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棘洪滩水库浮游藻类变化及富营养化防治


第 24 卷第 4 期 2008 年 7 月

水 资 源 保 护 WATER RESOURCES PROTECTION

Vol. 24 No. 4 Jul. 2008

棘洪滩水库浮游藻类变化及富营养化防治
刘   1 ,刘玉华2 ,张保民2 浩
(1. 山东省引黄济青工程管理局青岛分局 , 山东

青岛  266100 ; 2. 山东省引黄济青工程棘洪滩水库管理处 , 山东 青岛   266111)

Jihongtan Reservoir were analyzed in detail . The annual mean cell densities of phytoplankton were 31892 × 6 / L at the 10 water and to adopt biological control methods in the reservoir. average cell densities of phytoplankton were 61654 × 6 / L at the inlet and 51903 × 6 / L at the outlet , and dominant 10 10 Key words :Jihongtan Reservoir ; phytoplankton ; community composition ; diversity index ; eutrophication
)    作者简介 : 刘浩 (1967 — ,男 ,山东青岛人 ,高级工程师 ,硕士 ,主要从事水环境监测和富营养化防治工作 。E2mail :yhjq2qd @sina. com

were 31001 × 6 / L at the inlet and 31687 × 6 / L at the outlet in 2006 ; diatoms were the main phytoplankton in all 10 10

was in a eutrophic state rather than the mesotrophic or oligotrophic states of other months. The Shannon2weaver diversity

L IU H 1 , L IU Yu2hua2 , ZHANG Bao2min2 ao

inlet and 21269 ×106 / L at the outlet in 2004 , and the community composition of phytoplankton was dominated by diatoms in winter , cryptomonad and Chrysophyta in spring and blue algae in summer and autumn. In 2005 , the annual species were diatoms and cryptomonad in winter and spring , green algae in summer and blue algae in autumn. The water quality of the reservoir was better in 2006 than in 2004 and 2005. The annual average cell densities of phytoplankton seasons except the period from the end of summer to autumn , when green algae , instead of blue algae as in 2004 and 2005 , were the dominant phytoplankton. In the meantime , cryptomonad and Chrysophyta existed in winter and spring , respectively. The peak value of cell density appeared at the end of summer and autumn , when the water in the reservoir index shows that water in Jihongtan Reservoir was medium2polluted. The water quality of the Jihongtan Reservoir was influenced greatly by its water sources. In order to avoid eutrophication , it is important to control the quality of the source

摘要 : 详细分析了 2004~2006 年度棘洪滩水库浮游藻类的细胞密度及种群结构变化 。2004 年进水口与放水 口藻类细胞密度年均值分别为 31892 × 6 / L 和 21269 × 6 / L ,冬季以硅藻为主 ,春季以隐藻 、 10 10 金藻为主 ,夏 、 6 秋季以蓝藻为主 。2005 年进水口与放水口藻类细胞密度年均值分别为 61654 × / L 和 51903 × 6 / L ,冬 、 10 10 春 季以硅藻 、 隐藻为主 ,夏季以绿藻为主 ,秋季则以蓝藻为主 。2006 年进水口与放水口藻类细胞密度年均值分 别为 31001 × 6 / L 和 31687 × 6 / L ,夏末至秋季绿藻占优势 ,代替了先前在此阶段占优势的蓝藻 ,其他季节 10 10 多以硅藻为主 ,隐藻和金藻分别在冬季和春季占有一定比例 , 说明 2006 年的水质状况较 2004 年 、 2005 年有 所改善 。棘洪滩水库藻类峰值出现在夏末和秋季 ,此阶段水库的水质呈中富营养状态 ,其他月份为中营养或 贫营养状态 。Shannon2weaver 多样性指数显示 ,目前水库的水质总体呈中度污染 。入库的源水质量对水库水 质影响很大 ,控制引入的源水质量并采取相应的生物防治措施可有效避免水库发生富营养化 。 关键词 : 棘洪滩水库 ; 浮游藻类 ; 群落结构 ; 多样性指数 ; 富营养化 中图分类号 :X172     文献标识码 :A     文章编号 :1004 Ο 6933 ( 2008) 04 Ο 0040 Ο 04
Yellow River into Qingdao of Shandong Province , Qingdao 266111 , China )

Phytoplankton variation and eutrophication prevention in Jihongtan Reservoir

( 1 . Qingdao Branch of Management Bureau of Water Diversion f rom the Yellow River into Qingdao of Shandong Province ,

Qingdao 266100 , China ; 2 . Jihongtan Reservoir Management Section of Management Bureau of Water Diversion f rom the

Abstract :The changes of cell density and community composition of phytoplankton in 2004 , 2005 and 2006 in the

?40 ?

   棘洪滩水库是山东省引黄济青工程的调蓄水库 , 是全国最大的平原围坝型水库 ,是青岛市和周边地区 供水水源。水库围坝长 1412 km ,总库容 11568 亿 m3 , 日供水能力达 30 多万 m3 。1989 年 11 月 25 日正式通 水运行后 ,17 年来 ,已向青岛市供水近 12 亿 m ,完全 满足了青岛市民的用水需求。棘洪滩水库管理处常 年对水库水质进行理化指标和浮游藻类的监测。本 文归纳了该水库 2004~2006 年的藻类监测数据 ,结合 历年监测资料及相关理化数据 ,对其水质进行了分析 与评价 ,并据此提出了相应的富营养化防治措施。
3

类、 、 属数 种数及各门藻类种类所占比例如表 1 。 由表 1 可见 ,绿藻门的种类数量最多 ,其次是硅 藻门和蓝藻门 。2005 年 、 年度较 2004 年度增加 2006
1 门 —— — 黄藻门 。

对藻类进行分析 , 2004 年中硅藻门的小环藻 属、 隐藻门的隐藻属 、 蓝藻门的颤藻属占优势 。2005 年 ,硅藻门的小环藻属 、 曲壳藻属 ,隐藻门的隐藻属 , 蓝藻门的微囊藻属占优势 。绿藻门虽种类较多 , 但 数量有限 , 不占优势 。而 2006 年 , 硅藻门的小环藻 属 ,隐藻门的红胞藻属 ,绿藻门的栅藻 、 浮丝藻属 ,金 藻门的锥囊藻属占优势 。2004 年 、 2005 年出现较多 的微囊藻 ,2006 年已不多见 ,仅在秋季少量出现 , 说 明 2006 年水质较前两年有所改善 。 2. 2   藻类的细胞密度及其变化 藻类的细胞密度是水生态系统功能和水质评价 的重要参数之一 。图 1 是 2004 ~ 2006 年度藻类细 胞密度月变化图 。

1  材料与方法

1. 1   水样采集 、 固定和浓缩

1. 2   浮游藻类计数

300 个细胞数 ,则再增加 100 个视野 ,依此类推 ,计数

1. 3   生物多样性指数计算 Margalef 多样性指数

2  结果与分析

2. 1   浮游藻类种类组成

   每月在水库进水口和出水口各采样 1 次 , 每次 在水面下 015 m 和 4 m 处各取 1 L 水混合 ,混合样立 刻用鲁哥氏液固定 ,1 L 水加固定液 15 mL ,取 1 L 混 合样沉淀 48 h 后浓缩至 30 mL 左右 [1 ] 。 计数使用浮游藻类计数框 。计数方法采用目镜 视野法 ,每一样品计数 100 个视野 , 若计数值小于 的视野均匀分布在计数框的全部面积上[1 ] 。 共采用 3 种计算式计算多样性指数[2 ] :
dmar = ( S - 1) / loge N

式中 : S 为种类数 ; ni 为 i 种的个体数 ; N 为总个 体数 。

   Shannon2weaver 指数
H′= -

∑( n / N ) log2 ( n / N )
i i

   Simpon 指数

d sim = 1 -

∑( n / N ) 2
i

图1  2004~2006 年度藻类细胞密度月变化

在 2004 ~ 2006 年的监测中 , 所发现藻类的门
分类 硅藻门
7 9

由图 1 可见 , 棘洪滩水库进水口与放水口藻类 细胞密度变化规律基本一致 。藻类峰值出现在夏末 和秋季 。2004 年 12 月进 、 出水口藻类细胞密度突然

表1  棘洪滩水库藻类组成及其种类所占比例
甲藻门
3 3 4 3 3 3 3

年份
2004

绿藻门
30 41 38 45 30 50

裸藻门
1 1 1133 2 3 3 3 3175 3153

隐藻门
2 3 4 2 3 3175 3 4 4171

金藻门
1 2 2167 5 5 4 4 6125 4171

蓝藻门
11 16 21133 8 8 10 10 11 12194

黄藻门

合计
55 75 100

2005

2006

属 种 种数/ % 属 种 种数/ % 属 种 种数/ %

12 12 12 15

9 9

10159

54167 56125 58182

1 1 1125 1 1 1117

71 80 100 63 85 100

3175 3153

?4 1 ?

升高 ,这与引入大沽河水有关 。3 个年度藻类细胞 密度的年均值 、 最高最低值及其出现的月份和主要 种类如表 2 。
表2  藻类细胞密度的年均值和峰值及其主要种类
106/ L

由图 2 可见 , 出水口藻类季节变化与进水口基 本一致 。2004 年冬 、 春季以硅藻 、 隐藻为主 , 夏 、 秋 季则蓝藻占优势 , 所以 2004 年水库藻类为硅藻Ο 蓝 藻型 。2005 年冬 、 春季以硅藻 、 绿藻 、 隐藻为主 ,夏、 秋季则绿藻、 蓝藻占优势 ,所以 2005 年水库藻类为硅 藻Ο 绿藻Ο 蓝藻型。2006 年 ,硅藻在一年四季都占优势 , 隐藻、 金藻分别在冬、 春季略占优势 ,而绿藻从夏季到 秋末一直较强 ,代替了以前此阶段占优势的蓝藻 ,因 此 2006 年水库藻类为硅藻Ο 隐藻Ο 金藻Ο 绿藻型。
2. 4   水库浮游藻类的长期变动状况

年份

平均值

峰  值

进水口 放水口 最低值及主要藻类 最高值及主要藻类
2004 2005 2006 31892 61654 31001 21269 51903 31687 01049 (1 月放水口) 101465 (8 月进水口)

小环藻 、 隐藻 隐藻 、 小环藻 小环藻

颤藻

由表 2 可见 ,2004 年 、 2005 年度放水口藻类细 胞密度年均值小于进水口 ,2006 年度进 、 放水口的 细胞密度年均值相当 ,说明水库具有一定自净能力 。 但无论进水口还是放水口 ,2005 年度年均值较 2004 年度高 ,而 2006 年度又降低 , 分析是由于 2005 年度 引入含藻较高的峡山水库水 , 使得本水库藻类含量 升高 ,而 2006 年引入少量黄河水 , 加上水库自身自 净能力 ,使得藻类数量降低 。可见 ,源水质量对藻类 含量影响较大 。
2. 3   藻类群落结构变化 2004~2006 年度进 、 出水口藻类细胞密度分门

季节变化如图 2 所示 。

01982 (3 月放水口) 191900 (10 月放水口)

微囊藻 微囊藻

11386 (2 月放水口) 121023 (11 月进水口)

图2  2004~2006 年度水库藻类种类组成的季节变化

?42 ?

从藻类 1994~2002 年的长期监测结果分析 ( 图 3) ,除 1997 年外 , 其余年份藻类细胞密度年均值为 0172 × 6 / L , 而 1997 年稍高 , 为 3167 × 6 / L , 原因 10 10 是由于 1997 年一开始水库以较低水位运行 ,而后又 引入大量大沽河水 , 总氮 、 总磷丰富 , 使得藻类生长 旺盛 。2003~2005 年由于引入含藻量较高的峡山水 库水 ,使本水库藻类含量升高 , 而 2006 年由于控制 了源水质量 ,使得藻类含量又有所下降 。
图3  水库浮游藻类长期变化趋势

2. 5   浮游藻类多样性指数的变化分析

湖泊中各种水生生物的数量通常维持相对稳定 关系 ,一旦发生富营养化 ,浮游植物中某些属类将大 量繁殖 ,而另一些属类则相对减少 ,因此多样性指数 能够反映水体的污染程度[3 ] 。通常 ,指数越大 ,水质 越好。2004~2006 年的多样性指数变化如图 4 所示。 由图 4 可见 ,2004~2006 年 ,进水口与放水口的 多样性指数变化规律基本一致 ,且 H′ d sim的趋势 与 ( 2004 年 H′ 一致, 并 呈 明 显 正 相 关 进水口 = 31857 d sim进 - 01132 , r = 01937 ; H′ 放水口 = 31731 d sim放
01052 , r = 0198 ; H′ 放水口 = 41539 d sim放 - 01586 , r = 0197 , 2006 年 H′ 进水口 = 41784 d sim进 - 01587 , r = 01947 , H′ 放水口 = 41573 d sim放 - 01495 , r = 01953 ) 。而
dmar的结果与另外两种指数相关性不强或不相关 ,

可能由于 Margalef 指数对群落多样性判别能力不 高 , 需谨慎使用 [ 4 ] 。2004 年进水口与放水口的 H′ 的 年均值分别为 21264 和 21273 , 水质属于中度污染 ( H′ 0 , 严重污染 ; H′ 1 , 重污染 ; H′ 1 ~ 3 , 中污 = < = [5 ] 染 ; H′ 3 , 清洁 ) , 2005 年进水口与放水口的 H′ >

- 01135 , r = 01885 ; 2005 年 H′ 进水口 = 31626 d sim进 +

的年均值分别为 21659 和 21529 , 2006 年则分别为 21966 和 21649 , 水质皆属于中度污染 。
图4  2004~2006 年水库藻类多样性指数变化

口基本一致 , 总氮与总磷浓度比值远远大于 14 , 不 在适宜藻类生长的范围内 。

3    结 语
通过以上对棘洪滩水库浮游藻类数量、 种群结 构的分析 ,认为水库中藻类细胞密度年均值保持在 106 的数量级 ,藻类种群结构冬 、 春季以硅藻 、 隐藻和 金藻为主 ,夏 、 秋季以绿藻或蓝藻为主 。藻类峰值出 现在夏末和秋季 ,此阶段水库水质呈富营养状态 ,其 他月份为中营养或贫营养状态 。由于控制了入库源 水质量 ,2006 年水质较 2004 年 、 2005 年有所改善 。 Shannon2weaver 多样性指数 H′ 3 , 显示水质呈中度 < 污染 。水库中的营养盐虽总氮较高 ,但总磷较低 ,氮 磷浓度比 > 14 ,不在适宜藻类生长的范围内 ,可抑制 藻类过量繁殖 。 棘洪滩水库作为一个封闭性平原水库 , 只要控 制好入库源水的质量 , 采取适当的生物措施控制藻 类过量繁殖 ,就可以避免水库发生大规模富营养化 , 不会影响正常供水 。 参考文献 :
[1 ] 章宗涉 ,黄祥飞 . 淡水浮游生物研究方法 [M] . 北京 : 科学 [2 ] 沈韫芬 , 章宗涉 , 龚循矩 . 微型生物监测新技术 [ M ] . 北 [3 ]《全国主要湖泊 、 水库富营养化调查研究》 课题组 . 湖泊 1987 :280. [4 ] 孙军 ,刘东艳 . 多样性指数在海洋浮游植物研究中的应 [5 ] 国家环保局 . 水生生物监测手册 [M] . 南京 : 东南大学出 [6 ] 屠清 瑛 , 顾 丁 锡 , 尹 澄 清 , 等 . 巢 糊 —— 营 养 化 研 究 —富 [M] . 合肥 : 中国科学技术出版社 ,1990 :95. [7 ] 刘建康 . 高级水生生物学 [M] . 北京 : 科学出版社 ,1999 : 328.
( 收稿日期 :2007 Ο01 Ο22   编辑 : 傅伟群)

2. 6   水体中氮磷等营养物质对藻类数量影响

水体中氮 、 磷等营养物质是影响浮游植物生长 的主要营养盐 。有的学者指出 ,当 c ( TN) / c ( TP) ( 摩 尔比) > 14 ,磷是水体的限制性营养盐[6 ] , 当 c ( TN) / c ( TP) < 10 ,氮是水体的限制性营养盐[7 ] , 而总氮与 总磷比在 10 ∶ 至 15 ∶ 时 , 最利于藻类繁殖 1 1
[6 ]

。水

库进 、 出水口总氮 、 总磷的年均浓度及其比值如表
表3  棘洪滩水库总氮 、 总磷的长期变动
进水口 放水口
c (TN) / c (TP) c (TN) / c (TP) / (mol ? - 1) (mol ? - 1) L L

3。 由表 3 可见 , 进水口总氮 、 总磷变化分别与出水

年份
1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

c (TN) / c (TP) / (mol ? - 1) (mol ? - 1) L L

c (TN) / c (TP)

11319 11276 11161 11183 11492 11411 11308 11926 11338 21198 31324 11701 11424

01012 01020 01012 01026 01022 01037 01026 01016 01013 01023 01020 01018 01018

110

64 97 46 68 38 50

120 103 162

96 95 81

11123 11290 11144 11164 11443 11303 11223 11888 11295 21098 31185 11705 11498

01012 01017 01011 01020 01020 01030 01020 01018 01016 01017 01016 01014 01012

94 76 58 72 43 61 81

104

105 123 199 122 125

出版社 ,1991 :334Ο 337. 版社 ,1992 :170Ο 171.

京 : 中国建筑工业出版社 ,1990.

富营养化调查规范 [ M ] . 北京 : 中国环境科学出版社 ,

用 [J ] . 海洋学报 ,2004 ,26 (1) :62Ο 75.

?4 3 ?


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