于橋水庫藍(lán)藻變化及防控對(duì)策研究

孫靜 王旭丹 胡芝航

摘 要：于橋水庫是天津主要供水水源地。近年受引灤上游來水水質(zhì)影響，于橋水庫生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，自凈能力減弱， 夏季受氣溫影響，造成藍(lán)藻大量生長(zhǎng)。通過對(duì)于橋水庫的水華藻類及其產(chǎn)生的藻毒素和嗅味物質(zhì)開展研究，探明于橋水庫優(yōu)勢(shì)藻類種類、分布特點(diǎn)、發(fā)生和演替規(guī)律及危害性，分析于橋水庫魚腥藻水華快速變化和消失的原因，為防控多種共存的藍(lán)藻水華提供對(duì)策參考。

關(guān)鍵詞：藍(lán)藻；嗅味物質(zhì)；防控

于橋水庫是天津主要供水水源地。近年受引灤上游來水水質(zhì)影響，于橋水庫生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，自凈能力減弱， 夏季受氣溫影響，造成藍(lán)藻大量生長(zhǎng)。研究表明，水體暴發(fā)藍(lán)藻水華時(shí)主要的危害源自于許多水華種類可以產(chǎn)生和分泌對(duì)水生生物和人類健康造成嚴(yán)重威脅的次生代謝產(chǎn)物。這些有害次生代謝物主要包括能夠?qū)?dòng)植物產(chǎn)生毒害作用的藍(lán)藻毒素（Cyanotoxin）和引發(fā)水體異味問題。本文通過對(duì)于橋水庫的水華藻類及其產(chǎn)生的藻毒素和嗅味物質(zhì)研究，探明于橋水庫優(yōu)勢(shì)藻類種類、分布特點(diǎn)、發(fā)生和演替規(guī)律及危害性，為防控多種共存的藍(lán)藻水華提供對(duì)策參考。

一、于橋水庫水華期間藍(lán)藻的分布及生物量變化動(dòng)態(tài)

（1）采樣及藻類定種

選取從東向西的峰山南，庫心以及放水洞三個(gè)點(diǎn)（圖4-1）進(jìn)行采樣，其中放水洞分為表層，中層和底層，分別采取表面，中層（4米）和底部（8米）的水樣。采用經(jīng)典沉淀濃縮法，經(jīng)過顯微鏡鑒定計(jì)數(shù)。采樣時(shí)間從2016年7月底開始，直到2017年3月，一共18次的水樣，其中2016年水華期間的13次。通過顯微觀察并鑒定水庫藻類的種類。

于橋水庫的藻類采樣點(diǎn)

（2）于橋水庫水華期間藍(lán)藻的分布及生物量變化動(dòng)態(tài)

本次共鑒定出藻類七門的108種（見表4-1）。在種類數(shù)上，綠藻門，硅藻門和藍(lán)藻門的位于前三位，與大部分富營(yíng)養(yǎng)化湖庫的水體藻類種類分布相似。從峰山南，庫心和放水洞表層這三個(gè)樣點(diǎn)的藻類生物量百分占比基本相似，特別是在水華高峰期間的7-9月間，藍(lán)藻門的生物量占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，幾乎是99%以上。

在放水洞的表、中、底的三個(gè)分層點(diǎn)上，表層的生物量的平均值要高于中層和底層的一倍以上。大部分時(shí)間表中底三層也是藍(lán)藻門生物量占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。在水華期間的大部分時(shí)期也都是表層生物量高于中層和底層，但是在8月和9月份出現(xiàn)過中層和底層比表層的生物量高的情況，這也許是由于氣候等原因造成水動(dòng)力擾動(dòng)，使藻類重新垂直分布。

在藍(lán)藻門的生物量和數(shù)量中，微囊藻占據(jù)絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，包括各種形態(tài)種類的微囊藻。于橋水庫2016年水華期間的微囊藻各個(gè)種類的數(shù)量總和都在1億個(gè)細(xì)胞/升以上。微囊藻的細(xì)胞數(shù)量在7月份達(dá)到2億個(gè)/升左右，但是在8月份平均數(shù)量下降了一半左右，而在9月份又得到了反彈，并且最高值就是出現(xiàn)在9月14日的庫心中，達(dá)到了6.23×108個(gè)細(xì)胞/升。進(jìn)入了10月份以后，氣溫和水溫全面降低，微囊藻的數(shù)量減少了一個(gè)數(shù)量級(jí)，進(jìn)入107個(gè)（細(xì)胞/升）級(jí)別。進(jìn)入11月份的時(shí)候，再次急劇下降，其中峰山南和庫心中都已經(jīng)下降到103和104個(gè)細(xì)胞/升級(jí)別，而放水洞的微囊藻的細(xì)胞數(shù)則保持在106個(gè)細(xì)胞/升級(jí)別，并且中層比表層和底層數(shù)目要高。

藍(lán)藻中第二大類群魚腥藻包括螺旋狀藻絲的產(chǎn)土腥素的烏克蘭魚腥藻（Anabaena ucranica），還有螺旋魚腥藻，以及直線狀的浮游魚腥藻（A. planktonica）。調(diào)查期間于橋水庫各個(gè)采樣點(diǎn)的魚腥藻的月平均細(xì)胞數(shù)。從數(shù)量級(jí)別來看，調(diào)查期間的魚腥藻的數(shù)量小于微囊藻的1%，并且都是呈現(xiàn)出峰山南>庫心中>放水洞的趨勢(shì)。

二、水華期間魚腥藻和微囊藻的藻種分離及生長(zhǎng)特性分析

2016年水華期間采集的藍(lán)藻水華，除了進(jìn)行定性，定量和其它檢測(cè)之外，一部分樣品還用于藻種的分離。利用毛細(xì)管法在顯微鏡下挑取藍(lán)藻的群體和藻絲，經(jīng)過不斷清洗，最后放入含有0.5毫升MA或者CT培養(yǎng)基的24孔板中，在25℃，1500 lux的光強(qiáng)，12/12光暗周期進(jìn)行初期培養(yǎng)，經(jīng)檢測(cè)確定沒有污染以后，轉(zhuǎn)入含有5毫升的螺口培養(yǎng)試管保存，或者再放大體積用于進(jìn)一步的檢測(cè)項(xiàng)目。藍(lán)藻水華中分離出的藍(lán)藻的藻種共計(jì)18株。其中有魚腥藻、微囊藻、假魚腥藻。

2016年6月的魚腥藻水華主要是產(chǎn)土腥素的烏克蘭魚腥藻，從于橋水庫分離的烏克蘭魚腥藻（CHAB 6747），研究在10°C、15°C、20°C和28°C四個(gè)不同溫度下的生長(zhǎng)特性。通過研究表明，此魚腥藻藻種在20°C生長(zhǎng)最佳，而在28°C就生長(zhǎng)得最差，沒有競(jìng)爭(zhēng)力。這也部分解釋了為什么魚腥藻水華不能持續(xù)到盛夏高溫（水溫28°C以上）季節(jié)。

為了進(jìn)一步解釋魚腥藻水華總是被微囊藻演替的生態(tài)學(xué)機(jī)理，我們同樣選擇了于橋水庫的烏克蘭魚腥藻（CHAB 6747）和銅綠微囊藻（CHAB）進(jìn)行20°C和28°C條件下進(jìn)行混合培養(yǎng)，在兩個(gè)溫度設(shè)定的兩種藍(lán)藻的初始細(xì)胞數(shù)之比是1：1，都是10000個(gè)/升，觀察它們之間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，可以看出，烏克蘭魚腥藻在20°C生長(zhǎng)得更好，絲毫不受微囊藻生長(zhǎng)得影響，而微囊藻的生長(zhǎng)很明顯受到相對(duì)低溫和魚腥藻干擾的影響；而在28°C雖然微囊藻比魚腥藻生長(zhǎng)得更好，但是也受到魚腥藻的影響。分析原因，可能需要對(duì)初始的兩種細(xì)胞數(shù)的比例進(jìn)行調(diào)整，因?yàn)闉蹩颂m魚腥藻的細(xì)胞直徑要比微囊藻的直徑大1倍以上，在體積上起碼是8倍的差別，所以大體積的烏克蘭魚腥藻對(duì)銅綠微囊藻的干擾影響較大。

結(jié)語：通過分析于橋水庫魚腥藻水華快速變化和消失的生態(tài)學(xué)原因，在此基礎(chǔ)上提出烏克蘭魚腥藻藻種在20°C生長(zhǎng)最佳，在28°C生長(zhǎng)得最差，沒有競(jìng)爭(zhēng)力。2016年于橋水庫魚腥藻水華的發(fā)生是由于在適宜魚腥藻生長(zhǎng)的溫度時(shí)期（≤25℃）水體中氮磷比處于低水平，低氮高磷且沒有高濃度微囊藻抑制的條件完全符合螺旋魚腥藻爆發(fā)的所有條件。魚腥藻水華的爆發(fā)所產(chǎn)生大量的生物量的氮源同時(shí)也會(huì)促進(jìn)內(nèi)源釋放，加上魚腥藻的固氮作用的疊加效應(yīng)，水中的總氮不斷增高。6月下旬開始不斷升高的溫度條件下，微囊藻生長(zhǎng)的條件已經(jīng)完全符合，所以微囊藻水華快速替換魚腥藻水華是必然結(jié)果。

控制水體的富營(yíng)養(yǎng)化，在總體上特別是要減少水體中總磷負(fù)荷，這是控制于橋水庫魚腥藻水華和其后的微囊藻水華的關(guān)鍵。于橋水庫的藍(lán)藻水華從2015年前的單相水華（微囊藻水華）到2016-2017年的雙相水華（魚腥藻+微囊藻水華）。要繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)于橋水庫的藍(lán)藻水華特點(diǎn)的觀察研究，做到精準(zhǔn)地掌握其變化動(dòng)態(tài)，輸移規(guī)律，堆積和危害性。進(jìn)一步深入研究捕食藍(lán)藻的浮游動(dòng)物種類，生活史以及消除藍(lán)藻的水華的過程和效果，為藍(lán)藻水華的生物學(xué)和生態(tài)學(xué)治理提供科學(xué)證據(jù)和素材。