增长的限制因素[7]。水体中总氮总磷比(TN ∶TP) 会显著影响着浮游植物的种群组成。在对世界上17个湖泊的研究表明[8],当水体中 TN:TP小于29 时,形成水华的蓝藻就会成为湖泊中的优势藻类。我县白石水库的TN:TP在13-17之间,蓝藻为水库的优势藻类,氮元素浓度是限制藻类增长的因素之一。
  4.结论
  我县白石水库鉴定出的藻类有8门22种,优势藻类为蓝藻。藻类密度呈首尾高,中心低,藻类数量由边缘向中心区域递减。1~4月,库心断面藻类密度呈连续增长趋势,库首、库尾藻类密度无明显变化。白石水库水质类别为Ⅲ类,水体综合营养指数值TLI在40~50之间,整体营养状态属于中营养。
  参考文献
  [1] 汪星, 刘录三, 李黎, 等. 镜泊湖浮游藻类组成及其与环境因子的相关分析[J]. 中国环境科学, 2015,35(11):3403-3413.
  [2] 张磊. 三峡水库澎溪河回水区浮游生物组成及水质评价[D].重庆:西南大学, 2010.
  [3] 顾启华. 富营养化水体中藻类水华成因分析与研究[D].天津: 天津大学, 2006.
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