摘要 [目的]探讨巢湖水体浮游藻类数量与主要水质指标之间的关系。[方法]通过对巢湖各取样点的水质及藻类数量和种类进行检测和观察，分析巢湖流域浮游藻类与其水质中的氮、磷及其他水质指标之间的关系。[结果]氮磷比越高，水质越差，藻密度越高，相应的化学需氧量（COD）也越大，如南淝河入湖区。对巢湖水污染的治理应该更加具有针对性，从而使巢湖水体富营养化得到良好改善。[结论]该研究结果为巢湖水污染防治措施的制定提供了参考。
关键词 富营养化；氮；磷；藻密度；巢湖
中图分类号 S181 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2018）17-0076-04
Abstract [Objective] The aim was to explore the relationship between number of phytoplankton and main water quality indexes in Chaohu Lake. [Method] The water quality and the amount of phytoplankton species of sampling points in Chaohu Lake were detected and observed， and the relationship between nitrogen， phosphorus and water quality of phytoplankton in Chaohu Lake watershed were analyzed. [Result] The higher the N/P ratio was， the worse the water quality was；the higher the algal density was， the greater the corresponding chemical oxygen demand （COD） was， such as the entering lake area of Nanfei River. The treatment of Chaohu Lake water quality should be more targeted to improve the eutrophication of Chaohu Lake. [Conclusion] The result provides reference for making water pollution control measures in Chaohu Lake.
Key words Eutrophication；Nitrogen；Phosphorus；The algae density；Chaohu Lake
巢湖水體污染主要来源于农业面源污染中氮、磷的严重流失[1]和沿岸工厂的废水和城镇的生活污水的大量排放。沿岸作物大量使用化肥农药，农业污染日益加重，产生了大量污染物，且基本未经处理就随入湖水径流直接或间接进入湖泊，造成湖体污染物快速增加。污水的处理缺乏相应措施，部分地区排污总量远远超过环境容纳量[2-5]。江湖换水大幅度减小。随着20世纪巢湖闸、裕溪闸的相继新建，巢湖已成为半封闭湖泊，巢湖与长江天然沟通大大减少，湖泊中氮、磷等营养盐输出能力变差[6-7]。浮游生物的生存与水体的含氧量以及氮、磷的含量密切相关。生物的生存需要氧；氮和磷对遗传物质的扩增作用以及蛋白质的合成起着重要作用，但含量过多就会引起水体富营养化[1-6]。巢湖水体富营养化导致藻类大量生长繁殖，水体含氧量低，鱼虾死亡，水
质日益退化，巢湖水作为巢湖地区的水源供应地，水质影响着巢湖人民的健康[7-9]。笔者主要通过对巢湖各代表性取样点的水质及藻类数量和种类进行检测和观察，分析了巢湖流域浮游藻类与其水质中的氮、磷及其他水质指标之间的关系[10]，以期为巢湖水质防治措施的制定提供参考。
1 材料与方法
1.1 调查地点
该次调查取样共3次，时间分别为2017年3、4和6月的月初，其中3月调查取样20个，4月取样15个，6月取样13个，3次所取水样与藻类均包含图1所示取样点，取样点1～13按顺序依次为西坝口、船厂、中垾、东湖心、兆河入湖区、忠庙、新河入湖区、派河入湖区、塘西入湖区、柘皋河入湖区、滨河入湖区、南淝河入湖区、十五里河入湖区。
1.2 试剂与仪器
试剂包括碘、碘化钾、鲁格试剂（由碘和碘化钾按比例配制而成）、邻苯二甲酸氢钾、无水磷酸氢二钠、过硫酸钾、氢氧化钠、硝酸钾、苯酚、硝普纳、磷酸二氢钾、磷酸三钠、次氯酸钠、酒石酸钾钠、EDTA二钠盐、硫酸铵、重铬酸甲、硝酸钾、钼酸铵硫酸、盐酸、钼酸铵、硫酸、硫酸银、硫酸汞、重铬酸甲、六水合硫酸亚铁铵、铬酸甲等[11-12]。
仪器包括HQM-1型有机玻璃采水器、25号浮游生物网、便携式PH-702、PHS-25台式精密pH计、精密温度计、FYL-YS-828L试剂冰箱、CP114型电子天平、LDZX-50KBS立式压力蒸汽灭菌器、TU-1810紫外可见分光光度计、M-207793多功能快速消解仪、HCC-F浮游生物计数框、XSP-2C生物显微镜等。
1.2 方法
1.2.1 取样方法。
采用现场取样，采用HQM-1型有机玻璃采水器采取水样，由于采样是乘船进行的，停留时间较短，水样采集的深度均不足1.0 m，并以取得的水样作为最终水样。
藻类取样分为定性取样和定量取样2种。定性取样采用25号浮游生物网，待船停止时，将25号浮游生物网抛下湖面，沿船前进的方向向前拉10 m左右，然后将其装入样品瓶中，并加入鲁格试剂将其固定，留作定性观察；定量取样采用HQM-1型有机玻璃采水器采取1 L样品，并将向所取样品中加入15 mL鲁格试剂固定。
1.2.2 水质指标检测方法。
将取回水样置于冰箱中于24 h内测定完毕。温度、pH[13]、透明度现场测定；总氮、总磷的测定采用过硫酸钾氧化-紫外分光光度法[11，14]；铵态氮测定采用靛酚蓝比色法[11]；硝酸根采用可见光分光光度比色法测定[11]；化学需氧量（COD）采用快速消解法（小型密封管法）测定[11]。
1.2.3 藻类计数方法。
藻密度采用镜检法[15-17]，分别使用1.0和0.1 mL 2种HCC-F浮游生物计数框取其平均值。
2 结果与分析
2.1 巢湖水体取样点水质概况
由表1可知，入湖区的水温普遍较非入湖区高；pH和透明度都处在一个相对稳定的范围；水体中氨态氮含量基本与总氮含量呈正相关，总氮含量越高，氨态氮含量也越高，硝态氮的含量较低；经对比国家地表水体质量磷元素含量标准，显示巢湖水体所含总磷较高。对照地表水环境质量标准[18]得出巢湖总体水质水体质量属于Ⅲ类、Ⅳ类水质，部分水体属于Ⅴ类，污染较为严重，有待继续治理。
2.2 巢湖水域取样点藻类概况
巢湖各取样点藻类数量计数如下：
西坝口128万个/L，船厂93万个/L，中垾210万个/L，东湖心783万个/L，兆河入湖区480万个/L，忠庙447万个/L，新河入湖区293万个/L，派河入湖区369万个/L，塘西入湖区751万个/L，柘皋河入湖区842万个/L，滨河入湖区340万个/L，南淝河入湖区2 087万个/L，十五里河入湖区364万个/L。
通过分析3次取样结果得知，水中浮游藻类生长适宜温度为25～30 ℃，最适宜在29 ℃，藻密度接近几百万个/L；光照对藻类的生长影响较大，光照强度减弱，藻类增长速度减慢；6月取样结果表明，东半湖的塘西入湖区、柘皋河入湖区藻密度含量较高，西半湖的滨河入湖区、南淝河入湖区等区域藻密度含量高，特别是南淝河入湖区高达2 000万个/L，而东半湖区域藻密度总体较西半湖低。
试验过程中所观察到藻类主要包括蓝藻门、绿藻门、硅藻门、甲藻门、裸藻门。其中，蓝藻、硅藻较为常见，蓝藻门中阿氏项圈藻、水华微囊藻、细小隐球藻较多（图2）。
2.3 巢湖水体各取样点水质与藻类相关性分析
通过对取样点的pH观察发现巢湖水质多呈弱碱性，刘春光等[19]指出，pH8.5的水体固氮能力最强，酸碱度稳定性最高，此时藻类生长最好，同时也显示出巢湖湖边工厂废水及生活污水呈碱性。其中氮、磷对藻类的生长影响很大。COD与藻密度基本成正比关系，水体富营养化程度越高，藻类生长所需氧气含量也越高[1-7]。
由图3可知，巢湖水质中NH4+与藻类密度呈明显的负相关。如南淝河入湖区的NH4+含量较少，但藻密度却最高，而西坝口和船厂处有较高含量的NH4+，其藻密度最低。一般来说，淡水中的总氮主要包含氨态氮和无机硝态氮，氨态氮以NH4+为主，而硝态氮则以NO3-为主，且总氮中NH4+含量较高，无机硝态氮含量较少，所以TN总是与NH4+成正比。有研究表明，淡水藻密度与TN成反比[20-21]，即藻密度与NH4+成反比，该试验结果有一定的类似趋势。
磷是核酸的组成成分，也是能量通货——三磷酸腺苷（ATP）的组成成分，对藻类的生长有着极其重要的作用。由图4可知，巢湖藻类密度与磷元素之间存在较为密切的相关性，在一定范围内巢湖水质中的TP与巢湖水中藻密度呈负相关，即藻类密度越高，此处水质含磷量越低，该结果与张芸[21]的研究结果一致。
氮、磷处于富营养状态下藻类大量繁殖，低氮磷比（0～4）的氮限制会限制藻类生长速度，但在一定范围内藻类生长速率与氮磷比呈正相关，不同藻类对于氮、磷的吸收率不同，藻类的生长并不依赖单一的氮或磷等营养元素（表1），故氮磷比变化较明显[20]。
水中的氮主要以NH4+的形式存在，水体富营养化程度越高，对其消耗量越高，藻类生长量越大[21]。通过上述试验结果发现巢湖水中藻类数量与氮磷之间的关系密切，由图5知，巢湖藻类密度与氮磷比为7～17时存在较明显的正相关性，藻类的生长使水体含氮量在一定范围内下降，而磷元素对于藻类的生长来说也具有一定的影响，图4 显示总磷与藻类密度呈负相关，但大量研究表明，单一的氮、磷元素对藻类生长量的影响较氮磷比的影响较小[22-23]。即一定范围内水体所含氮磷比越高，此处藻类密度越高[20-23]。
3 结论与讨论
该研究表明，浮游藻类的生存与水体的含氧量以及氮、磷的含量密切相关。巢湖水中藻类密度与总氮含量成反比，与总磷含量成反比，氮磷比越大，藻类生长越好，即巢湖富营养化程度高，相反则富营养化程度低，康苗苗等[20]、张芸[21]的研究中也得出相同结论；生物的生存需要氧，藻类的生长受多种水质因子作用，李晓山等[22]对此有所介绍。在水样的采集中对巢湖进行区域划分，相比之下西半湖藻密度高于东半湖，并且排水口浮游藻类较多，出水口相对较少，此处氮磷比较高，有利于当地水质局针对治理。
通过分析试验数据得知，氨氮与藻密度的关系并不是特别明显，与康苗苗等[20]的研究结果有差异，可能是由于测定氨氮的水樣放置时间稍长，导致结果不是很精确；在试验过程中可能存在操作不严谨问题，导致试验结果存在误差。
根据水质检测的结果了解到西湖区水质较差，以南淝河、滨河入湖区更为突出。经调查得知，南淝河等污染较严重的地区沿岸工厂较多，政府应加强对工厂的监管力度，定期视察污水处理情况，检查排放是否达到排放标准。滨河入湖区的污染主要是生活污水所致，故应对生活污水进行集中处理，建设雨污分流管道，实施雨污分流，并向居民进行知识普及，提高居民对生活污水处理的意识。巢湖沿岸农业污染普遍存在，政府部门应对农民进行知识的普及，并邀请农业科研人员向农民介绍正确的农药使用方法和时间，提倡使用生物农药，以减少化学农药的使用。根据巢湖水体富营养化发生的原因及机理，控制或转移氮、磷等外源性营养盐以及有毒、有害污染物质的输出是极其重要的防治措施：一是加强工业点源污染的治理；二是加强城镇生活污染的治理；三是加强农业面源污染的治理；四是加强巢湖蓝藻“水华”的治理；五是加强水土流失的治理[24-25]，多个方面同时治理，对水质的提高有较大影响。
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