長壽湖水華成因的初步研究

車建成

（重慶市長壽區環境監測站，重慶 401220）

長壽湖是1958年在龍溪河（長江三峽庫區一支流）下游長壽段獅子灘處截流形成的水庫。五十多年來水質一直受主流上游水污染危害，特別在1990年至2003年期間受湖區自身分散承包網箱網欄肥水養殖污染影響，來自上游的污染帶入湖后被肥水養殖污染所掩蓋。自2004年全面拆除湖區網箱網欄，恢復生態養殖，讓長壽湖休養生息后，湖水逐年有所改善。然而來自上游歷史形成的污染帶在主流又逐年顯露出來，冬末春初，湖區“水華”褐色帶（潮）現象程度逐年加重，范圍距離擴大拉長，一度被誤認為是肥水養殖復出，引起局地恐慌。為此，著手研究和解決長壽湖水華現象的問題，不僅關乎長壽地區社會穩定和經濟健康發展，更直接關乎三峽庫區水安全。

1 材料與方法

1.1 研究區域與采樣點布設

本次研究區域主要為長壽湖水華現象頻發嚴重的主流及壩區大面積水域。為了較準確地反映長壽湖浮游藻類植物的多樣性與環境狀況，在調查的3、4月，自上而下設置8個采樣點。1個為湖主流上游庫外墊江龍灘斷面點。湖區7個，主流自上而下4個點分別為安樂渡、樂溫車渡、高峰島、快樂島；匯合壩區3個點分別為三臺、關家河、云集碼頭。并對各斷面的部分理化指標進行了測定。測定結果見表1。

表1 長壽湖“水華”期水環境指標（2010年3、4月）

1.2 樣本野外采集方法

定性樣品的采集采用25＃浮游生物網在水面和0.5m深的水層之內，以每秒20～30cm的速度作“∞”形循回緩慢拖拽約3～5min。采集的樣品加入魯哥氏液固定，并做好各項記錄。

定量樣品采集1 000mL水樣，用25＃浮游生物網過濾，再用魯哥氏液固定，作好記錄。

1.3 定量分析及種類鑒定［1］

浮游藻類個體數量（藻類種群密度）的計算：將野外濃縮的定量材料，先靜置24～48h后，再濃縮為30mL，充分搖勻后，用定量吸管取0.1mL注入計數框內，在顯微鏡下計數。每個樣品按同一方法計數3片，取其平均值。按以下公式計算：

式中：n為計數所得個體數；

V1為濃縮樣體積（mL）；

V2為計數體積（mL）；

V3為采樣量（L）。

將各樣點的定性樣品在顯微鏡下進行觀察，鑒定到種（極少數未鑒定到種）。硅藻種類多的材料用強酸處理后再進行鑒定。

僅對快樂島點一處水中浮游動物作了定性研究、攝像、成圖譜保存。

2 結果與討論

2.1 浮游藻類植物的區系組成及特點

經初步鑒定，長壽湖在3、4月的主要浮游藻類植物有6個門類、25科、50屬、129種（含變種和變型），見表2。

表2 長壽湖浮游藻類植物區系組成（2010年3、4月）

3月11日采樣時，整個湖水呈褐色，優勢種為一種角甲藻、顆粒直鏈藻和顆粒直鏈藻最窄變種以及大量的浮游動物。4月1日采樣時，整個湖水比前一次有變化。除上游3個點自上而下褐色變淺淡外，其余5個點的水體接近正常，湖中7個采樣點浮游藻類植物種類的分布幾乎沒有區別，但種群密度有差異。而龍溪河上游即墊江龍灘處水顏色仍與長壽湖3月的湖水顏色一致，呈深褐色。

2.2 浮游藻類植物的種群密度

由于采樣時受不同氣溫、水溫、透明度、pH及水體中營養物的影響，浮游藻類植物的種群數量存在差異。接近大壩區的高峰、三臺、關家河、快樂島、云集碼頭5個點浮游藻類的種群密度相差不大。主流上游安樂渡、樂溫車渡2個點浮游藻類的種群密度較高，自上而下依次降低，均高于下游各點。見表3。

表3 長壽湖浮游藻類種群密度統計（2010年4月1日） 單位：個·L－1

表3為硅藻、甲藻、裸藻和綠藻4個門的種群密度。藍藻和隱藻門的藻類種類較少，故未計算其種群密度。

2.3 浮游動物種類

本次調查取快樂島處水體定性鑒定出浮游動物共19種。

2.4 浮游藻類植物與水環境評價

本次調查研究中分別采用指示藻類、物種多樣性指數來評價各樣點的水質狀況。

2.4.1 利用指示藻類［2］進行水環境評價

長壽湖各采樣點有各種水體中極常出現的浮游指示藻類54種（不包括常出現、出現、偶出現的種類）。其中，極常出現在多污帶水體（P）中的指示藻類1種，占指示藻類總數的1.850%。極常出現于α－中污帶水體（α）中的指示藻類7種，占指示藻類總數的12.963%。極常出現于β－中污染水體（β）中的指示藻類最多，為30種，占指示藻類總數的55.555%。在微污帶水體（ο）中極常出現的種類為2種，占指示藻類總數的3.704%。另外，既可指示α又可指示β水體的藻類（αβ）12種，占指示藻類總數的22.222%，既可指示（β）水體又可指示（ο）水體的藻類（βο）2種，占指示藻類總數的3.704%。

研究2次長壽湖各采樣點指示藻類植物及其分布表明，整個湖水無極常出現在清水帶（κ）的指示藻類，說明此湖無清潔水體，指示多污帶水體（ρ）僅出現在上游境外墊江龍灘斷面。而指示β－中污帶水體（β）中的指示藻類種類最多，所占比例最大（55.555%），其次是（αβ）的藻類種類占22.222%。通過污水物系統評價水質的污染程度說明2010年3、4月長壽湖的水質為β－中污水質，但有明顯向α－中污水質轉變的傾向，這應引起高度重視。

2.4.2 物種多樣性指數評價［3］

本調研初步采用Shannon－Wiener多樣性指數，其計算是根據不同群落中藻類物種數和每一個物種的不同個體群來計算不同采樣點的指數值。這不但可以了解不同采樣點物種間個體的差異和群落結構的組成及物種的分布格局，還可反映水體的水質狀況。當D值＞3時，水清潔；2～3為輕度污染；1～2為中度污染；0～1為重度污染。

計算公式為：

式中：s為采樣點中藻類的種類數；

Ni為采樣點第i種藻類個體數；

N為采樣點中藻類總個體數。

表4 長壽湖各采樣點Shannon－Witner物種多樣性指數值（2010年3、4月）

從表4可見，下游壩區5個采樣點D值的差值很小，在0.187～0.003之間，說明這5個點物種間個體差異和群落結構的組成及物種的分布格局穩定，共同物種多，水質狀況差異也不大，而樂溫車渡以上3個點的D值與下游5個點D值差異明顯，龍灘處D值最低，水質不容樂觀。

從3、4月8個采樣點的D值來看，在1～2之間，反映出水質為中度污染。這與前面所述利用指示藻類評價水質是一致的。

2.5 水華成因分析

2.5.1 水華期主流各斷面水質指標狀況與浮游藻類種群密度呈正相關。

近些年，據湖區群眾反映和實際調查，長壽湖水華多發生在每年冬末至次年春初的水溫、氣溫較低（8～15℃）的枯水期。一般是先從龍溪河上游水體污染呈褐色帶順流而下進入湖庫區，在庫尾露頭，隨主游下推和蓄水發電水位下降下拉的共同作用，污染帶逐日擴大拉長，直至進入壩區，四周擴散后形成褐色潮“水華”，并隨發電外泄出壩，污染帶快速流入長壽城飲水源保護區取水處。

對比表1和表3可見，水華調查期，長壽湖主流自上而下龍灘點、安樂渡、樂溫車渡、高峰島、快樂島的CODcr、TN、TP、高錳酸鹽指數、溶解氧等指標和浮游藻類種群密度呈正相關。

2.5.2 主流各點水質與浮游生物密度成上重下輕趨勢

比較表1和表3，前5個點均出現上游明顯高于下游的現象，這不僅說明近些年展露的長壽湖水華問題，其水質分析和實際觀測是一致的，更說明主要由上游水污染物大量輸入造成。長壽湖水華實質是枯水期水體中浮游藻類的優勢種為一種多甲藻和大量的浮游動物及其卵塊。不同年、不同水溫和不同氣溫時，水華的程度和范圍有所不同。水華程度愈重，水體透明度愈低，葉綠素a愈高。水華現象又隨著氣溫上升和上游春雨汛期的到來而一年一度周期性消失。

3 結論

（1）長壽湖水近年來冬末春初（枯水期）大面積“水華”褐色帶（潮）現象實質是湖水為中污染趨向重污染，并伴隨出現大量浮游生物繁殖。

（2）長壽湖水華成因主要為來自上游大量污染物輸入，推移擴散，使主流和壩區富營養化加重，導致在最適水溫和氣溫時浮游生物（浮游藻類和大量的浮游動物及其卵塊）大量繁殖的結果。相關分析表明，主流各點水質與浮游藻類呈正相關，且成明顯的上重（多）下輕（少）趨勢。

（3）長壽湖養殖污染整治后的休養生息期污染反彈水華復出主要是由區境外上游大量污染物輸入所致。

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

［2］林碧琴，謝淑琦.水生藻類與水體污染監測［M］.沈陽：遼寧大學出版社，1988：1－5.

［3］尹大強.環境生物學［M］.北京：北京高等教育出版社，2005：35－60.