雅礱江桐子林水電站施工期與運(yùn)行期浮游藻類變化分析

摘要：雅礱江擁有豐富的水能資源，桐子林水電站位于流域的最下游，浮游藻類研究較少。有必要監(jiān)測(cè)桐子林水電站施工期和運(yùn)行期的水體理化性質(zhì)，分析浮游藻類變化。研究發(fā)現(xiàn)，施工期和運(yùn)行期水質(zhì)為Ⅰ～Ⅱ類，硅藻為主要類群；運(yùn)行期，浮游藻類數(shù)量減少，但密度和生物量增加；pH、總氮（Total Nitrogen，TN）為限制性環(huán)境因子，高錳酸鹽指數(shù)（Permanganate Value，PV）為抑制性環(huán)境因子。因此，持續(xù)監(jiān)測(cè)水體理化性質(zhì)和浮游藻類變化，關(guān)注pH和TN含量至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：水體理化性質(zhì)；浮游藻類；變化；桐子林水電站；雅礱江

中圖分類號(hào)：Q948.8；X524 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2024）07-0-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.07.063

Analysis of phytoplankton changes during the construction and operation periods of the Tongzilin Hydropower Station on the Yalong River

WU Wenyong1， XU Dan1， LIU Xiaoshuai1， HE Xin2， ZUO Mingjie2， HAN Xianyu1

（1. Yalong Hydropower Development Co.， Ltd.; 2. Sichuan Ertan Industrial Development Co.， Ltd.， Chengdu 610015， China）

Abstract： The Yalong River has abundant hydropower resources， and the Tongzilin Hydropower Station is located at the downstream of the basin， with relatively little research on planktonic algae. It is necessary to monitor the physical and chemical properties of the water body during the construction and operation periods of Tongzilin Hydropower Station， and analyze the changes in planktonic algae. Research has found that the water quality during the construction and operation periods is classified as Class Ⅰ～Ⅱ， with diatoms being the main group; during operation， the number of planktonic algae decreases， but their density and biomass increase; pH and Total Nitrogen （TN） is the limiting environmental factor， while Permanganate Value （PV） is the inhibitory environmental factor. Therefore， it is crucial to continuously monitor the physical and chemical properties of water bodies and changes in phytoplankton， while paying attention to pH and TN content.

Keywords： physical and chemical properties of water bodies; planktonic algae; changes; Tongzilin Hydropower Station; Yalong River

雅礱江是金沙江第一大支流，擁有豐富的水能資源，被列入國(guó)家規(guī)劃的十三大水電基地之一。桐子林水電站于2015年建成投運(yùn)，位于流域最下游。現(xiàn)有研究涉及雅礱江中下游的浮游動(dòng)物[1]、底棲動(dòng)物[2]等方面，但較少關(guān)注浮游藻類。浮游藻類通常為單細(xì)胞結(jié)構(gòu)，對(duì)水體環(huán)境變化非常敏感，可作為指示生物反映水質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)[3-5]。比較分析桐子林水電站施工期和運(yùn)行期浮游藻類的變化，可以為水電工程的水生生物保護(hù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 采樣時(shí)間與斷面

分別對(duì)桐子林水電站施工期（2014年6月）和運(yùn)行期（2020年5月）的雅礱江河口、壩址、安寧河口3個(gè)斷面進(jìn)行水體和浮游藻類采樣監(jiān)測(cè)。

1.2 水質(zhì)理化性質(zhì)測(cè)定

水體理化指標(biāo)測(cè)定遵循《水環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)范》（SL 219—2013）。水溫和溶解氧（Dissolved Oxygen，DO）使用溶氧儀現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定；pH使用便攜式pH計(jì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定；高錳酸鹽指數(shù)（Permanganate Value，PV）、總氮（Total Nitrogen，TN）、氨氮（Ammonia Nitrogen，AN）、總磷（Total Phosphorus，TP）、懸浮物（Suspended Solids，SS）等環(huán)境因子參照《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》[6]分別進(jìn)行測(cè)定。

1.3 浮游藻類樣本采集與制備

浮游藻類的采集方式有定性和定量?jī)煞N。定性采集用25號(hào)篩絹制成的浮游生物網(wǎng)，在水中拖曳；定量采集使用采水器（容積2 500 mL）采集不同水層的水樣，混合后取2 000 mL水樣，加入魯哥氏碘液固定，48 h后靜置沉淀至30 mL左右，以供檢測(cè)。不同水深的采樣策略不同。水深小于3 m時(shí)，采集表層（距水面0.5 m）水樣；水深為3～10 m時(shí)，同時(shí)采集表層（距水面0.5 m）和底層（距水底0.5 m）的水樣；水深超過10 m時(shí)，根據(jù)深度間隔2～5 m或更大距離采樣。計(jì)數(shù)時(shí)，立即用10 mL魯哥氏碘液固定水樣，占總量的1%。沉淀和濃縮過程在分液漏斗中進(jìn)行。先靜置24 h，緩慢吸去上清液的20%～40%，再次靜置后吸取更多上清液。

1.4 浮游藻類鑒定、計(jì)數(shù)及數(shù)據(jù)處理

將樣品濃縮至約30 mL，搖勻后取0.1 mL于計(jì)數(shù)框，顯微鏡下按視野法計(jì)數(shù)，每個(gè)樣品統(tǒng)計(jì)兩次，取平均值，計(jì)數(shù)差異控制在15%以內(nèi)。浮游藻類鑒定參照相關(guān)資料[7-10]，每升水中藻類數(shù)量采用式（1）計(jì)算。

（1）

式中：N為每升水中藻類數(shù)量；Cs為計(jì)數(shù)框面積；Fs為視野面積；Fn為每片計(jì)數(shù)過的視野數(shù)；V為濃縮后體積；v為計(jì)數(shù)框容積；Pn為計(jì)數(shù)所得個(gè)數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 水質(zhì)理化指標(biāo)

由表1可知，桐子林水電站施工期與運(yùn)行期在安寧河口、壩址、雅礱江河口的水溫和pH穩(wěn)定，而水體的DO、TN、TP及AN在運(yùn)行期低于施工期，SS和PV則相反。根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002），桐子林水電站施工期安寧河口、壩址和雅礱江河口位置水體均處于Ⅰ～Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)范圍，屬于寡營(yíng)養(yǎng)水體。

2.2 浮游藻類群落結(jié)構(gòu)

2.2.1 浮游藻類種類及優(yōu)勢(shì)類群

桐子林水電站施工期發(fā)現(xiàn)浮游藻類9門189種（含變種），運(yùn)行期有7門109種，如表2所示。兩期的藻類均以硅藻、綠藻和藍(lán)藻為主，合計(jì)占比超過90%，其他藻類種類較少，占比不足5%。

2.2.2 浮游藻類密度

由表3可知，桐子林水電站施工期各調(diào)查斷面浮游藻類平均密度為115 859 ind/L，其中硅藻門占89.64%，藍(lán)藻門占5.28%，綠藻門占8.08%。運(yùn)行期，浮游藻類平均密度為1 484 445 ind/L，其中硅藻門占61.08%，藍(lán)藻門占32.04%，綠藻門占6.88%。運(yùn)行期浮游藻類總密度較施工期增加1 181.3%。雅礱江調(diào)查斷面主要浮游藻類密度比例如圖1所示。

2.2.3 浮游藻類生物量

由表4可知，桐子林水電站施工期各調(diào)查斷面浮游藻類平均生物量為0.357 4 mg/L，其中硅藻門占96.45%，綠藻門占1.68%，藍(lán)藻門占1.87%。運(yùn)行期，浮游藻類平均生物量為1.941 8 mg/L，硅藻門占97.73%，綠藻門占1.16%，藍(lán)藻門占1.11%。運(yùn)行期浮游藻類總生物量相較施工期增加443.4%。雅礱江調(diào)查斷面主要浮游藻類生物量比例如圖2所示。

2.3 浮游藻類群落結(jié)構(gòu)與水質(zhì)理化性質(zhì)的相關(guān)性分析

浮游藻類群落結(jié)構(gòu)與水質(zhì)理化性質(zhì)的皮爾遜相關(guān)性分析結(jié)果如表5所示。研究發(fā)現(xiàn)，水溫、DO、TP與浮游藻類密度和生物量呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)多低于0.6，非主要影響浮游藻類群落結(jié)構(gòu)的環(huán)境因子；SS與浮游藻類密度和生物量呈負(fù)相關(guān)，部分相關(guān)系數(shù)超過0.8，屬次要環(huán)境因子；pH、TN、PV與浮游藻類密度和生物量的相關(guān)系數(shù)大多超過0.8，是主要環(huán)境因子。

3 結(jié)論

從水體理化性質(zhì)變化來看，桐子林水電站是日調(diào)節(jié)型，不影響水庫流速，水質(zhì)各點(diǎn)差異小。施工和運(yùn)行期間，水溫、pH和DO變化較小，可能受氣候和上游水質(zhì)影響。建壩后，水流減緩，懸浮物沉積，透明度增加。磷多屬于結(jié)合態(tài)，SS降低后其含量自然減少；氮?jiǎng)t多屬于溶解態(tài)，水庫形成利于氮累積，故運(yùn)行期的TN含量上升。電站投運(yùn)后，水質(zhì)指標(biāo)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量發(fā)生變化，但水質(zhì)仍為Ⅰ～Ⅱ類，需要加強(qiáng)氮素監(jiān)測(cè)。從浮游藻類組成變化來看，桐子林水電站上下游連通性強(qiáng)，各斷面浮游藻類種類、比例和生物量相似。施工和運(yùn)行期間，水流穩(wěn)定，使硅藻成為優(yōu)勢(shì)種群。建壩后，水流減緩，透明度和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量增加，促進(jìn)浮游藻類生長(zhǎng)和生物量上升；藍(lán)藻、綠藻也適應(yīng)水流變緩的變化，比例上升。硅藻在整個(gè)過程中占優(yōu)勢(shì)，維持山區(qū)河流藻相，對(duì)江段藻類影響較小，與水質(zhì)狀況一致。浮游藻類是水體營(yíng)養(yǎng)狀況的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，受水質(zhì)環(huán)境因素影響較大。水溫、DO、TP變化與藻類密度關(guān)系不強(qiáng)，表明其不是主要因素。SS對(duì)某些藻類有抑制作用，pH和TN與藻類密度呈正相關(guān)，是限制藻類生長(zhǎng)的關(guān)鍵因素。因此，持續(xù)監(jiān)測(cè)pH和TN含量對(duì)防止藻類過度繁殖至關(guān)重要。

參考文獻(xiàn)

1 張漢峰，謝嗣光.錦屏一級(jí)水電站建庫前的浮游動(dòng)物調(diào)查[J].宜賓學(xué)院學(xué)報(bào)，2005（12）：64-66.

2 渠曉東，曹 明，邵美玲，等.雅礱江（錦屏段）及其主要支流的大型底棲動(dòng)物[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2007（1）：158-162.

3 胡紅波，顧泳潔，李 明.麗娃河水體富營(yíng)養(yǎng)化與浮游藻類的指示關(guān)系[J].生物學(xué)雜志，2005（2）：32-35.

4 況琪軍，馬沛明，胡征宇，等.湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的藻類生物學(xué)評(píng)價(jià)與治理研究進(jìn)展[J].安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2005（2）：87-91.

5 陳曉江，楊 劼，杜桂森，等.官?gòu)d水庫浮游植物功能群季節(jié)演替及其驅(qū)動(dòng)因子[J].中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2016（3）：74-81.

6 國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》編委會(huì).水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法[M].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2002：3-5.

7 胡鴻鈞，魏印心.中國(guó)淡水藻類：系統(tǒng)分類及生態(tài)[M].北京：科學(xué)出版社，2006：31-32.

8 鄧 堅(jiān).中國(guó)內(nèi)陸水域常見藻類圖譜[M].武漢：長(zhǎng)江出版社，2012：48-49.

9 翁建中.中國(guó)常見淡水浮游藻類圖譜[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2010：63-64.

10 重慶市環(huán)境科學(xué)研究院.三峽庫區(qū)重慶段常見浮游生物圖譜 水生藻類及浮游動(dòng)物[M].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2006：26-27.