洪澤湖微囊藻屬演替模式及預警研究

劉偉 郝達平

摘要微囊藻屬是淡水湖泊常見的水華優勢藍藻藻種，也是洪澤湖夏秋季節常見的優勢藍藻，所引發的水華會使湖水變混濁，透明度下降；藻類腐敗產生難聞的腥臭味，釋放微囊藻毒素，影響水質安全。依據2011—2016年洪澤湖11個監測站點的監測資料，分析了洪澤湖微囊藻屬組成及時空變化規律。結果表明，洪澤湖共檢出微囊藻屬4種，其中惠氏微囊藻、銅綠微囊藻出現頻率較高且優勢度較大，種群密度在夏秋季節明顯高于冬春季節點；在空間分布上，成子湖區域、蔣壩等閘灣區域明顯高于其他區域。最后提出了洪澤湖微囊藻屬不同演替模式、不同分布規律全湖泊預警應急措施，為保障南水北調東線工程水質及飲用水安全、防控湖泊水華發生提供借鑒。

關鍵詞微囊藻；演替模式；預警；洪澤湖

中圖分類號X524文獻標識碼

A文章編號0517-6611（2017）16-0078-03

Study on the Succession Pattern and Early Warning of Microcystis in Hongze Lake

LIU Wei， HAO Daping* （Huaian Hydrographic and Water Resources Exploration Bureau of Jiangsu， Huaian， Jiangsu 223005）

AbstractMicrocystis is a common blooms of freshwater lakes， and is also a common advantage of cyanobacteria in the summer and autumn of Hongze Lake. Microcystis blooms will make the water become turbid， transparency decreased.And algae corruption will produce unpleasant stench and release microcystins which will affect water quality safety. The study analyzed the composition and time and spatial variation of Microcystis in Hongze Lake according to the monitoring data of 11 monitoring sites from 2011 to 2016.A total of 4 species of Microcystis were detected in Hongze Lake. Among them， Microcystis wesenbergii and Microcystis aeruginosa were higher frequency and had higher dominance.In the time distribution， the cell density of Microcystis was significantly higher in summer and autumn than in winter and spring.In the spatial distribution， Chengzi Lake area and Jiangba area were significantly higher than other areas.The emergency measures of the whole lake for different succession patterns and different distribution laws of Microcystis in Hongze Lake were put forward. The study can provide a reference for the protection of water quality and drinking water safety in the east route of the SouthtoNorth Water Diversion Project，and also can provide reference for the prevention and control of lake water bloom.

Key wordsMicrocystis；Succession pattern；Early warning；Hongze Lake

作者簡介劉偉 （1990—），男，江蘇盱眙人，助理工程師，從事水環境及水生態研究。*通訊作者，高級工程師，從事水資源、水環境及水生態研究。

收稿日期2017-04-12

洪澤湖是淮河流域最大的湖泊型水庫，是中國第四大淡水湖，地處蘇北平原中部西側，位于淮河中、下游結合部，是淮河河床的一個組成部分，地理位置在118°10′～118°52′ E，33°06′～33°40′ N。近年來，隨著工農業生產的發展及人口的增長，生產及生活廢污水排放量日益增加，加之圍墾、養殖、泥沙淤積等原因，洪澤湖湖區環境負荷迅速增加，污染日益加重，湖泊富營養化加劇，局部水域多次出現微囊藻集聚現象。

微囊藻屬植物團塊由許多小群體構成，群體呈球形、橢圓形或者不規則形。發生水華的微囊藻多數具有氣泡，可自由漂浮于水中或附生于水中其他基物上，根據外界環境的條件上浮或者下沉[1]。發生水華的中后期，大量聚集于水體表層的微囊藻細胞在強光及高溫環境下大量死亡腐爛，釋放出難聞氣味，同時許多藻種會分泌微囊藻毒素等有毒物質，影響水質安全[2]。微囊藻屬是洪澤湖夏秋季節的優勢藍藻藻種[3-4]，分析其在洪澤湖的種類組成及季節演替規律，對于判斷洪澤湖是否可能發生水華甚至惡性暴發，以及確保南水北調東線工程水質安全和蘇北地區供水安全、生態安全具有重要意義。

1監測點位與監測方法

1.1監測點位

洪澤湖湖域面積大，各區域水質存在差異，根據地理位置及水文、水力和湖岸、出入湖河道特性等因素，將洪澤湖分為3個區：北區（N區，即成子湖區域）、東區（E區）、西區（W區）。在北區設立韓橋、宿遷北、高湖、成子湖4個站點，東區設立西順河、淮安北、淮安西和蔣壩4個站點，西區設立宿遷南、臨淮、溧河洼3個站點，共計11個站點，站點位置見圖1。

1.2采樣監測時間及頻次

洪澤湖各個站點監測時間為2011年3月至2016年10月，每月采樣監測1次，共采樣68次。采樣時間為每月10日前后，采樣均在白天進行。

1.3監測方法

1.3.1樣品制備。

浮游藻類的采集、固定、沉淀和濃縮等均按照《水庫漁業資源調查規范》（SL167—2014）中有關浮游植物調查部分進行。具體為用有機玻璃采水器采集混合水樣1.0 L于樣品瓶中，用魯格試劑固定后，帶回實驗室。在實驗室將玻璃瓶中水樣靜置沉淀24 h后，用虹吸管抽掉上清液后轉移至50 mL量筒中靜置12～24 h后，用注射器將上清液吸出，量筒中沉淀部分留10～15 mL，搖勻后移至具塞帶刻度的比色管中備測。

1.3.2藻類計數與鑒定。

浮游藻類的監測包括藻細胞密度測定和浮游藻類種屬類別鑒定識別。藻細胞密度采用血球計數板鏡檢計數法測定，浮游藻類種屬類別鑒定識別采用鏡檢對照圖譜分類識別法。藻類分類是對藻體生活環境、顯微形態特征、超微結構、繁殖方式等分類學特征進行綜合分析，從而進行判定[5]。

2微囊屬組成及時空變化規律

2.1藻類組成

2011年3月至2016年10月，洪澤湖共檢出浮游藻類8門117屬245種（包括變種），各門藻類種屬數依次為綠藻門（Chlorophyta）52屬106種，硅藻門（Bacillariophyta）24屬56種，藍藻門（Cyanophyta）18屬35種，裸藻門（Euglenophyta）7屬30種，隱藻門（Cryptophyta）2屬3種，黃藻門（Xanthophyta）4屬4種，甲藻門（Pyrrophyta）3屬4種，金藻門（Charophyta）7屬7種。藍藻（14.3%）成為繼綠藻（43.3%）和硅藻（22.9%）之后構成洪澤湖水體的又一主要優勢藻種（圖2）。

洪澤湖檢出微囊藻屬共計4種，主要由不定微囊藻（Microcystis incerta Lemm.）、銅綠微囊藻（Microcystis aeruginosa Kütz.）、水華微囊藻[Microcystis flosaquae（Wittr.）Kirchn.]、惠氏微囊藻（Microcystis wesenbergii）等組成，占檢出藍藻的比重達到11.4%。其中惠氏微囊藻、銅綠微囊藻出現頻率較高且優勢度較大。

2.2微囊藻屬密度變化

2.2.1年季變化。

由于藍藻密度的增大主要集中在夏秋季節，根據洪澤湖藍藻細胞密度的上升規律，選取2011—2016年7—10月微囊藻屬密度均值進行對比，結果見圖3。由圖3可知，2011—2013年洪澤湖各個站點總藻細胞密度整體水平在0～591.6×104個/L，平均值的整體水平在155.6×104～296.9×104個/L，2014—2016年洪澤湖各個站點總藻細胞密度整體水平為0～975.2×104 個/L，平均值的整體水平在7.5×104～258.9×104個/L。相比2011—2013年，2014—2016年洪澤湖各個站點微囊藻屬藻細胞密度整體呈降低趨勢，這可能與調水有關。

2.2.2季節演替。從圖4可見，洪澤湖微囊藻屬呈現明顯

的季節性變化，除2015年外，其余年份的微囊藻細胞密度較大值均出現在每年夏季和秋季，冬季和春季微囊藻屬細胞密度較小。微囊藻細胞密度整體變化范圍為0～975.2×104個/L，最大值出現在2016年8月。2011—2016年7—10月微囊藻細胞密度占當年總藻細胞密度的比值分別為97.7%、88.7%、96.0%、98.5%、98.7%和99.8%，平均值達到96.6%，藻細胞密度較高的月份集中在7—10月。這一時間段洪澤湖的平均水溫達到26 ℃以上，適宜微囊藻屬生長，溫度不構成洪澤湖藻類生長的限制性因子，但在其他季節水溫較低，溫度對藻類生長的影響顯著，因而在冬春季節微囊藻的生長受到了溫度的限制。洪澤湖氮、磷濃度較大，夏秋季節的水溫條件適宜藻類的生長，因此從整體上來看洪澤湖微囊藻種群演替模式表現出種群密度在夏秋季節明顯高于冬春季節的特點。

2.3微囊藻屬空間分布

微囊藻屬集中出現在夏秋季節，洪澤湖各個監測站點中，除了臨淮、溧河洼和淮安西外，其余站點的微囊藻細胞密度較高值出現頻率均較高，且細胞密度較大。從上須來看，檢出微囊藻細胞密度較大值出現在韓橋、成子湖、淮安北和蔣壩站點，檢出密度分別為2 411×

104、2 040×104、2 565×104、2 030×104個/L。從中位數點來看，最大值出現在韓橋站點，達到1 885×104個/L，其次為淮安北、西順河、蔣壩等站點。

從空間分布來看，N區微囊藻屬細胞密度在0～2 411×

104個/L，W區微囊藻屬細胞密度在0～1 215×104個/L，E

區微囊藻屬細胞密度在

0～2 565×104個/L。其中，N區和E

區高于均值以上的月份較多，微囊藻細胞密度高于W區，微囊藻細胞密度較高值集中在N區和E區。洪澤湖微囊藻細胞密度均值區域分布情況從大到小依次為E區、N區、W區。

3洪澤湖微囊藻屬的暴發式增長預警機制

3.1預警方案

微囊藻屬是水體水華的主要常見藻屬，其暴發性的繁殖乃至水華可以引起明顯的水色變化，透明度下降，并且藻類腐敗產生難聞的腥臭味，影響水質安全，造成水體生態系統失衡。藻細胞密度是衡量水華發生與否、發生程度的最直接指標，但不同水域藻細胞個體體積、富集方式均存在較大差異，用藻細胞密度直接判斷水華尚未形成統一標準。結合目前研究所得藻細胞密度對水華風險判別的經驗值，將水華風險評估等級及參考值列舉于表1。

3.2預警措施

（1）洪澤湖水體水質在氮、磷參評的情況下所有站點基本在Ⅳ以上，水體中氮、磷含量較高，營養水平為中富營養以上。磷元素是洪澤湖藍藻生長的主要驅動因子之一[3-4]，同時氮、磷質量比也是藻類“經驗分子式”中判斷水體營養元素是否更適合藻類生長的重要指標[6]，應對洪澤湖全時段進行氮、磷營養鹽的重點監測。

（2）根據洪澤湖微囊藻屬的季節演替模式，微囊藻屬在夏秋季節成為洪澤湖水體的優勢藻屬，細胞密度較高。夏秋季節，隨著氣溫升高，發生水華的可能性將會很大程度的增加。其中7—10月為微囊藻屬集中繁殖暴發時期，在該時段應啟動強預警模式。

（3）根據監測，洪澤湖11個站點中，韓橋、成子湖、蔣壩、溧河洼等在不同程度上都出現過輕度的藍藻水華，夏秋季節藍藻細胞密度超過1 000×104個/L的頻率較高，且優勢種

群為微囊藻屬。根據預警模式，應對溧河洼、成子湖等湖灣以及三河閘—蔣壩區域進行重點監測預警。

參考文獻

[1]

胡鴻鈞，李堯英，魏印心，等.中國淡水藻類[M].上海：上海科學技術出版社，1980：61-68.

[2] 胡鴻鈞.水華藍藻生物學[M].北京：科學出版社，2011：10-15.

[3] 任穎.南水北調東線調蓄湖泊浮游藻類群落特征與環境驅動因子[D].濟南：山東大學，2016.

[4] 田昌.洪澤湖浮游植物種群結構變化的水環境驅動因子分析[D].濟南：山東大學，2015.

[5] 郝達平，鞠偉，劉偉，等.湖泊浮游藻類監測技術研究及應用[J].江蘇水利，2013（12）：40-42.

[6] 秦伯強，王小冬，湯祥明，等.太湖富營養化與藍藻水華引起的飲用水危機——原因與對策[J].地球科學進展，2007，22（9）：896-906.