南灣湖葉綠素a時間變化特征研究

扈茹靜，錢祝勝

（1.周口市環境科技信息服務中心，河南 周口 466000；2.普利資環境科技有限公司，江蘇 蘇州 215000）

葉綠素a（Chla）是藻類現存量的主要指標，也是水體理化性質和生物指標的綜合體現，其含量受環境因子的制約[1]。研究葉綠素a 時間分布特征及其與環境因子的關系，有助于探究環境條件下藻類生物量變化，揭示葉綠素a 對環境因子的響應機制，對管理與評價南灣湖具有實踐應用意義。本文通過分析南灣湖水體葉綠素a 的時間變化特征及其影響因素，以期為南灣湖藍藻水華預警提供科學依據。

1 采樣與分析方法

1.1 研究區概況

研究區位于河南省信陽市南灣湖風景區，屬亞熱帶向暖溫帶過渡地區，四季分明，年平均氣溫為16.6℃。南灣湖周邊為“信陽毛尖”種植區，也是“環南灣湖＋百里茶廊、萬頃茶海”的國家全域旅游示范區。

1.2 數據采集及處理

在南灣湖飲用水源地取水口對南灣湖水質進行在線監測，監測指標包括葉綠素a、水溫、pH、溶解氧（DO）、高錳酸鹽指數（CODMn）、化學需氧量（COD）、透明度（SD）、氨氮（NH3）、總氮（TN）、總磷（TP）等，采集每日監測數據，取每月均值。采用Pearson相關性分析對南灣湖區葉綠素a 與環境因子關系進行分析，運用SPSS 22.0進行統計分析，運用Origin 進行繪圖。

2 結果分析

2.1 南灣湖葉綠素a的周年變化特征

南灣湖2020 年葉綠素a 濃度全年變化范圍在2～17 μg/L（表1），隨季節變化明顯。葉綠素a 含量不同季度表現為第一、二、四季度偏低，第三季度明顯增高；第三季度的8月至9月葉綠素a 濃度最高，為藻類生長活躍期，與相關研究結果一致[2]。南灣湖葉綠素a 最高值達17 μg/L，雖低于藻類水華警覺值，但需對藍藻水華暴發風險警戒。

表1 南灣湖水體葉綠素a及水質變化

2.2 環境因子對南灣湖葉綠素a的影響

南灣湖水體溫度為4～31.3℃，其中8月溫度最高（表1）。相關分析表明，南灣湖葉綠素a 與水溫呈顯著正相關（p＜0.05）（表2），水溫通過影響水體中浮游植物的光合作用和呼吸代謝來促進浮游植物的生長[3]，信陽市每年在7—9月達到最高氣溫，隨著南灣湖水溫升高及適宜的光照，藻類開始加快繁殖，葉綠素a 濃度升高。

表2 南灣湖葉綠素a與環境因子相關分析

本結論表明葉綠素a 與pH、總磷、高錳酸鹽指數、化學需氧量呈顯著正相關（p＜0.05），與相關研究結果吻合[4]。水體pH 主要受CO2含量影響，藻類光合作用可快速減少CO2，使pH 升高[5]。總磷是影響浮游植物生物量變化的主要因子[6]，總磷升高，葉綠素a 濃度升高。高錳酸鹽指數與葉綠素a 存在著較強的線性相關關系，其隨葉綠素a 含量升高而升高[7]，高錳酸鹽指數、化學需氧量是葉綠素a 的被動因子。

總磷對葉綠素a 影響顯著，其可能是影響藻類生長的主要因子。

從圖1看出，7～9月隨著溫度的增加，水體總磷、化學需氧量、高錳酸鹽指數高于其他月份，水體葉綠素a 含量明顯增加。因此主要從水體總磷、化學需氧量、高錳酸鹽指數等水質指標方面進行控制，可有效抑制南灣湖藻類生長，降低葉綠素a 濃度。

圖1 南灣湖葉綠素a與環境因子冗余分析

2.3 葉綠素a峰值期成因分析

南灣湖水體營養狀態評分顯示，秋季（7～9月）達到輕度污染，主要原因是隨雨季來臨，湖上游的茶田、林地中肥料與茶葉枯草等在降雨后，隨雨水徑流沖入水庫，導致大量的磷等營養鹽匯入南灣湖，總磷濃度升高。夏季之前南灣湖水位相對較低，湖邊淺灘生長雜草，經大水沖刷淹沒或漂浮水面后腐爛，導致湖區化學需氧量、高錳酸鹽指數等指標升高。南灣湖上游的7條入庫支流，水質不能穩定達標，在入湖支流的部分河段也偶有發現藍藻滋生的跡象，此類支流匯入對湖區化學需氧量、高錳酸鹽指數、總磷濃度也造成影響。

南灣湖第三季度是秋季高溫期，水溫、氣溫都較高，高溫天氣席卷，南灣湖水溫持續在25℃以上，是微囊藻最適生長溫度，為湖區“藍藻暴發”創造了高溫、靜風、強日照的有利條件，加之水體流動性差、局部磷營養鹽豐富，致使葉綠素a 濃度持續升高，藍藻暴發風險升高。因此，面源污染影響、湖邊植物、水溫及天氣影響、入庫支流水質不穩定等因素均對葉綠素a 濃度升高造成影響。

3 結論

南灣湖葉綠素a 濃度值存在明顯的四季變化，年均變化范圍在2～17 μg/L，在第三季度升高趨勢明顯，藍藻暴發風險升高。南灣湖葉綠素a 與水溫呈極顯著正相關，與pH、總磷、化學需氧量、高錳酸鹽指數呈顯著正相關。葉綠素a 主要受水體總磷、化學需氧量、高錳酸鹽指數等因素的影響，控制湖區周邊種植區農業面源污染，及時清理湖邊淺灘生長的雜草，保障入庫支流水質穩定達標，對于有效減少葉綠素a 具有重要作用。