于桥水库叶绿素a的时空变化及影响因子分析

应用与环境生物学报 2009，15 ( 1 ): 064~071Chin J Appl Environ Biol=ISSN 1006-687X2009-02-25DOI: 10.3724/SP.J.1145.2009.00064在水质监测和富营养化评估中，直接测定浮游植物生物量不仅工作量大，而且操作烦琐，从而限制了常规使用. 水体中叶绿素a 的浓度可以指示浮游植物的生物量，相比细胞计数和生物量的计算更加简单，应用也更加普遍[1, 2]. 水体中叶绿素a 浓度直接与浮游植物生物量相对应，即浮游植物生物量越高，叶绿素a 浓度就越高. 叶绿素a 浓度与浮游植物生物量有较好的相关性，但由于浮游植物细胞内的叶绿素a 含量存在种类之间的差别，当水体中浮游植物群落结构不同时，叶绿素a 浓度与浮游植物生物量的相关性就存在差异，因华南沿海地区小型水库叶绿素a 浓度的影响因子分析*王 伟 顾继光 韩博平**(暨南大学水生生物研究所 广州 510632)Analysis of Factors Affecting Chlorophyll a Concentrationin Small Reservoirs in South China *WANG wei, GU Jiguang & HAN Boping **(Institute of Hydrobiology, Ji’nan University, Guangzhou 510632, China)Abstract Small reservoirs play an important role in drinking water supply in the coastal South China. In order to understand the effects of the concentration, distribution and seasonal changing dynamics of chlorophyll a on the environmental factors of reservoirs, 12 small reservoirs were investigated in April, August, and Decemeber, 2006. The chlorophyll a concentration in the reservoirs ranged from 1.3 to 33.2 μg/L, and the concentration in pumped storage reservoirs was lowest in August, but highest in the non-pumped storage ones in the same period. The total nitrogen (TN) and total phosphate (TP) concentrations in the 12 reservoirs ranged from 0.18 to 1.76 mg/L and from 0.01 to 0.79 mg/L, respectively. The correlations of chlorophyll a concentration with TP and TN concentrations were significant, with ln (Chl.a)=0.5596 ln (TP)+4.5581 (R 2=0.2337, P <0.01), and ln (Chl.a)=0.6077 ln (TN)+2.6199 (R 2=0.2004, P <0.01). The phytoplankton biomass ranged from 0.135 to 8.759 mg/L. In the non-pumped storage reservoirs, phytoplankton community was dominated by Chlorophyta, Bacillariophyta and Pyrrophyta, but only by Cyanophyta in the Mutouchong Reservoir in December. In the pumped storage reservoirs, the dominant species differed in different seasons, and Pyrrophyta only dominated in the Xianfengling Reservoir. The correlation of chlorophyll a concentration with phytoplankton biomass was significant, ln (Chl.a)=0.2792 ln (biomass)+2.1083 (R 2=0.245, P <0.01). There was an obvious seasonal variation in the correlations between chlorophyll a concentration and environmental factors: TN, TP and SD, and this seasonal variation was regulated by nutrient load and hydrological processes. Because the nutrient load and hydrological rhythm were modified by pumping water, the difference in seasonality of the correlation between chlorophyll a concentration and environmental factors was significant between the pumped and non-pumped storage reservoirs. The correlation of chlorophyll a concentration with phytoplankton biomass varied with the seasonal phytoplankton composition, especially the seasonal variation of dominant species. Fig 7, Tab 1, Ref 29Keywords chlorophyll a; nutrient; Secchi disk depth; small reservoir CLC X824 : Q178.513摘 要 在华南沿海地区，小型水库是重要的供水水源. 于2006年4月、8月、12月3次对珠海市12座小型水库的叶绿素a (Chl.a)、浮游植物、总氮(TN)、总磷(TP)、透明度(SD)等进行采样测定，分析了叶绿素a 浓度的分布、动态及其与浮游植物和环境因子的关系. 12座水库叶绿素a 浓度分布范围为1.3~33.2 μg/L ，抽水水库的叶绿素a 浓度在8月份最低，而非抽水水库的叶绿素a 浓度在8月份最高. 12座水库TN 浓度分布范围为0.18~1.76 mg/L ，TP 浓度分布范围为0.01~0.79 mg/L. 总磷与叶绿素a 浓度显著相关，ln (Chl.a)=0.5596ln (TP)+4.5581 (R 2=0.2337, P <0.01). 总氮与叶绿素a 浓度呈正相关关系，ln(Chl.a) =0.6077ln (TN)+2.6199 (R 2=0.2004, P <0.01). 浮游植物生物量为0.135~8.759 mg/L. 非抽水水库主要以绿藻、硅藻、甲藻为优势类群，但木头冲水库12月份以蓝藻为优势种类. 抽水水库的浮游植物优势种变化较大，叶绿素a 浓度与浮游植物生物量呈显著正相关，ln (Chl.a)=0.2792ln (biomass)+2.1083 (R 2=0.245, P <0.01). 叶绿素a 浓度与环境因子的相关性具有明显的季节变化，这主要是由营养盐负荷和水文条件的季节变化所决定. 抽水与非抽水水库的叶绿素a 浓度与环境因子的相关性具有明显的差别，这主要是由于调水改变了水体的营养盐负荷和水文节律. 叶绿素a 浓度与浮游植物生物量具有正相关关系，这种相关性的季节变化随浮游植物组成的变化(特别是优势种类的变化)而变化. 图7 表1 参29关键词 叶绿素a ；透明度；营养盐；小型水库CLC X824 : Q178.513收稿日期: 2008-03-31 接受日期: 2008-10-07*国家自然科学基金重点项目(No. U0733007)和珠海重大科技项目(No. PC20052040)资助 Supported by the National Natural Science Foundation of China (NSFC No. U0733007) and the Key Scientific Project of Zhuhai, Guangdong, China (No. PC20052040)**通讯作者Correspondingauthor(E-mail:**************.cn)65 1 期王 伟等：华南沿海地区小型水库叶绿素a浓度的影响因子分析此，不同水体中叶绿素a浓度对浮游植物生物量的指示作用也就不同. 影响浮游植物群落和藻类细胞内叶绿素a含量的因素是多方面的，其中营养盐(氮、磷)、光照、降水和水动力学被认为是关键的影响因素[3~7]. 在富营养化评价计算中，现有的方法是以叶绿素a浓度的等级划分为基础并考虑了营养盐浓度和水体透明度等因子的影响，因此分析水体中影响叶绿素a浓度的主要因子，不仅可以了解水体中浮游植物对环境因子的响应，也可以提供水体状况评价的基础[8]. 目前有关叶绿素a浓度与环境因子的关系主要依赖湖泊——特别是大型湖泊调查统计的结果，虽然在大尺度上具有较好的解释作用[8~10]，但在不同地区，水体环境条件存在地域性的差别，叶绿素a浓度与环境因子的关系也就不同，因此所建立的这些关系在应用于具体一个区域的水体时存在限制. 水库是不同于湖泊的一类水体，其水力滞留时间相对较短，水动力学过程受人为控制，水体中浮游植物对环境因子的响应表现也不同，这种响应上的差别会在叶绿素a浓度与环境因子的关系上体现出来.不同类型的水库水体中，浮游植物对环境的响应也不同. 在沿海地区，淡水河流相对短小，修建的水库以小型水库为主，如我国珠海的城市供水正是依赖这类水库. 随着用水量增加，部分水库集中从河流抽水增加蓄水量以提高供水能力，这类依赖于抽水入库的水库称为抽水水库. 抽水入库不仅直接改变了水体水动力学过程，也改变了浮游植物对环境条件的响应. 目前，抽水水库的数量在不断增加. 为了解这些小型水库叶绿素a浓度的分布、动态及其主要影响因子，本文通过对珠海市12座小型水库(其中抽水水库5座)进行的采样调查和水质监测，分析了水库中叶绿素a分布及影响因素.1 材料与方法1.1 采样点设置本文调查的12座水库及其主要特征见表1，其中先锋岭水库、月坑水库、正坑水库、库尾水库和银坑水库等5座水库为抽水型水库，其余7座水库为非抽水水库.大枝园水库周边为高尔夫球场，是其主要的污染源；木头冲水库边的水厂有污染排入水库；爱国水库内有一定量的人工放养鱼类养殖，其它水库没有明显的污染源. 根据水库的大小、地形和地理位置，分别在大坝、库中或者库尾选择适当采样点.1.2 采样、实验方法与数据分析于2006年4月、8月、12月进行采样调查，用萨氏盘测定透明度(Secchi disk depth, SD)，水化指标总磷(Total phosphate, T P)、总氮(Tot al n it rogen, T N)按照国家水质标准方法GB3838-2002测定[11]. 叶绿素a (Chl.a)浓度采用经过0.45 μm的纤维虑膜抽滤200~400 mL，反复冻融–浸提，运用改进的丙酮萃取方法进行测定[12]. 浮游植物样品用5%甲醛固定，在显微镜下进行定量检测. 数据分析使用SPSS13.0软件，进行相关关系计算与回归分析.2 结果与分析2.1 叶绿素a浓度的分布与动态如图1，12座水库叶绿素a浓度分布范围为1.3~33.2 μg/L，其中最低值出现在8月份的王保水库，最高值在12月份的大枝园水库. 非抽水水库中茶冷迳水库、王保水库、吉大水库、黄绿被水库的叶绿素a浓度相对较低，而非抽水水库中的大枝园水库、爱国水库、木头冲水库和抽水水库的叶绿素a浓度比较高. 总体来说，抽水水库的叶绿素a浓度(平均值为14.4 μg/L±0.725 μg/L)高于非抽水水库的(10.7 μg/L±0.535 μg/L).从季节变化看，抽水水库中的先锋岭水库和非抽水水库(不包括王保水库) 8月份叶绿素a浓度最高，而抽水水库(不包括先锋岭水库、银坑水库)和王保水库的叶绿素a浓度则在8月份最低. 银坑水库的叶绿素a浓度在4月份最高，12月份最低. 总体来说，抽水水库的叶绿素a浓度在8月份最低，非抽水水库的叶绿素a浓度在8月份最高.2.2 总氮、总磷浓度的分布与动态如图2-A，12座水库TN浓度分布范围为0.18~1.76 mg/L，其中，大枝园水库4月份总氮浓度最低，爱国水库8月份出现最高值. 抽水水库中，月坑水库总氮浓度最高，年平均值为1.05 mg/L，坑尾水库最低，年平均值为0.63 mg/L；非抽水水库中，王保水库总氮浓度最高，年平均值为1.11 mg/L，吉大水库最低，年平均值为0.38 mg/L. 从季节变化看，大枝园水库、爱国水库、茶冷迳水库、黄绿被水库的总氮浓度最高值出现在8月份，而先锋岭水库、月坑水库在8月份出现最低值，正坑表1 12座水库及其基本情况Table 1 The basic parameters and characteristics of the investigated reservoirs水库Reservoir库容Capacity of reservoir (V/104 m3)采样点Sampling site抽水Pumped (Yes or No)建库时间Construction time先锋岭 Xianfengling392 大坝 Dam Y1958月坑 Yuekeng106.53 大坝 Dam Y1955正坑 Zhengkeng10.7 大坝 Dam Y1985坑尾 Kengwei10.7 大坝 Dam Y1985银坑 Yinkeng148 大坝 Dam Y1959爱国 Aiguo66.52 供水口 Water supply site N1980茶冷迳 Chalengjing143 大坝 Dam N1958吉大 Jida237 大坝 Dam N1976.大枝园 Dazhiyuan337.8 库中 Middle of reservoir N1970王保 Wangbao373 大坝 Dam N1971黄绿背 Huanglvbei161.43 大坝 Dam N1992木头冲 Mutouchong508 大坝 Dam N19626615 卷应 用 与 环 境 生 物 学 报 Chin J Appl Environ Biol水库、坑尾水库、王保水库和吉大水库的总氮浓度在4月份出现最低值，12月份出现最高值，木头冲水库和银坑水库的总氮浓度则在4月份出现最高值，12月份出现最低值.如图2-B ，12座水库TP 浓度最低值低于0.01 mg/L ，最高为0.79 mg/L (4月份的银坑水库和大枝园水库)，最低值出现在8月份的3座水库(茶冷迳、爱国、王保水库)和12月份的王保水库. 从季节变化看，先锋岭水库、月坑水库、银坑水库和非抽水水库的总磷浓度在8月份出现最低值，坑尾水库则在8月份出现最高值，而正坑水库的总磷浓度4月份最高，12月最低.总氮与叶绿素a 浓度呈正相关关系：ln (Chl.a)=0.6077ln(TN)+2.6199 (R 2=0.2004，P <0.01). 总磷与叶绿素a 浓度显著相关：ln (Chl.a)=0.5596ln (TP)+4.5581 (R 2=0.2337，P <0.01). 见图3.图1 12座水库中叶绿素a 浓度的季节动态Fig. 1 Seasonal dynamics of chlorophyll a concentrations in the investigated reservoirs图2 总氮(A)和总磷(B)浓度的季节动态Fig. 2 Seasonal dynamics of TN (A) and TP (B) concentrations in 12 sampled reservoirs671 期王 伟等：华南沿海地区小型水库叶绿素a浓度的影响因子分析2.3 透明度如图4，12座水库的透明度为0.73~3.6 m ，最高值出现在12月份的王保水库，最低值出现在8月份的大枝园水库. 从季节变化看，透明度在月坑水库、爱国水库、木头冲水库中8月份最高，在坑尾水库、大枝园水库、茶冷迳水库、黄绿被水库中则8月份最低；先锋岭水库、正坑水库、银坑水库和王保水库的透明度在4月份最低，12月份最高；吉大水库的透明度则在4月份最高，12月份最低. 叶绿素a 浓度与透明度呈负相关关图3 TN (A)、TP (B)与Chl.a 的关系Fig. 3 Relationship) between nutrient concentrations of TN (A) and TP (B) and chlorophyll a concentration图4 透明度的季节动态Fig. 4 Seasonal dynamics of Secchi disk depth (SD)6815 卷应 用 与 环 境 生 物 学 报 Chin J Appl Environ Biol系(图5)，ln (Chl.a)=–1.4353ln (SD)+2.7606 (R 2=0.4418, P <0.01).2.4 生物量如图6，12座水库的浮游植物生物量为0.135~8.759 mg/L ，最高值出现在4月份的银坑水库，最低值出现在12月份的吉大水库. 从季节变化看，先锋岭水库、正坑水库、坑尾水库、爱国水库和王保水库的浮游植物生物量在8月最低，而大枝园水库、吉大水库、黄绿被水库则在8月最高，月坑水库、银坑水库、茶冷迳水库和木头冲水库的浮游植物生物量在4月最高，12月最低.在12座水库中，非抽水水库主要以绿藻、硅藻、甲藻为优势种类，而木头冲水库12月份蓝藻成为优势种类. 抽水水库的浮游植物优势种变化较大，其中，先锋岭水库以甲藻为优势种类；月坑水库4月份以金藻为优势种类，8月、12月则以甲藻为优势种类；正坑水库在4月、8月以甲藻为优势种类，12月以蓝藻为优势种类；坑尾水库4月、8月以绿藻、硅藻为优势种类，12月则以甲藻为优势种类；银坑水库4月份以蓝藻、绿藻为优势种类，8月份没有明显优势种类，主要由蓝藻、绿藻、硅藻、甲藻组成，12月份以甲藻为优势种类.12座水库的叶绿素a 浓度与浮游植物生物量呈显著正相关(图7)：ln (Chl.a)=0.2792 ln (biomass)+2.1083 (R 2=0.245, P <0.01).3 讨 论3.1 叶绿素a 浓度的季节变化与影响因子水体中叶绿素a 浓度直接取决于水体中藻类的生物量，而水温、光照和营养盐浓度是影响水体中藻类生长的主要环境因子，水体滞留时间影响浮游植物生物量的积累，鱼类和浮游动物的捕食也能够影响浮游植物的生物量. 水体中叶绿素a 浓度的季节分布是浮游植物对这些因子季节变化的响应表现. 珠海地处南亚热带地区，水温和光照常年较高，季节变化相对不明显，导致水体季节变化的主要因子是营养盐和水文条件. 所调查的12座水库的叶绿素a 浓度具有较为明显的季节变化. 抽水水库叶绿素a 浓度的平均值在4月份为18.2 μg/L ，8月份为10.0 μg/L ，12月份为15.0 μg/L ；非抽水水库叶绿素a 浓度平均值在4月份为8.1 μg/L ，8月份为14.6 μg/L ，12月份为9.5 μg/L. 12座水库叶绿素a 平均浓度要高于广东省大中型水库同期的叶绿素a 浓度[13]，也高于很多湖泊的叶绿素a 浓度[14, 15]，反映了小型水库由于自净能力低，对营养盐负荷的响应要比大中型水库灵敏.在自然水体中，氮、磷浓度增加会促进浮游植物的繁殖，从而导致叶绿素a 浓度的增加. 在淡水水体中，磷是最重要的富营养化的限制因子[4, 16]，叶绿素a 浓度和磷浓度的相关程度一般较高.大枝园水库周边为高尔夫球场，为其主要的污染源；木头冲水库边的水厂有污染排入水库，爱国水库内有一定量的鱼类养殖，造成了大枝园水库、爱国水库、木头冲水库的叶绿素a 浓度明显高于其他非抽水水库. 12座水库中，叶绿素a 浓度与总磷呈显著相关(R 2=0.204, P <0.01). 其中4月份，叶绿素a 浓度与总磷表现出较高的相关性(R 2=0.659, P <0.01)；在8月份，由于受降水对水文过程和水体浊度的影响，其相关性很低(R 2=0.007, P =0.786)；在12月份，相关性也不高(R 2=0.139, P =0.232)，这可能与水温下降(非生长期)有一定关系. 尽管叶绿素a 浓度与总氮浓度存在较好的相关性，但在3个季节中的相关性不明显. 总氮、总磷浓度与叶绿素a 浓度相关性的季节差异，说明了12座小型水库中磷的负荷是影响浮游植物生物量和叶绿素a 浓度的关键因子.水体透明度主要受到悬浮物浓度的影响，当浮游植物生物量在悬浮物中占绝对优势时，水体透明度主要取决于浮游植物的生物量，叶绿素a 浓度与透明度之间呈负相关[5, 8, 10]. 虽然当光照减少时特定藻类单个细胞中的叶绿素含量会上升[17, 18]，但很难成为影响水体中的叶绿素a 浓度和透明度关系的主要因子.广东省大中型水库的数据表明，透明度与叶绿素a 浓度有较高的相关性，ln (Chl.a)=–1.349ln (SD)+1.912 (R 2=0.7, P <0.01)[19]. 我们调查的12座小型水库叶绿素a 浓度对透明度的响应有所不同，叶绿素a 浓度与透明度的相关性相对较小，ln (Chl.a)=–1.4353ln (SD)+2.7606 (R 2=0.4418, P <0.01). 4月份，叶绿素a 浓度与透明度有较好负相关(R 2=0.380, P <0.05)，8月份相关性很低(R 2=0.180, P =0.169)，12月份显著负相关(R 2=0.527,图5 SD 与Chl.a 的关系Fig. 5 Relationship between Secchi disk depth (SD) and chlorophyll a concentration691 期王 伟等：华南沿海地区小型水库叶绿素a浓度的影响因子分析P <0.01). 相关性季节变化明显高于很多大型湖泊和水库[20~22]. 8月份，丰水期透明度的变化更多是由悬浮物引起，所以叶绿素a 浓度与透明度的相关性不高. 而在4月、12月的冬春季节，水体相对稳定，浮游植物生物量是影响水透明度的主要因子，叶绿素a 浓度和透明度之间具有较高的相关性，这体现了小型水库的特点. 而在大型浅水湖泊中，风浪大，无机悬浮物是影响透明度的重要因素[23].3.2 抽水与非抽水水库中叶绿素a浓度分布的影响因子抽水水库和非抽水水库的叶绿素a 浓度季节变化具有明显的差异. 非抽水水库中叶绿素a 浓度最高值通常出现在丰水期(8月)，这是由于非抽水水库的营养盐输入主要来自于降水和地表径流. 在抽水水库中，除降水和地表径流外，抽调的河水营养盐浓度要高于水库本身的营养盐浓度. 在珠海，抽水图6 浮游植物生物量及其组成(A: 4月；B ：8月；C ：12月)Fig. 6 Phytoplankton biomass and composition (A: In Apr.; B: In Aug.; C: In Dec.)7015 卷应 用 与 环 境 生 物 学 报 Chin J Appl Environ Biol主要发生枯水期，抽水水库的营养盐浓度在枯水期高于丰水期，导致枯水期的叶绿素a 浓度高于丰水期.非抽水水库主要由降水和地表径流补充水源，在枯水期，降水很少，地表径流的入库水流也很小，对水库的扰动不大，水体悬浮物主要以浮游植物为主，叶绿素a 浓度与透明度的相关性较高：ln (Chl.a)=–1.769ln (SD)+2.7937, R 2=0.5571, P <0.01. 在枯水期，由于抽调河水对水体的扰动，水体悬浮物增多，悬浮物中浮游植物浓度下降，叶绿素a 浓度与透明的的相关性不高：ln (Chl.a)=–0.6628ln (SD)+2.702 (R 2=0.1837, P =0.111).抽水水库和非抽水水库的叶绿素a 浓度与总磷的相关性差别不大，12座水库的叶绿素a 浓度均与总磷浓度呈正相关(R 2=0.204, P <0.01)，但是抽水水库和非抽水水库叶绿素a 浓度和总磷的相关性在不同季节差异明显. 4月份，温度的升高促进了浮游植物的生长，除降水、地面径流外没有其他营养盐来源的非抽水水库中，磷是浮游植物生长的限制因子，导致叶绿素a 浓度与总磷浓度显著相关(R 2=0.797, P <0.01)，明显高于抽水水库的叶绿素a 浓度与总磷浓度的相关性(R 2=0.684, P =0.084)；8月份(丰水期)，降水带来的营养盐，但是降水中磷的浓度较低，加强了磷的限制性，叶绿素a 浓度与总磷浓度相关性(R 2=0.728, P <0.05)明显高于抽水水库(R 2=0.209, P =0.403). 抽水水库的营养盐来源除降水、地表径流外，抽调的河水和内源释放也是重要来源. 在枯水期，抽水水库的营养盐浓度较高，促进了浮游植物的生长繁殖，影响叶绿素a 浓度与总氮浓度的相关性(R 2=0.433, P <0.01). 非抽水水库的营养盐通过降水、地表径流进入水库，而降水中，氮的含量较高，磷的含量较低，浮游植物的生长氮限制减弱，导致叶绿素a 浓度与总氮相关性很低(R 2=0.019, P =0.544).3.3 浮游植物组成对叶绿素a 浓度分布的影响叶绿素a 是浮游植物光合作用的主要色素，但不同藻类的色素构成上有很大差别. 在绿藻中，叶绿素a 是主要的光合色素，而蓝藻的光合色素是藻胆蛋白结合的藻胆色素，叶绿素a 只在反应中心存在，其量较小[24]. 总磷浓度对不同大小的浮游植物有不同的影响，小个体的藻类在贫营养水体中更重要，而在中营养水体中，大个体藻类则更重要[25]. 不同藻类细胞的叶绿素a 含量不同，在不同藻类占优势的水体中，叶绿素a 浓度也不相同[26~29].12座水库中，叶绿素a 浓度与浮游植物生物量显著相关(R 2=0.245, P <0.01)，但季节差异很大. 4月份，叶绿素a 浓度与浮游植物生物量显著相关(R 2=0.509, P <0.01)，8月份，叶绿素a 浓度与生物量相关性很低，12月份相关性(R 2=0.281, P =0.076)高于8月份，小于4月份. 在4月份，水库的浮游植物生物量主要由甲藻、硅藻占优势；在8月份，12座水库没有一致的优势种类，而且单个水库的优势种也不明显；12月份则以甲藻、蓝藻为优势种类，水体相对稳定，但由于蓝藻细胞内的叶绿素a 含量要远低于其它藻类，这直接影响了叶绿素a 浓度与浮游植物生物量的相关性.抽水水库和非抽水水库的叶绿素a 浓度与浮游植物生物量的相关性差异也很大，抽水水库叶绿素a 浓度与浮游植物生物量的相关性(R 2=0.426, P <0.01)明显高于非抽水水库( R 2=0.0.053, P =0.314). 抽水水库浮游植物以甲藻、蓝藻占优势，浮游植物组成相对稳定. 非抽水水库中，每座水库的优势种类都不相同，而且每座水库中的浮游植物优势种的优势度低，导致叶绿素a 浓度与浮游植物生物量的相关性不高.4 结 论小型水库的叶绿素a 浓度及其与总氮、总磷、透明度的相关性在不同季节均有明显变化，说明小型水库叶绿素a 浓度对营养盐和降水、抽调水等影响水文过程和水体浊度的因子的响应比大中型水库灵敏. 叶绿素a 浓度受浮游植物生物量及其组成的影响，在优势种组成稳定的水体中，叶绿素a 浓度与浮游植物生物量显著相关；当浮游植物群落没有稳定优势种类时，叶绿素a 与浮游植物生物量相关性降低.References1 Sakamoto M. Primary production by phytoplankton community in someJapanese lakes and its dependence on lake depth. Arch Hydrobiol , 1966, 62: 1~282 Reynolds CS. The Ecology of Freshwater Phytoplankton. London:图7 浮游植物生物量和叶绿素a 浓度的相关性Fig. 7 Relationship between phytoplankton biomass and chlorophyll a concentration71 1 期王 伟等：华南沿海地区小型水库叶绿素a浓度的影响因子分析Cambridge University Press, 19843 Carlson RE. More complications in the chlorophyll-Secchi diskrelationship. Limnol & Oceanogr, 1980, 25 (2): 379~3824 Schindler DW. Recent advances in the understanding and management ofeutrophication. Limnol & Oceanogr, 2006, 51 (1, Part 2): 356~3635 Edmondson WT. Secchi disk and chlorophyll. Limnol & Oceanogr, 1980,25: 378~3796 Urabe J, Sekino T, Nozaki K, Tsuji A, Yoshimizu C, Kagam M,Koitabashi T, Miyazaki T, Nakanishi M. Light, nutrients and primary productivity in Lake Biwa: An evaluation of the current ecosystem situation. Ecol Res, 1966, 14: 233~2427 Reynolds CS, Irish AE, Eliott JA. The ecological basis for stimulatingphytoplankton responses to environmental change. Ecol Modelling, 2001, 140: 271~2918 Carlson RE. A trophic state index for lakes. Limnol & Oceanogr, 1977,22: 361~3699 Megard RO, Settles JC, Boyer HA, Combs WS. Light, Secchi disks, andtrophic states. Limnol & Oceanogr, 1980, 25: 373~37710 Lorenzen MW. Use of chlorophyll-Secchi disk relationships. Limnol &Oceanogr, 1980, 25: 371~37211 Jin XC (金相灿), Tu QY (屠清璎). 湖泊富营养化调查规范. 第2版. 北京: 中国环境科学出版社, 199012 Lin SJ (林少君), He LJ (贺立静), Huang PS (黄沛生). Comparisonand improvement on the extraction method for chlorophyll a in phytoplankton. Ecol Sci (生态科学), 2005, 24: 9~1113 Hu R (胡韧), Lin QQ (林秋奇), Duan SS (段舜山), Han BP (韩博平).Distribution of chlorophyll-a and phosphorus in subtropical reservoirs, South China. Ecol Sci (生态科学), 2002, 12 (4): 310~31514 Wang FE (王飞儿), Lv HC (吕唤春), Chen YX (陈英旭). Analysisof the spatial and temporal changes in chlorophyll-a concentration in Qiandao Lake and its impact factors. 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Shanghai Environ Sci (上海环境科学), 2003, 22 (Suppl.): 36~4022 Chen YG (陈永根), Liu WL (刘伟龙), Han HJ (韩红娟), Hu WP (胡维平). Relationships between chlorophyll-a content and TN and TP concentrations in water bodies of Taihu Lake, China. Chin J Ecol (生态学杂志), 2007, 26 (12): 2062~206823 Zhang YL (张运林), Qin BQ (秦伯强), Chen WM (陈伟民), Hu WP (胡维平), Yang D (杨顶田). Distribution,seasonan variation and correlation analysis of the transparency in Taihu Lake. Trans Oceanol & Limnol (海洋湖沼学通报), 2003, 2: 30~3624 Han BP (韩博平), Han ZG (韩志国), Fu X (付翔). 藻类光合作用: 机理与模型. 北京: 科学出版社, 200325 Masson S, Pinel-Alloul B. Total phosphorus-chlorophyll a size fractionrelationships in southern Quebec lakes. Limnol & Oceanogr, 2000, 45(3): 732~74026 An KG, Park SS. Indirect inf luence of the summer monsoon onchlorophyll-total phosphorus models in reservoirs: A case study. Ecol Modelling, 2002, 152: 191~20327 An KG, Park SS. Influence of seasonal monsoon on the trophic statedeviation in an Asian reservoir. Water Air & Soil Poll, 2003, 145: 267~28728 Arhonditsis GB, Winder M, Brett MT, Schindler DW. 2004. Patternsand mechanisms of phytoplankton variability in Lake Washington (USA). Water Res, 2004, 38: 4013~402729 Rakocevic-Nedovic J, Hollert H. Use of chlorophyll-Secchi diskrelationships, phytoplankton community and chlorophyll a as trophic state indices of Lake Skadar (Montenegro, Balkan). Environ Sci & Poll Res, 2005, 12 (3): 146~152。

2009年于桥水库调查项目 半米深叶绿素（mg/L） 逐步调整库中鱼类种群比例，探讨以鱼净水的生态治理长效方案（围栏围隔实验） 于桥水库浮游动物 队图盼荆妒嘲异寨畴汀搪覆糠狡桅侯颁规纂煎杯媳签譬各贯札鸽颊越碟韩于桥水库水环境及生物资源调查与生态修复措施探讨于桥水 库水环境及生物资源调查与生态修复措施探讨 冤晋怒扰挝沮源挑以纷段反拥生框碱臆史蓬跨谩扰讳雕改尔柔呵赢部棉遵于桥水库水环境及生物资源调查与生态修复措施探讨于桥水 库水环境及生物资源调查与生态修复措施探讨 需要各级政府部门联合截污治污
现状的原因分析
于桥水库上游及周边地区的污染加剧 于桥水库生态环境自净能力下降 水库中鱼类种群结构不合理
生态修复措施探讨
需要各级政府部门联合截污治污 冤晋怒扰挝沮源挑以纷段反拥生框碱臆史蓬跨谩扰讳雕改尔柔呵赢部棉遵于桥水库水环境及生物资源调查与生态修复措施探讨于桥水
库水环境及生物资源调查与生态修复措施探讨 弱分争喧练偷痰垂蕉脓西秘杜别戊账写越拎猫世逻瑶财杏榨恕轴镭坑喳粉于桥水库水环境及生物资源调查与生态修复措
蓝藻暴发
2009年于桥水库调查项目
水体理化指标包括：
水温 水深 透明度
pH 溶解氧 叶绿素 总氮 总磷
COD 氨态氮
生物调查项目包括：
浮游植物的定性 浮游植物的定量 浮游动物的定性 浮游动物的定量
于桥水库7次水体理化指标平均值
项目 水温（℃）
继续深入调查分析水库现状 库水环境及生物资源调查与生态修复措施探讨
于桥水库7次水体理化指标平均值
继续深入调查分析水库现状 于桥水库上游及周边地区的污染加剧
逐步调整库中鱼类种群比例，探讨以鱼净水的 于桥水库7次水体理化指标平均值
继续深入调查分析水库现状
生态治理长效方案（围栏围隔实验） 生物量平均值为毫克/升

ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｎｕｔｒｉｅｎｔ ｌｏａｄ ｉｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｎ ｌｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ａｌｇａｌ ｂｉｏｍａｓｓ ｓｉｎｃｅ ｔｈｅ １９８０ｓ. (３) Ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｈｏｗｅｄ
ｔｈａｔ ＴＰ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎꎬ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ａｌｇａｌ ｐｉｇｍｅｎｔ ｃｏｎｔｅｎｔ ｗｅｒｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ ( Ｐ<０ ０５) ꎬ ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ ｔｈａｔ ＴＰ ｌｏａｄ ａｎｄ ｃｌｉｍａｔｅ
１.中国环境科学研究院ꎬ 环境基准与风险评估国家重点实验室ꎬ 北京 １０００１２
２.北京师范大学水科学研究院ꎬ 北京 １００８７５
３.中国环境监测总站ꎬ 北京 １０００１２
摘要: 解析湖库藻类群落演替过程及影响因素对于湖库富营养化控制具有重要作用ꎬ而当前我国大部分湖库缺乏历史藻类群落
监测数据. 为研究典型水库藻类群落演替过程及主要驱动因素ꎬ在于桥水库采集沉积物柱芯ꎬ采用 １３７ Ｃｓ 定年和藻类色素反演的
方法ꎬ重建了于桥水库藻类群落近 ８０ 年历史演替过程ꎬ揭示了气候变化和人类活动对藻类群落演替的影响规律. 结果表明:
①于桥水库历史主要藻类为绿藻、蓝藻、隐藻、甲藻、硅藻和裸藻ꎬ藻类群落演替经历了 ３ 个阶段ꎬ第Ⅰ阶段为 １９３８—１９５８ 年ꎬ藻
类生物量较低ꎻ第Ⅱ阶段为 １９５８—１９８３ 年ꎬ藻类生物量逐渐升高ꎻ第Ⅲ阶段为 １９８３—２０１９ 年ꎬ藻类生物量显著增长ꎬ主要以蓝藻
ｄｅｃａｄｅｓ. Ｔｈｅ ａｌｇａｅ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｓｕｃｃｅｓｓｉｏｎ ｗｅｎｔ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｒｅｅ ｓｔａｇｅｓ. Ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｓｔａｇｅ ｗａｓ ｆｏｒｍ １９３８ ｔｏ １９５８ꎬ ｔｈｅ ａｌｇａｅ ｂｉｏｍａｓｓ ｗａｓ ｌｏｗꎻ

基于RS 的于桥水库藻华时空分布特征及影响因子分析岳㊀昂1㊀张㊀赞1㊀魏㊀巍1∗㊀韩静敏1㊀刘红磊2(1.天津市生态环境监测中心,天津300191;2.天津市环境保护科学研究院,天津300191)摘要:于桥水库蓝藻水华的出现造成水体富营养化,影响饮用水安全㊂遥感技术为监测和预防藻华提供了高效快捷的手段,以2008 2017年的Landsat 卫星影像为数据源,通过NDVI 指数反演,分析了于桥水库历年藻华分布特征和变化趋势㊂从空间分布特征来看,于桥水库藻华主要分布在东岸和北岸,严重时会发展到水库中心;从历年藻华面积变化趋势看,2008 2013年,于桥水库藻华爆发面积较小,2013 2015年藻华现象逐年严重,2016 2017年水库藻华面积显著减少并趋于平稳㊂根据遥感监测结果,结合实地监测数据,分析得出:磷是于桥水库藻华爆发的限制性因子,气温的阶段性上升可能导致藻华大面积爆发㊂基于此研究结果,提出以磷输入控制为核心目标的于桥水库藻华防治措施,以减少水体富营养化和藻华爆发㊂关键词:于桥水库;遥感;藻华;影响因子;磷SPATIOTEMPORAL DISTRIBUTION CHARACTERISTICS OF ALGAL BLOOM IN YUQIAORESERVOIR BASED ON RS AND ITS INFLUENCE FACTORS ANALYSISYue Ang 1㊀Zhang Zan 1㊀Wei Wei 1∗㊀Han Jingmin 1㊀Liu Honglei 2(1.Tianjin Eco-Environmental Monitoring Center,Tianjin 300191,China;2.Tianjin Academy of Environmental Sciences,Tianjin 300191,China)Abstract :The appearance of cyanobacteria blooms in Yuqiao Reservoir caused eutrophication of the water body and affectedthe safety of drinking water.Remote sensing technology provides an efficient and fast way to monitor and prevent algal blooms.Landsat satellite remote sensing images from 2008to 2017were used to analyze the distribution characteristics and changing trends of algal blooms in Yuqiao Reservoir through NDVI index inversion.From the perspective of spatial distributioncharacteristics,the algal blooms are mainly distributed on the east and north shores while in severe cases will develop to the center of the reservoir.From the perspective of the algal bloom area changes over the years,the area is relatively small,but more serious year by year from 2013to 2015,and decreased significantly and stabilized from 2016to 2017.Based on theresults of remote sensing monitoring and field monitoring data,the research showed that phosphorus is the limiting factor for algal blooms in the Yuqiao Reservoir,and the stepwise increase in temperature may cause large-scale blooms of algal blooms.Based on this result,algae bloom prevention measures in Yuqiao Reservoir were proposed with the core objective of phosphorus input control to reduce water eutrophication and algal blooms.Keywords :Yuqiao Reservoir;Remote sensing;Algal bloom;Impact factor;Phosphorus㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀收稿日期:2020-03-21基金项目:天津市科技计划项目(16YFXTSF00380)㊂第一作者:岳昂,工程师,研究方向为水环境监测㊁生态环境遥感监测研究㊂∗通信作者:魏巍(1970-),男,高级工程师,主要从事生态环境监测相关工作㊂1003813938@0㊀引㊀言水是人类生存和进步的生命之源,是社会经济发展不可替代的基础自然资源㊂近年来,随着社会经济的迅猛发展,城镇化程度加速扩张,工农业生产和生活污水的排放对内陆湖泊河流造成了不同程度的污染,导致水体富营养化问题出现,水华蓝藻现象爆发,成为水生态系统最重要的问题之一,给内陆湖泊生态环境治理带来了严峻的考验㊂传统的藻华测量方法是通过现场采样后在实验室进行测量,这种方法不仅费时费力,而且无法监测大范围水体的藻华分布情况㊂遥感技术的出现和快速发展,为监测和预防水华蓝藻提供了高效快捷的手段㊂遥感监测具有监测范围广㊁速度快㊁成本低㊁便于进行长期动态监测的优势,利用遥感技术进行蓝藻水华监测能够较好的反映藻华的时空分布和演化规律,可以帮助环境监测相关部门快速掌握藻华的变化趋势,为藻华预警提供科学依据[1]㊂在内陆水体水质遥感监测中,对蓝藻水华的监测主要是针对藻华覆盖的分布范围和动态趋势的监测㊂利用遥感技术监测蓝藻水华的方法包括单波段阈值法㊁光谱指数法㊁监督分类法和水质参数反演法等㊂单波段阈值法是利用藻华在近红外波段的高反射特性,通过选取合适的阈值区分藻华和水体,从而获取藻华分布范围㊂段洪涛等[2]利用MODIS数据,选取0.1为阈值,认为band>0.1时为藻华,提取了海岸带水域的蓝藻水华㊂光谱指数法是利用不同的波段组合方式,通过计算波段比值的方法实现藻华的有效监测㊂李旭文[3]等利用Landsat TM数据通过构建差分植被指数DVI来计算藻类生物量,并对藻类生物量进行分级,对太湖梅梁湖区藻类分布特征进行了监测和分析㊂Hu等[4]通过建立浮游藻类光谱指数提取了青岛海岸的藻类,并将改方法应用于太湖,对太湖2000 2009年藻华分布情况进行了监测㊂监督分类法是利用蓝藻和水体的光谱特征和纹理信息的差异,通过训练样本选择利用遥感图像监督分类的方法提取蓝藻水华㊂林怡[5]利用Landsat ETM+数据构建的归一化蓝藻指数,采用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)方法进行监督分类提取淀山湖蓝藻水华,有效地识别了各种密度的蓝藻空间分布信息㊂水质参数反演法是以蓝藻素或叶绿素a为目标,通过遥感定量反演,分析蓝藻的分布状态㊂例如,梅长青[6]㊁怀红燕[7]等利用MODIS数据对我国巢湖㊁淀山湖进行叶绿素反演,通过叶绿素浓度监测藻类水华的暴发㊂于桥水库是天津市唯一的城市集中式应用水水源地,是天津市市区及滨海新区千万人口的生命线,对天津市经济社会发展具有极其重要的作用㊂但是近年来,由于农业面源污染和上游城市污水的排放[8-9],污染加剧,给于桥水库水质状况带来了严重影响,造成了水体富营养化,从1997年就已经出现了蓝藻水华爆发[10],给天津市饮用水安全带来了极大隐患,因此于桥水库藻华监测及爆发因素分析尤为重要㊂本文利用Landsat8和landsat7卫星遥感影像,通过光谱指数计算,提取于桥水库近10年来的藻华空间分布情况,分析其时空分布特征,并结合实地水质监测数据和区域温度数据,分析于桥水库总磷㊁叶绿素a与藻华面积的关系,探讨藻华爆发的影响因子,为于桥水库藻华治理和水质监管提供支撑㊂1㊀藻华遥感解译1.1㊀研究区概况于桥水库位于天津市蓟县城东4km处的州河上游,是一座山谷型水库㊂于桥水库始建于1959年, 1983年引滦入津工程建成后,于桥水库正式纳入引滦入津工程管理,成为天津唯一的水源地,其主要功能以防洪㊁城市供水为主,兼顾灌溉㊁发电等㊂于桥水库上游主要入库河流为淋河㊁沙河和黎河,其中沙河和黎河汇聚而成果河,黎河为引滦输水通道,上游连接输水隧洞,由于输水影响,果河入库的氮㊁磷质量浓度持续超标[11],导致库区水质无法达到规划要求的Ⅲ类标准,直接影响下游的蓟县㊁宝坻㊁宁河㊁玉田㊁汉沽等各县(区)的低洼地区近百万人口和300余万亩耕地㊂1.2㊀数据介绍遥感数据采用了Landsat-8OLI和Landsat-7ETM+卫星遥感图像,数据源来自地理空间数据云(http:// /)㊂Landsat-7是美国的陆地卫星计划(Landsat)中的第七颗,卫星携带增强型专题制图仪(Enhanced Thematic Mapper,ETM+)传感器,与Landsat-5相比增加了分辨率为15m的全色波段(PAN波段)㊂Landsat-8是太阳同步轨道卫星,携带陆地成像仪(Operational Land Imager,OLI)和热红外传感器(Thermal Infrared Sensor,TIRS),OLI陆地成像仪包括9个波段,空间分辨率为30m,其中包括一个15m的全色波段㊂与Landsat5/Landsat7相比, Landsat8涵盖的波段更多㊁波段划分更精细,数据量也提高到以往的3倍[12,13]㊂本文选取2008 2017年8 9月的Landsat-8OLI和Landsat-7ETM+影像为主要数据源进行于桥水库藻华解译分析㊂气象数据来自中国气象科学共享服务系统(http://图1㊀于桥水库遥感影像示意/),获取了流域内气象站(站点编号54439,坐标为117ʎ53ᶄE㊁40ʎ12ᶄN)的日平均和最大气温,分析气温与于桥水库叶绿素a质量浓度和藻华爆发面积的关系㊂1.3㊀藻华提取方法研究1.3.1㊀Landsat数据预处理利用ENVI软件对Landsat数据进行区域裁剪㊁辐射定标㊁大气校正等预处理[14],消除传感器误差㊁大气误差等外界干扰因素的影响,并采用单波段阈值法制作水体区域掩膜[15],获得准确的水体区域,在此基础上再进行蓝藻水华的提取㊂1.3.2㊀蓝藻水华提取方法蓝藻水华具有与植被相似的光谱特征[16],在550nm(绿波段)附近有一个反射峰,在675~710nm 波段具有类似于植被的陡坡效应,而在710~900nm (近红外波段)由于藻类细胞结构特点强烈反射太阳光谱能量而具有一个极高的反射率平台[17],这是蓝藻水华区别于正常水体的最明显的特征,因此利用植被指数可以有效的进行蓝藻水华的提取㊂归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)是最常用且提取效果较好的植被指数之一,由于蓝藻光谱特征具有与植被相似的陡坡效应,所以利用NDVI可以有效的识别蓝藻水华㊂NDVI的计算公式如下:NDVI=NIR-RNIR+R(1)式中:NIR为近红外波段反射值;R为红波段反射值㊂1.4㊀藻华空间分布及演变趋势分析1.4.1㊀藻华面积解译获得于桥水库的水体区域后,利用ENVI的波段运算工具进行NDVI反演,得到于桥水库的NDVI图㊂在NDVI图像中,NDVI>0的区域为藻华区域,且NDVI值越大藻华浓度越高,NDVI值越小藻华浓度越低;NDVI<0的区域为正常水体㊂对得到的NDVI 图像进行阈值分割,得到于桥水库藻华分布图㊂为了消除其他易混淆物体的干扰,得到精准的藻华分布,通过对象矩形度进一步判断藻华的面积分布㊂对象矩形度即为表明形状能被矩形描述的程度,由多边形面积比多边形外接矩形的面积表示㊂矩形的矩形度为1,非矩形的矩形度小于1㊂对象矩形度是识别藻华的核心因子,根据对目标对象的判断将对象矩形度设定为0.7~0.8,可以有效识别出农田大体特征,消除对藻华提取的影响,但应注意前一步分割参数应设定相对细微㊂此外,由于水流㊁风向等外部环境都会影响到藻华的聚集,因此在卫星影像上含有藻华的水体与正常水体表现了不同的表面特征,即藻华在水体表面一般表现为条带状或者絮状形态,容易与周围湖水相区分,有利于目标物的目视解译[18],利用这一特征对获得藻华分布图进行后处理,最终得到准确的于桥水库藻华面积分布图㊂1.4.2㊀于桥水库近10年藻华空间分布特征及演变趋势分析利用2008 2017年8 9月于桥水库Landsat数据,采用NDVI指数反演结合人工目视解译的遥感方法,提取于桥水库2008 2017年的藻华空间分布图,分析10年间于桥水库藻华变化趋势,结果见图2㊂从空间分布特征来看,于桥水库藻华主要分布在东岸和北岸,严重时会发展到水库中心,西南沿岸基本没有藻华出现,水质状况较好,造成这一分布特征的原因可能与盛行风向㊁入库支流营养盐数据[19]以图2㊀于桥水库2008 2017年夏秋季藻华时空分布和藻华面积变化趋势及水库周边地貌状况有关[20]㊂从历年藻华面积变化趋势看,2008 2013年,于桥水库藻华爆发面积较小,水质状况较好,其中2009年藻华面积最小为1.87km2,2010 2013年藻华面积相对平稳,基本维持在3km2左右;2013 2015年藻华现象逐年严重,到2015年达到一个峰值,藻华面积达到5.65km2; 2016 2017年水库藻华面积显著减少并趋于平稳,藻华面积分别为1.5km2和1.95km2㊂2㊀藻华影响因子分析2.1㊀于桥水库近10年水质情况为研究水质环境与藻华面积变化的关系,本文分析了2008 2017年于桥坝下㊁水库中心㊁东马坊㊁九百户㊁三岔口不同监测点位的总磷(Total Phosphorus, TP)和叶绿素a(Chl-a)的质量浓度变化情况,如图3所示㊂整体来看,在同一监测时间,不同监测点位的TP和Chl-a质量浓度没有明显差异,且五个监测点位上的TP质量浓度与Chl-a质量浓度的历年变化趋势基本一致㊂2008 2012年TP和Chl-a质量浓度均较为平稳,没有明显变化,从2013年开始,TP和Chl-a质量浓度大幅上升,并到2016年达到最大,2017年开始有回落趋势㊂2008年于桥水库TP和Chl-a平均质量浓度分别是0.027mg/L和6.7mg/m3,到2016年分别上升至0.110mg/L和24.3mg/m3,2017年又回落至0.035mg/L和13.3mg/m3㊂ʏ TP; ʻ Chl-a㊂图3㊀于桥水库5个监测站点的总磷和叶绿素a质量浓度变化(2008 2017年)2.2㊀于桥水库磷质量浓度、叶绿素a与藻华面积关系分析分析于桥水库2008 2017年实测的TP和Chl-a 质量浓度可以发现,二者呈现明显的线性关系(R2= 0.944),如图4a所示㊂由此可见,TP质量浓度的增加会促进藻类生长,进而造成水体Chl-a质量浓度的上升,这一结果与Smith等[21]的研究结果是一致的,也进一步证明了磷是于桥水库藻华爆发的限制性因子㊂如图4b是藻华面积与叶绿素a的关系图,从图中可以看出二者没有明显关联㊂结合磷质量浓度与藻华面积的历年变化情况可以看出,磷质量浓度与藻华面积变化也不完全一致㊂从藻华面积变化趋势图中可知,于桥水库藻华面积在2015年达到最大值5.65km2,而磷质量浓度和叶绿素a浓度的最大值均是在2016年,其浓度分别为0.109mg /L 和52.44mg /m 3,而此时藻华面积相较2015年已大幅减少,甚至为历年最少㊂由此可知,虽然TP 浓度增加会促进藻华爆发,然而藻华爆发面积与磷质量浓度没有必然联系㊂这是因为磷并非是引起藻华爆发的唯一因素,藻华发生会受到营养盐浓度㊁温度㊁湖泊地形㊁湖流等多种环境因素的影响㊂于桥水库的输入方式主要是河流输入[22],河流入库口由于流速降低,吸附于颗粒上的磷大量沉积,并水土界面发生交换作用重新进入上覆水体,导致水中磷质量浓度升高[23],造成有支流输入的河口和近岸区域藻华滋生和大面积聚集(见图2)㊂因此,在于桥水库藻华防治工作中,应重点关注水流较为缓慢的岸边区域和有支流输入的河口缓流区域㊂图4㊀叶绿素质量浓度对总磷质量浓度的响应关系及藻华面积与叶绿素质量浓度2.3㊀区域气温与于桥水库藻华爆发关系分析水温对藻类生长具有重要影响,其中25ħ左右是较适宜藻类生长的温度[24],因此每年的8 9月是于桥水库藻华爆发最为严重的时间㊂利用国家气象站(遵化站)2008 2017年8 9月的日平均和最大气温数据,分析不同年份气温变化与于桥水库藻华面积变化的关系㊂结果显示,2015年8 9月日平均气温分布与其他年份有明显不同㊂2015年8 9月,日平均气温在22~28ħ的累计频率为65%左右,明显高于其他年份,说明该部分时段温度高于同期温度㊂进一步分析发现在藻华面积分布较高的年份均有类似的温度分布特征,充分证明了在营养盐充足的条件下,气温的升高会促进藻类大量繁殖,导致藻华大面积爆发㊂ʻ 2008; ʏ 2009; ▶ 2010; һ 2011; ▽ 2012;⎔ 2013; ʻˑ 2014; Җ 2015; ◁ 2016; Ѳˑ 2017㊂图5㊀于桥水库2008 2017年8 9月份日平均气温累积频度分布3㊀结㊀论从上述分析可以看出,于桥水库藻华主要出现库区东岸和北岸的河流入口处,西南及水库中心水体状况较好,藻华出现较少㊂引起藻华现象的原因包括营养盐输入㊁磷质量浓度的增加㊁温度等因子,其中营养盐是藻华发生的物质基础,总磷与水中叶绿素a 浓度有着直接影响,是于桥水库藻华爆发的限制性因子;温度也与藻华爆发密切相关,对藻华爆发面积有着重要影响㊂基于此,在于桥水库蓝藻水华防治方面,建议以磷输入控制为核心目标,具体对策如下:1)控制面源磷输入和废污水排放,实施基于入库磷总量达标的流域水质目标管理方案[25];2)建造人工湿地,开展入库河流岸边带修复和重建,减低入河磷污染和净化水质;3)在东岸和北岸污染较重区域开展生态清淤,减少沉积物内源磷污染㊂参考文献[1]㊀赵丹.典型内陆湖库蓝藻水华遥感监测[D].西安科技大学,2018.[2]㊀张渊智,段洪涛.芬兰海岸带水域蓝藻水华遥感监测[J].湖泊科学,2008,20(2):167-172.[3]㊀李旭文,季耿善,杨静.太湖藻类的卫星遥感监测[J].湖泊科学,1995(7):65-68.[4]㊀HU C,LEE Z,MA R,et al.Moderate resolution imagingspectroradiometer (MODIS)observations of cyanobacteria bloomsin Taihu Lake,China [J ].Journal of Geophysical Research:Oceans,2010,115(C4).(下转第83页)。