于橋水庫藍藻變化及防控對策研究

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影響，于橋水庫生態系統遭到破壞，自凈能力減弱， 夏季受氣溫影響，造成藍藻大量生長。通過對于橋水庫的水華藻類及其產生的藻毒素和嗅味物質開展研究，探明于橋水庫優勢藻類種類、分布特點、發生和演替規律及危害性，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藻水華提供對策參考。

關鍵詞：藍藻；嗅味物質；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影響，于橋水庫生態系統遭到破壞，自凈能力減弱， 夏季受氣溫影響，造成藍藻大量生長。研究表明，水體暴發藍藻水華時主要的危害源自于許多水華種類可以產生和分泌對水生生物和人類健康造成嚴重威脅的次生代謝產物。這些有害次生代謝物主要包括能夠對動植物產生毒害作用的藍藻毒素（Cyanotoxin）和引發水體異味問題。本文通過對于橋水庫的水華藻類及其產生的藻毒素和嗅味物質研究，探明于橋水庫優勢藻類種類、分布特點、發生和演替規律及危害性，為防控多種共存的藍藻水華提供對策參考。

一、于橋水庫水華期間藍藻的分布及生物量變化動態

（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點（圖4-1）進行采樣，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。采用經典沉淀濃縮法，經過顯微鏡鑒定計數。采樣時間從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

（2）于橋水庫水華期間藍藻的分布及生物量變化動態

本次共鑒定出藻類七門的108種（見表4-1）。在種類數上，綠藻門，硅藻門和藍藻門的位于前三位，與大部分富營養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樣點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，藍藻門的生物量占絕對優勢，幾乎是99%以上。

在放水洞的表、中、底的三個分層點上，表層的生物量的平均值要高于中層和底層的一倍以上。大部分時間表中底三層也是藍藻門生物量占據絕對優勢。在水華期間的大部分時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力擾動，使藻類重新垂直分布。

在藍藻門的生物量和數量中，微囊藻占據絕對的優勢，包括各種形態種類的微囊藻。于橋水庫2016年水華期間的微囊藻各個種類的數量總和都在1億個細胞/升以上。微囊藻的細胞數量在7月份達到2億個/升左右，但是在8月份平均數量下降了一半左右，而在9月份又得到了反彈，并且最高值就是出現在9月14日的庫心中，達到了6.23×108個細胞/升。進入了10月份以后，氣溫和水溫全面降低，微囊藻的數量減少了一個數量級，進入107個（細胞/升）級別。進入11月份的時候，再次急劇下降，其中峰山南和庫心中都已經下降到103和104個細胞/升級別，而放水洞的微囊藻的細胞數則保持在106個細胞/升級別，并且中層比表層和底層數目要高。

藍藻中第二大類群魚腥藻包括螺旋狀藻絲的產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）。調查期間于橋水庫各個采樣點的魚腥藻的月平均細胞數。從數量級別來看，調查期間的魚腥藻的數量小于微囊藻的1%，并且都是呈現出峰山南>庫心中>放水洞的趨勢。

二、水華期間魚腥藻和微囊藻的藻種分離及生長特性分析

2016年水華期間采集的藍藻水華，除了進行定性，定量和其它檢測之外，一部分樣品還用于藻種的分離。利用毛細管法在顯微鏡下挑取藍藻的群體和藻絲，經過不斷清洗，最后放入含有0.5毫升MA或者CT培養基的24孔板中，在25℃，1500 lux的光強，12/12光暗周期進行初期培養，經檢測確定沒有污染以后，轉入含有5毫升的螺口培養試管保存，或者再放大體積用于進一步的檢測項目。藍藻水華中分離出的藍藻的藻種共計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四個不同溫度下的生長特性。通過研究表明，此魚腥藻藻種在20°C生長最佳，而在28°C就生長得最差，沒有競爭力。這也部分解釋了為什么魚腥藻水華不能持續到盛夏高溫（水溫28°C以上）季節。

為了進一步解釋魚腥藻水華總是被微囊藻演替的生態學機理，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）進行20°C和28°C條件下進行混合培養，在兩個溫度設定的兩種藍藻的初始細胞數之比是1：1，都是10000個/升，觀察它們之間的競爭關系，可以看出，烏克蘭魚腥藻在20°C生長得更好，絲毫不受微囊藻生長得影響，而微囊藻的生長很明顯受到相對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得更好，但是也受到魚腥藻的影響。分析原因，可能需要對初始的兩種細胞數的比例進行調整，因為烏克蘭魚腥藻的細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銅綠微囊藻的干擾影響較大。

結語：通過分析于橋水庫魚腥藻水華快速變化和消失的生態學原因，在此基礎上提出烏克蘭魚腥藻藻種在20°C生長最佳，在28°C生長得最差，沒有競爭力。2016年于橋水庫魚腥藻水華的發生是由于在適宜魚腥藻生長的溫度時期（≤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的所有條件。魚腥藻水華的爆發所產生大量的生物量的氮源同時也會促進內源釋放，加上魚腥藻的固氮作用的疊加效應，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，微囊藻生長的條件已經完全符合，所以微囊藻水華快速替換魚腥藻水華是必然結果。

控制水體的富營養化，在總體上特別是要減少水體中總磷負荷，這是控制于橋水庫魚腥藻水華和其后的微囊藻水華的關鍵。于橋水庫的藍藻水華從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）。要繼續加強對于橋水庫的藍藻水華特點的觀察研究，做到精準地掌握其變化動態，輸移規律，堆積和危害性。進一步深入研究捕食藍藻的浮游動物種類，生活史以及消除藍藻的水華的過程和效果，為藍藻水華的生物學和生態學治理提供科學證據和素材。