汤溪水库富营养化特征与水质管理对策

通过2003年对广东省汤溪水库水生态学进行调查,分析了该水库的富营养化特征,并从流域管理和水动力学两个方面对水库水质管理对策进行了探讨。汤溪水库为中度富营养化水体,具有明显时空分布差异,丰水期富营养程度高于枯水期,溪头河流区高于新桥河流区。蓝藻是水库浮游植物的主要优势类群,其中引发水华的铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)为优势种。水库上游集水流域分布近30万居民,大量的生活排污和农业污染形成了主要的外源污染源,这些外源污染的输入是水库水体营养盐的主要来源;合理处理上游居民生活垃圾、减少生活污染中磷含量、增加流域和库区周围植被覆盖、合理使用农业化肥是降低水库表层水体中营养盐浓度的主要途径。由于该水库的蓝藻和富营养化水平直接与水体的稳定性有关,利用对水库排水的可控制性调节水库水体的稳定性,可作为控制蓝藻水华发生的有效途径。     

广东石岩、大镜山和大水桥三座水库的富营养现状

为了解污染源对水库富营养化的影响,于2000年的枯水期(6～7月)与丰水期(11～12月)对三座污染类型的水库:石岩水库、大镜山水库、大水桥水库进行采样,测定和分析水库的营养盐及浮游生物。根据相关加权的综合营养状态指数评估,石岩水库为富营养型水库,大镜山水库与大水桥水库为中-富营养型水库。这三座水库污染源不同,其富营养特征差异较为明显,特别是营养水平的季节动态不同。石岩水库的主要污染源为城镇生活污水,其主要富营养特点为:各种营养盐浓度、浮游生物丰度及COD值在三个水库中最高,有机污染严重;丰枯两期均有种类较多、丰度较高的耐污藻类--裸藻(Euglena Ehr.);枯水期富营养水平明显高于丰水期。大水桥水库主要受农业活动污染,其主要富营养特点为:受地表径流影响显著,PO₄-P和TP浓度以及浮游生物丰度丰枯两期差异比较明显,均为丰水期高于枯水期;丰水期浮游植物主要以蓝藻为主,枯水期则以硅藻为主。大镜山水库污染来源主要为其调水河流前山河,受工业污水污染比较严重,生活废水的污染也较为突出,其主要富营养特点为:总磷浓度及浮游动物丰度枯丰两期差异较为明显,受河流调水控制。     

横岗水库富营养化特征分析

于2005年5月和11月调查了横岗水库的营养盐、叶绿素a(Chl.a)和浮游植物,对水库富营养化特征进行了分析。5月的总氮(TN)平均浓度为3.810mg·L^-1,总磷(TP)平均浓度为0.172mg·L^-1,Chl.a平均浓度为17.888mg·m^-3,综合营养状态指数(TSI_M)为73.3,该水库已达重度富营养化;11月份TSI_M下降到55.6,处于轻度富营养化状态,TN和TP平均浓度分别下降到1.302mg·L^-1和0.096mg·L^-1,Chl.a平均浓度却上升到26.935mg·m^-3,Chl.a浓度的上升与氨氮(NH₃-N)和正磷(PO₄-P)浓度上升以及浮游植物群落组成改变有关。从5月到11月,水库由蓝藻型富营养化水体变为绿藻型富营养化水体。5月浮游植物平均细胞密度高达2.75×10⁸cells·L^-1,优势种为美丽平裂藻和银灰平裂藻,其中平裂藻细胞数约占总细胞数的90%。11月浮游植物平均细胞密度降低到1.27×10⁷cells·L^-1,平裂藻的优势度下降,只占总细胞数的14.89%,绿藻成为主优势类群,其中栅藻是优势种之一,占总细胞数的11.52%。     

汤溪水库蓝藻水华发生的影响因子分析

汤溪水库位于北回归线附近的热带地区,是广东省东部的大型供水水库。1997年来该水库频繁在10～11月份发生蓝藻水华,但在2003年,蓝藻水华提前在7月份发生。对影响蓝藻水华发生的主要因子进行了分析,探讨了2003年蓝藻水华提前发生的原因。汤溪水库的营养物质主要来源于流域降水形成的地表径流,其中5月份降水多,水库营养盐输入量大;该水库浮游植物生长基本不受N、P营养盐限制,具备蓝藻水华发生的N、P营养盐基础。在4～11月份,水库表层水温为25～35℃,适合蓝藻水华的发生,水温与蓝藻、微囊藻的丰度具有显著相关性,较高的水温是蓝藻水华发生重要条件之一。在具备充分营养盐与适合水温条件下,水体稳定性是控制汤溪水库蓝藻水华发生时间的关键因子。2003年全年的降水仅为多年平均值的76.8%,且汛期7月份降水量只有64mm,远小于往年的同期降水量,汛期反常的水体稳定性导致了蓝藻水华的提前发生。     

鹤地水库浮游生物与富营养化特征分析*

于2000年丰水期和枯水期调查分析了鹤地水库的营养状态及浮游生物特征。结果表明:鹤地水库营养盐含量很高,综合营养状态指数评价为中一富营养化水平。浮游植物丰水期和枯水期的细胞密度分别为1950.5～3509.7×10⁴cells·L^-1和130.5～231.3×10⁴cells·L^-1,蓝藻中的微囊藻和席藻数量占细胞总数的83%以上。在丰水期和枯水期,浮游植物的群落结构均为蓝藻-绿藻-硅藻型,优势种为微囊藻和席藻。次优势种由丰水期蓝藻中的粘球藻,颤藻,绿藻中的衣藻,和硅藻中的颗粒直链藻等转变为枯水期的蓝藻门的水华束丝藻和硅藻门的颗粒直链藻等富营养化指示种。鹤地水库的浮游动物种类不多,但数量很高。丰水期的无节幼体和桡足幼体数量很多,但从优势种类来说,轮虫以曲腿龟甲轮虫,纵长异尾轮虫,剪形臂尾轮虫为主,枝角类的优势种为长额象鼻蚤;枯水期时无节幼体的数量最多,桡足幼体数量急剧下降,优势种类则转变为枝角类的长额象鼻蚤和桡足类的广布中剑水蚤。两个水期浮游动物的优势种类均是以耐污种和广布性种类为主。     

广东典型小型供水水——-契爷石水库浮游生物与富营养化特征分析

于2000年丰、枯水期对契爷石水库的理化因子,浮游生物种类组成,细胞密度等进行了调查研究,并利用有关评价指数对该水库水体的营养水平进行了评价。结果表明,契爷石水库目前已进入富营养化状态,且枯水期较丰水期富营养化程度更为严重,另外,全年有机污染也比较严重。浮游植物丰水期以蓝藻、绿藻为主,枯水期以蓝藻、硅藻为主,该水库属于典型的蓝藻-绿藻-硅藻型水库,且有较高丰度的耐有机污染的裸藻所在。浮游动物以轮虫和桡足类为主,轮虫主要以耐有机、喜富营养的萼花臂尾轮虫（Rrachionus calyciflorus）、前节晶囊轮虫（Asplanchna priodonta）、螺形龟甲轮虫（Keratella cochearis）为主,挠足类主要以无节幼体,桡足幼体为主,成体很少,且主要以剑水蚤为主,喜寡营养的哲水蚤在该水库中没有出现,枝角类种类,数量都很少,多为广温型、嗜暖型种类,其中长额象鼻蚤（Bosmina longirostris）和微型裸腹蚤（Moina micrura）习居于富营养型水体中。     

亚热带水库浮游植物群落季节变化及其影响因素分析--以汤溪水库为例

通过调查汤溪水库2003年水文、水质和浮游植物数据,分析了浮游植物群落季节变化的影响因素。结果表明,汤溪水库浮游植物丰度与群落结构具有明显季节变化。丰水期浮游植物丰度明显高于枯水期,并以7月份最高（〉10^4 cells ml^-1）。全年中,蓝藻（Cyanophyta）与硅藻（Bacillariophyta）比例变化较大,二者呈相反的变化趋势。1月份硅藻占较高比例（63.1％）,蓝藻较低（〈20％）;3、5、7月份蓝藻比例较高（分别为45．6％、55．9％、87．7％）,而硅藻较低（30．1％、25．9％、1．1％）;11月份硅藻与绿藻比例相当（各占40％）,蓝藻低于20％;12月份硅藻与蓝藻比例分别为25．6％与38．2％。3月份和丰水期浮游植物优势种主要为铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）、假鱼腥藻（Pseudoanabaena）和线形粘杆藻（Gloeothece linearis）等蓝藻种类,枯水期的1月、11月和12月主要以曲壳藻类（Achnanthes）、模糊直链藻（Melosira ambigua）、颗粒直链藻（Melosira granulata）和梅尼小环藻（Cyclotella meneghiniana）等硅藻种类为优势种。枯水期营养盐可能对浮游植物生长彤成限制,但相关性分析表明,营养盐并不是汤溪水库浮游植物群落季节变化的主要影响凶素。汤溪水库全年水体较稳定,在全年范刚内水动力学对浮游植物群落季节变化没有明显影响,但丰水期5月份至7月份优势种的变化可能主要受水动力学的影响。水温与蓝藻丰度呈显著正相关,与硅藻呈显著负相关,表明水温可能是引起汤溪水库浮游植物群落季节变化的主要因素。     

广东省典型水库浮游植物群落特征与富营养化研究

研究了广东省19座主要水库2000年丰水期和枯水期浮游植物状况,并根据浮游植物群落结构和多样性指数对水库进行营养状况评价。结果表明,东江流域的新丰江和白盘珠水库水质良好,属于贫营养型水库;大部分水库为中营养型,而鹤地、契爷石和石岩这3座位于沿海经济发达地区水库属于富营养型。流域上游水库水质明显优于下游水库,山区水库水质优于沿海水库,东江流域水库水质普遍较好。北江流域次之,而粤西沿海和珠江三角洲地区各水库均受到不同程度的污染。     

洋河水库富营养化发展趋势及其关键影响因素

洋河水库作为秦皇岛和北戴河暑期办公的重要水源地,近年来富营养化逐年加重,水质恶化.通过收集历史资料和现场连续监测,综合分析了洋河水库富营养化发展趋势及其关键影响因素,结果表明1990-2011年期间,总氮、总磷常年超过国际公认的发生富营养化的浓度水平,每年8月是水华集中暴发期.以8月为例,自1990年以来,水体总氮、总磷和叶绿素a浓度逐年上升,透明度则呈明显下降趋势,富营养化状态从1990年的中营养状态变成2011年的超富营养状态.对2011年5-10月监测数据进行相关关系分析发现水温、透明度、溶解氧、pH值、总磷、正磷酸盐、高锰酸盐指数和总有机碳都与叶绿素a浓度明显相关,其中透明度、溶解氧、pH值是水华暴发的结果而非原因,表明透明度、溶解氧和pH值是水华暴发影响水质的主要表现因素;既然洋河水库地处北温带,四季分明,冬季存在2-3个月的冰封期,因此水温是水库水华暴发的驱动因子之一.2011年7月中旬至8月底洋河水库暴发了全库水域的蓝藻水华,优势种为铜绿微囊藻(Microystis aeruginosa)和鱼害微囊藻(M.ichthyoblabe),密度分别达到3.5×106和1.4×106个/mL.     

粤东三个中型水库富营养化特征分析

于2000年的丰水期和枯水期,对粤东三个中型水库:合水水库、河溪水库、沙田水库进行了富营养化特征进行了调查与分析。结果表明:三个水库多数采样点处于中营养阶段;总氮在0.16～1.58mg·L~(-1)范围内,总磷为0.034～0.15mg·L~(-1)叶绿素则为0.732～6.57mg·m~(-3);浮游植物大部分是中污性至寡污性的种类,以蓝藻、绿藻种类占优势,常见种是微囊藻(Microcystis sp.)、颗粒直链藻(Melosira granulata)、梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)。合水水库和河溪水库的富营养化水平较高,TSI指数在40左右,丰水期的富营养化水平高于枯水期;而沙田水库的富营养化水平相对要低,TSI指数在30左右,丰水期的富营养化水平要低千枯水期。说明这三个水库受流域的影响程度不同。     

广东长潭水库浮游生物群落结构特征

长潭水库是广东梅州市重要的备用水源地,属于国家一类水源保护区。2010年7月,通过分析长潭水库浮游生物群落组成、生物量及多样性指数等群落结构特征和水体理化指标,揭示长潭水库富营养化水平。结果显示,长潭水库鉴定出55种浮游植物,隶属于6个门,优势种为绿藻门的栅藻（Scenedesmus sp.）、蓝藻门的微囊藻（Microcystis sp.）和伪鱼腥藻（Pseudanabaena sp.）、隐藻门的隐藻（Cryptophyta sp.）以及硅藻门的小环藻（Cyclotella sp.）和针杆藻（Synedra sp.）;藻类密度范围1.71×10⁶~2.44×10⁸ cells/L;浮游动物共检出44种,包括轮虫、枝角类和桡足类,其中轮虫是主要类群。综合营养状态指数评价结果显示,长潭水库部分水体呈轻度富营养化。典范对应分析结果显示,浮游动物、溶解氧、总氮、总磷和化学需氧量是影响长潭水库浮游植物群落结构的关键环境因子。     

三峡水库富营养化问题与对策研究

三峡水库蓄水后,大部分库湾已出现富营养化态势,并暴发了数次以甲藻(拟多甲藻)和硅藻(小环藻)为主的水华现象,特别是在春季。以香溪河库湾为例,分析两周年的营养状态变化,总体上说,除冬季外,大多数月份为富营养,在春季则为重富营养。对三峡水库22条入库支流库湾的营养状态进行综合评价,结果表明,有5条(22.7%)支流库湾为中营养,17条(77.3%)支流库湾为富营养(重富营养化支流库湾有10条,占45.5%);但三峡水库本身水质尚好,仍保持中营养状态。统计分析表明,入库支流流域的年均流量和流域面积与支流库湾叶绿素a存在显著负相关关系,说明支流库湾越小或年均流量越小,藻类叶绿素a浓度就越高,即越容易在春季形成水华。文中讨论了控制和减缓富营养化几项措施。       

广东大中型供水水库的磷污染与富营养化分析

2000年丰水期和枯水期对广东大中型水库的磷污染和富营养化现状进行了调查。结果表明,在调查的20个大中型供水水库中,一半以上的水库受到磷污染,磷污染已成为水库富营养化的重要原因。水库的总磷浓度与水库的营养状态基本一致。水库普遍存在磷限制现象,且枯水期的磷限制现象更为严重。在低温和磷限制条件下,硅藻比绿藻更加有优势。     

Water eutrophication evaluation based on semi-supervised classification: A case study in Three Gorges Reservoir

Water eutrophication, which refers to the enrichment of nutrients to an aquatic environment, is one of the most challenging problems in water protection. Although many researchers have made attempts to solve the eutrophication problem, there is one issue that needs to be further discussed, i.e., how to establish a fast, low-cost, and accurate eutrophication evaluation model? For addressing this issue, this paper proposes a data-driven eutrophication evaluation model based on the semi-supervised classification. Concretely, a case study in Three Gorges Reservoir of China is carried out to demonstrate the validity of the proposed model. Experimental results clearly show that the proposed model has the advantages of high computational efficiency, high accuracy, and great ability of exploiting low-cost factors to assist or even replace high-cost factors in realizing the eutrophication evaluation. Moreover, we find that three low-cost factors, including pH, dissolved oxygen, and ammonia-nitrogen, are effective in achieving a better eutrophication evaluation for Three Gorges Reservoir based on the proposed model.     

广东省水库的蓝藻污染状况与水质评价

于2000年的丰水期和枯水期对广东省19个大中型水库的浮游植物状况进行了调查,并根据浮游植物群落结构、多样性指数、蓝藻污染状况和营养状态指数对水库的水质进行了分析。结果表明,大部分水库为蓝藻型水体,优势种类主要是能产生毒素的微囊藻类,而且蓝藻种类数和细胞密度与水库水质密切相关。蓝藻细胞密度和百分比分别为0.1×104-6728.4×104 cellsL-1和0.53%-99.2%。大部分水库受到了一定程度的污染,属于中营养型;东江流域的新丰江水库和白盘珠水库水质优良,为贫营养型;而位于经济较发达的沿海地区的鹤地水库、石岩水库和契爷石水库已受到严重污染。东江流域和北江流域水库水质普遍较好,而粤西沿海地区和珠江三角洲地区水库则污染较为严重。     

广东省典型大中型供水水库和湖泊微囊藻毒素分布

为了解肝脏促癌剂微囊藻毒素（MCs）在广东省淡水水体中的污染情况,于2003年夏、秋、冬3个季节,采集了广东省12个典型供水水库和4个湖泊的水样;同时于2004年2—12月对7个水库和1个湖泊进行了每隔2个月的加密调查,用高效液相色谱（HPLC）和酶联免疫法（ELISA）测定了水体中微囊藻毒素（MCs）含量。结果显示广东省典型供水水库和淡水湖泊微囊藻毒素分布广泛,毒素组成以MC-RR为主,水库微囊藻毒素含量在未检出—0.919μg/L,2004年毒素含量比2003年有一定程度的上升。微囊藻毒素污染较为严重的水库为汤溪、鹤地、契爷石和深圳等水库,广州流花湖和肇庆星湖等城市景观湖泊中微囊藻毒素污染也较为严重。虽然本次调查的所有水样MCs含量均在世界卫生组织和我国饮用水卫生标准以下,但结果说明广东省饮用水源已在一定程度上遭受MCs的污染,需采取有效措施防止水质进一步恶化。