河流型水庫蓄水前水質(zhì)、浮游植物群落結(jié)構(gòu)與季節(jié)變化
——以西江老口水利樞紐為例

韋進進，白 添，陳家寶

（南寧市環(huán)境保護監(jiān)測站，廣西南寧530012）

河流型水庫蓄水前水質(zhì)、浮游植物群落結(jié)構(gòu)與季節(jié)變化
——以西江老口水利樞紐為例

韋進進，白 添，陳家寶

（南寧市環(huán)境保護監(jiān)測站，廣西南寧530012）

于2013年10月—2014年7月對廣西西江老口水利樞紐建成前老口斷面進行了4次采樣調(diào)查。結(jié)果表明：老口斷面水質(zhì)達到GB3838－2002Ⅱ類標準；水體中共檢出浮游植物56種，浮游植物細胞密度范圍在3.56×105～1.75×106個／L，呈現(xiàn)夏秋高、冬春較低的季節(jié)性變化特點；在細胞豐度組成上呈現(xiàn)由藍藻型向硅藻－隱藻－綠藻混合型轉(zhuǎn)變的趨勢；老口斷面營養(yǎng)鹽、葉綠素和浮游植物細胞密度水平較低，未具備浮游植物大量繁殖的營養(yǎng)條件；浮游植物群落結(jié)構(gòu)及密度變化受到水溫、總磷、總氮及氮磷比的影響。

河流型水庫；水質(zhì)監(jiān)測；浮游植物；群落結(jié)構(gòu)；季節(jié)變化

廣西西江老口航運樞紐工程 （以下簡稱老口樞紐工程）是南寧市迄今為止投資最大的水利工程，是加快建設(shè)西江億噸黃金水道戰(zhàn)略的重大項目。它位于郁江河段左江與右江匯合口下游約5.1km處，是郁江干流第七個梯級，是集航運、防洪、發(fā)電，兼顧改善南寧市水環(huán)境功能為一身的綜合性水利樞紐工程。它建成后將是位于北回歸線以南典型的亞熱帶地區(qū)河流型水庫。

眾所周知，河流建壩后水庫按照社會經(jīng)濟效益原則和既定的調(diào)度方案實施調(diào)度，改變了原有河流的周期性水文過程，使水文過程趨于均一化，也改變了自然水文情勢的年內(nèi)豐枯周期變化規(guī)律，影響了水體的生態(tài)過程。因此本文在老口水利樞紐建成前，通過探尋其河流水質(zhì)狀況、浮游植物群落結(jié)構(gòu)與季節(jié)變化的動態(tài)特征，為西江河流型水庫及類似水庫的開發(fā)及富營養(yǎng)化控制，水生態(tài)環(huán)境保護、管理與改善提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與理論參考。

1 材料與方法

1.1 采樣時間和采樣點設(shè)置

于2013年10月（秋）和2014年1月（冬）、4月 （春）、7月 （夏）對西江老口段進行了4次采樣調(diào)查，在老口斷面中設(shè)置1個采樣點。

1.2 樣品采集、處理和分析

常規(guī)理化監(jiān)測項目：水溫、pH值、高錳酸鹽指數(shù)、總氮、氨氮、硝酸鹽氮、總磷、正磷酸鹽、葉綠素a。水溫、pH值采用YSI pH100型便攜式pH計現(xiàn)場測定，其余項目采集后6h內(nèi)在實驗室測定。理化和葉綠素a按照 《水和廢水監(jiān)測分析方法》（第四版）［1］進行。

浮游植物定量樣品從表層0.5m處采集1L水樣，現(xiàn)場用魯哥氏液固定，帶回實驗室靜置沉淀后濃縮計數(shù)；浮游藻類種類鑒定參考 《浙江省主要常見淡水藻類圖集 （飲用水水源）》［2］和 《福建省大中型水庫常見淡水藻類圖集》［3］，藻類計數(shù)按照《水和廢水監(jiān)測分析方法》（第四版）［1］進行。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Excel分析，顯著性差異分析采用spss10.0的pearson分析方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 理化指標及營養(yǎng)鹽指標

對照《GB3838－2002地表水環(huán)境質(zhì)量標準》相應(yīng)指標，調(diào)查期間老口斷面水體達到Ⅱ類水標準，水質(zhì)狀況良好 （表1）。

從具體指標來看，老口斷面水體中水溫、高錳酸鹽指數(shù)均呈現(xiàn)明顯的季節(jié)性變化，水溫與高錳酸鹽指數(shù)冬春低、夏秋高。pH值變化不大，在中性偏堿的范圍內(nèi)波動?？偟獫舛纫恢北３衷谳^高水平，均＞1.0mg／L；可溶性無機氮占總氮比例很高，占66.6%～93.1%。硝酸鹽氮濃度也保持在較高水平，并呈現(xiàn)出與總氮濃度同增同降的趨勢?？偭?、正磷酸鹽濃度均較低，分別在0.04～0.08mg／L和0.03～0.06mg／L范圍。

表1 老口斷面營養(yǎng)鹽及葉綠素指標匯總

正磷酸鹽占總磷的比例為60.0%～80.0%。這表明老口斷面水體中總氮與總磷含量的構(gòu)成形式相同，都是可溶性無機形態(tài)并分別以硝酸鹽氮、正磷酸鹽形式存在。同時，水體的氮磷比為23∶1～41∶1，均超過適合藻類繁殖的氮磷比值范圍 （10～ 17∶1）［5］。此外，老口斷面水體中的葉綠素濃度很低，在0.8～2.7 mg／m3波動并未超過貧營養(yǎng)水體4mg／m3的葉綠素含量水平［6］。這表明，調(diào)查期間老口斷面水體水質(zhì)狀況良好，未具備浮游植物大量繁殖的營養(yǎng)條件。

從季節(jié)變化看 （圖1），總磷、總氮、葉綠素均存在較為明顯的季節(jié)變化，均呈 “V”型，但各自特點不同?？偟獫舛茸钚≈党霈F(xiàn)在4月（春季），其余月份總氮維持在較高水平，呈現(xiàn)春季低、秋冬夏季較高的變化；總磷濃度在0.04～0.08mg／L波動，于時間上其濃度的絕對值變化不大。葉綠素最小值出現(xiàn)在1月 （冬季），7月 （夏季）濃度達到最大，即冬季低、春夏秋季較高。

從相關(guān)性來看，總磷與總氮呈正相關(guān)，表明老口斷面水體中氮磷的來源具有同源性。葉綠素與總氮不相關(guān)，與總磷呈正相關(guān)這表明總氮、總磷對葉綠素濃度影響不同，即葉綠素濃度受到了總磷的影響，而與總氮關(guān)系不大。

表2 老口斷面水體生物指標、理化指標相關(guān)性分析

2.2 浮游植物群落特征

2.2.1 浮游植物群落結(jié)構(gòu)與組成

表3列出了老口斷面水體浮游植物種類組成，2013—2014年4次的調(diào)查中共檢出56種浮游植物，其中硅藻的種類最多，其次為綠藻和藍藻。就種類而言，10月（秋季）種類最少，為11種；1月 （冬季）種類最多，為18種。就藻類組成而言，硅藻和隱藻的組成相對較為穩(wěn)定，藍藻和綠藻的種類變化較大。硅藻門中檢測到的種類最多，其中小環(huán)藻和舟形藻常年可見，其次是直鏈藻，雖然這些種在數(shù)量上無絕對優(yōu)勢，但硅藻門在浮游植物數(shù)量中占有明顯優(yōu)勢，尤其是在春夏季。藍藻和綠藻門分別檢出平裂藻、棒條藻、魚腥藻、束絲藻、鞘絲藻、色球藻、柵藻、新月藻、空球藻、鼓藻、纖維藻、小球藻、針絲藻，雖然種類較多，但是數(shù)量變化大且非常年可見。此外，隱藻門以隱藻為常見藻，甲藻門以裸甲藻為常見藻，裸藻門以裸藻和囊裸藻為常見藻。

表3 老口斷面水體浮游植物種類組成

2.2.2 浮游植物密度

從圖2可以看出，調(diào)查期間老口斷面水體中浮游植物細胞密度變化較大，呈現(xiàn)明顯的 “V”字形。2013年10月（秋季）和2014年7月（夏季）出現(xiàn)密度較高值，分別為1.75×106cells／L、1.60×106cells／L；最低值在2014年4月（春季），為3.56×105cells／L，即呈現(xiàn)了夏秋高、冬春較低的季節(jié)變化特點。

研究表明，貧營養(yǎng)水體中的葉綠素含量一般不超過4mg／m3，此時浮游植物的生長主要受營養(yǎng)鹽的限制［6］。值得注意的是，2013年10月（秋季）的總磷略有上升，同時氮／磷比為23∶1，比其他三個時段更接近藻類適宜生長的氮磷比范圍 （10～17∶1）［5］，這表明總磷濃度及氮磷比的增加可能是導(dǎo)致2013年10月（秋季）出現(xiàn)藻類密度最大值的主要原因之一。

從圖3可以看出，老口斷面水體中藍藻、硅藻、綠藻、隱藻為常見藻。從不同時期的浮游植物密度看，藍藻除了在2013年10月（秋季）占絕對優(yōu)勢之外，之后的三個時期藍藻密度比例下降明顯。與此同時，硅藻、隱藻、綠藻藻類密度比例不斷增加，并占明顯優(yōu)勢。即在浮游植物細胞豐度組成上老口斷面水體藻類特征由藍藻型向硅藻－隱藻－綠藻混合型轉(zhuǎn)變。

2.2.3 浮游植物優(yōu)勢種

2013年和2014年的4次調(diào)查中老口斷面水體中主要優(yōu)勢種有藍藻門的平裂藻、棒條藻，綠藻門的柵藻、空球藻和小球藻，隱藻門的隱藻，硅藻門的直鏈藻和小環(huán)藻。其中隱藻、直鏈藻、小球藻、小環(huán)藻不僅具有較高的優(yōu)勢度，并且在春夏季顯現(xiàn)的優(yōu)勢更為明顯。

2.3 理化指標及葉綠素對浮游植物的影響

老口斷面的水溫與浮游植物密度呈正相關(guān)（表2）。隨著水溫的升高，藻類的生長速度也加快，水溫對藻類的生長起到了積極的促進作用。同時，葉綠素濃度與浮游植物密度也呈正相關(guān)，這表明葉綠素濃度的變化在一定程度上反映了水體中含有葉綠素的浮游植物密度的變化，這與被廣泛接受的 “葉綠素是間接測量浮游植物生物量的參數(shù)”的結(jié)論一致［7］。

2.4 營養(yǎng)鹽指標對浮游植物的影響

關(guān)于營養(yǎng)鹽濃度和比例對浮游植物的生長的影響已有大量的研究與報道。許多研究結(jié)果表明，藻類的代謝活動和生長速率受到營養(yǎng)鹽的濃度及其不同濃度配比的顯著影響［8，9］。老口斷面水體中浮游植物細胞密度與總磷、總氮呈正相關(guān)，與氮磷比呈負相關(guān)，這表明處于水質(zhì)良好的狀況下，老口斷面水體營養(yǎng)鹽濃度的增加會對藻類的生長起到積極的促進作用；而與氮磷比（23∶1～41∶1）呈負相關(guān)則表明了目前老口斷面水體中總磷含量水平滿足不了藻類大量生長的需求，總磷成為了藻類生長的限制因子。

3 結(jié)論

老口水利樞紐位于亞熱帶地區(qū)，其斷面水質(zhì)達到《GB3838－2002地表水環(huán)境質(zhì)量標準》Ⅱ類標準，水質(zhì)良好。其營養(yǎng)鹽、葉綠素和浮游植物細胞密度水平較低，浮游植物群落、組成及密度具有明顯的變化規(guī)律，并受到水溫、營養(yǎng)鹽等環(huán)境因子的影響。

（1）在調(diào)查期間老口斷面共檢出浮游植物56種，其中硅藻的種類最多，其次為綠藻和藍藻，并且硅藻和隱藻的組成相對較為穩(wěn)定，藍藻和綠藻的種類變化較大。檢出主要優(yōu)勢種有藍藻門的平裂藻、棒條藻，綠藻門的柵藻、空球藻和小球藻，隱藻門的隱藻，硅藻門的直鏈藻和小環(huán)藻。其中隱藻、直鏈藻、小球藻、小環(huán)藻不僅優(yōu)勢度較高，并在春夏季的優(yōu)勢更為明顯。

（2）老口斷面水體中浮游植物細胞密度水平較低，但變化較大，呈現(xiàn)夏秋高、冬春較低的季節(jié)性變化特點。在細胞豐度組成上呈現(xiàn)由藍藻型向硅藻－隱藻－綠藻混合型轉(zhuǎn)變的趨勢。

（3）老口斷面水體營養(yǎng)鹽、葉綠素和浮游植物細胞密度水平較低，具備浮游植物大量繁殖的營養(yǎng)條件。同時水溫、總磷、總氮對其藻類的生長起到了積極的促進作用。但需要注意的是，低磷含量及高氮磷比表明了總磷是當(dāng)前老口斷面水體中藻類生長的限制因子，因此為確保水質(zhì)優(yōu)良，在老口樞紐建成后需加強對上游來水及兩岸磷源輸入的控制。

［1］國家環(huán)境保護總局.水和廢水監(jiān)測分析方法：第四版 ［M］.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

［2］陳茜.浙江省主要常見淡水藻類圖集 （飲用水水源） ［M］.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2010.

［3］鄭洪萍.福建省大中型水庫常見淡水藻類圖集 ［M］.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2012.

［4］GB 3838-2002地表水環(huán)境質(zhì)量標準［S］.

［5］顧崗.太湖藍藻暴發(fā)原因及其控制措施 ［J］.上海環(huán)境科學(xué)，1996，15（12）：10－11.

［6］Reynolds C S.The ecology of phytoplankton Cambridge［D］. Cambridge University Press，2006：535.

［7］Calijur MC，Santos AC.Temporal changes in the phytoplankton community structure in a tropical and eutrophic reservoir（Barra Bonita，S P－Brazil）［J］.Plankt on Res.，2001（24）：617－634.

［8］Schluter L.The influence of nutrient addition on growth rates of phytoplankton groups，and microzooplankton grazing rates in a mesocosm experiment［J］.Journal of Experimental Marine Biology and Ecology，1998（228）：53－71.

［9］Hodgkiss IJ，Lu SH.The effects of nutrients and their rations on phytoplankton abundance in Junk Bay，HongKong［J］.Hydrobiologia，2004（512）：215－229.

Seasonal Variations of W ater Quality and Phytop lankton Community in Riverine Reservoir before W ater Storing－A Case Study of Laokou W ater Conservancy Project in Xijiang River，Guangxi

WEIJin－jin，BAITian，CHEN Jia－bao
（Nanning Environmental Monitoring Station，Nanning Guangxi530012，China）

Four times of sampling and investigating in Laokou section of Xijiang River were conducted to study the seasonal variations ofwater quality and phytoplankton community from October of 2013 to July of 2014.The results showed that the water quality of Laokou section achievedⅡclass of“Environmental quality standards for surface water”（GB3838－2002）.And 56 species of phytoplankton were identified by microscope.The phytoplankton density ranged from 3.563.56×105to 1.75×106cells／L.The seasonal variationswere high in summer and autumn，low in winter and spring.The characteristics of phytoplankton cell density in dominant species have been changing from Cyanophyta to Bacillariophyta to Cryptophyta to Chlorophyta.The nutrients，Chlorophyll and phytoplankton cell density were low in Laokou section，which was not suitable for phytoplanktonmass－production.The changes of phytoplankton community and density were affected by water temperature，TP，TN，and the ratio of TN and TP.

riverine reservoir；watermonitoring；phytoplankton；community structure；seasonal variations

X52

：A

：1673－9655（2015）06－0008－05

2015－05－07

韋進進 （1980－），女，廣西柳州人，碩士，高級工程師，長期從事環(huán)境監(jiān)測與環(huán)境污染分析與評價工作。