戴國飛，張偉，彭寧彥，樓倩，鐘家有

江西省水利科學(xué)研究院//江西省鄱陽湖水資源與環(huán)境重點實驗室，江西 南昌 330029

枯水期鄱陽湖及其濱湖水體氮磷等污染物分布與藻華風(fēng)險研究

戴國飛*，張偉，彭寧彥，樓倩，鐘家有*

江西省水利科學(xué)研究院//江西省鄱陽湖水資源與環(huán)境重點實驗室，江西 南昌 330029

在以往研究重點關(guān)注鄱陽湖主湖區(qū)水生態(tài)環(huán)境基礎(chǔ)上，在枯水期對鄱陽湖及其濱湖水體等鄱陽湖鄰近污染匯湖網(wǎng)絡(luò)進行了氮磷等主要營養(yǎng)物質(zhì)及浮游植物調(diào)查，并從全局角度對結(jié)果進行了主成分分析評價和藻華成因Pearson相關(guān)分析，為系統(tǒng)全面評估鄱陽湖整體水環(huán)境污染狀況及藻華風(fēng)險預(yù)警提供科學(xué)依據(jù)。得出主要結(jié)論如下：枯水期鄱陽湖及周邊水體的營養(yǎng)鹽濃度普遍偏高，如藻華關(guān)鍵指標(biāo)因子總磷主湖區(qū)平均達到0.22 mg·L-1，“五河”平均為0.12 mg·L-1，鄱陽湖主湖區(qū)營養(yǎng)鹽濃度如總氮和總磷總體呈現(xiàn)南高北低分布，如總磷南部平均0.29 mg·L-1，北部0.14 mg·L-1，可能主要受南部受污染較重的入湖支流贛江和饒河污染輸入影響。主成分分析結(jié)果表明，枯水期湖泊型水體水質(zhì)主要受總磷、總氮、溫度及pH影響，上述指標(biāo)值越高，主成分分析的水質(zhì)評價結(jié)果越差；河流型水體則主要受總氮、氨氮、溫度、pH和透明度影響。濱湖湖泊中柘林湖水質(zhì)良好，對修河和鄱陽湖水質(zhì)起較好的促進作用，入湖河流的中小河流如博陽河水質(zhì)較“五河”水質(zhì)好，“五河”中贛江和饒河污染尤為嚴(yán)重?？菟谯蛾柡桶l(fā)生了藍藻水華，微囊藻是鄱陽湖藍藻水華的絕對優(yōu)勢種。對鄱陽湖藍藻水華區(qū)水體毒素分析表明，其水體溶解性微囊藻毒素濃度達到了1.60 μg·L-1，其中MC-RR占藍藻毒素總量的92.6%，MC-LR占5.2%，MC-YR占0.8%，其它類型毒素異構(gòu)體約占1.4%，總體毒害風(fēng)險尚不高。對數(shù)據(jù)進行相關(guān)分析表明，秋季高溫氣候、湖區(qū)高濃度的氮和有機物污染可能是該區(qū)域湖泊藻類增殖和水華暴發(fā)的主要成因。

鄱陽湖；濱湖水體；水污染；藍藻水華；藍藻毒素

鄱陽湖位于江西省的北部、長江中下游南岸，是我國第一大淡水湖。鄱陽湖流域主要包含贛江、撫河、信江、饒河、修河5大水系（簡稱“五河”）和博陽河、漳田河等較小河流，流域面積16.22萬km2，約占長江流域面積的9%。受流域及長江來水雙重影響，鄱陽湖水位每年 4─6月隨流域洪水入湖而上漲，7─9月因長江洪水頂托或倒灌而壅高，10月穩(wěn)定退水，逐漸進入枯水期。鄱陽湖水位年變幅高達10 m，呈現(xiàn)“洪水一片，枯水一線”的景象，具有典型的過水性、吞吐性、季節(jié)性特征。

近年來鄱陽湖水域面積逐年縮小，水土流失嚴(yán)重，加上不良的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和土地利用方式、日益增多的工業(yè)污染排放，使入湖的營養(yǎng)物質(zhì)（如氮、磷等）輸入量增大，鄱陽湖水環(huán)境有日益惡化的趨勢，湖區(qū)水體富營養(yǎng)化和藍藻水華的風(fēng)險也在不斷攀升（王毛蘭等，2008；胡春華等，2010）。湖泊富營養(yǎng)化是指湖泊水體中的營養(yǎng)鹽過剩，由于接納過多的氮、磷等營養(yǎng)性物質(zhì)，使湖泊生產(chǎn)力水平提高（Smith等，1999）。它是由諸多物理因素（溫度和光照）、化學(xué)因素（氮、磷、有機質(zhì)、鈣、鐵和二氧化碳等）和生物量共同作用的結(jié)果，其中營養(yǎng)鹽一般被認(rèn)為是最重要的因素，營養(yǎng)鹽負(fù)荷與生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的關(guān)系也一直是該領(lǐng)域的研究重點（Smith等，2003；Sharma等，2011）。富營養(yǎng)化現(xiàn)象通常表現(xiàn)為藻類以及其他生物的異常繁殖，水體透明度和溶解氧等變化導(dǎo)致水質(zhì)變壞，影響湖泊供水、養(yǎng)殖、娛樂等社會服務(wù)功能；水生植物的大量繁殖，加速湖泊淤積、沼澤化的過程。此外，富營養(yǎng)化藍藻水華問題越來越受到公眾和研究者的關(guān)注，其重要原因之一在于藍藻毒素是一種潛在的致癌劑，對人體和動物的健康安全是個較大的威脅（Song等，2007；Peng等，2010）。因此遏制鄱陽湖水體富營養(yǎng)化發(fā)展趨勢和藻類水華災(zāi)害，已逐漸成為該區(qū)域水資源安全戰(zhàn)略及貫徹落實國務(wù)院《鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)規(guī)劃》所必須解決的重要社會和生態(tài)問題。

為全面了解鄱陽湖及周邊入湖水體水污染狀況和藍藻水華風(fēng)險，分析各類水體主要環(huán)境因子間的相互關(guān)系，本研究在以往研究重點關(guān)注鄱陽湖主湖區(qū)水環(huán)境基礎(chǔ)上，在枯水期對鄱陽湖和周邊眾多入湖水體包括季節(jié)性和人工操控性通湖湖泊、“五河”、濱湖區(qū)間河流、城市蓄水湖泊等等鄱陽湖污染匯湖網(wǎng)絡(luò)進進行了全面系統(tǒng)的水質(zhì)（主要為氮磷等污染物）和浮游植物調(diào)查，并從全局角度對結(jié)果進行了主成分分析評價和藻華成因Pearson相關(guān)分析，為系統(tǒng)全面評估鄱陽湖整體水環(huán)境污染狀況及藻華風(fēng)險預(yù)警提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究對象

于2012年10月20日─11月25日對鄱陽湖（處于枯水季節(jié)除主航道外鄱陽湖采樣點平均水深<1 m）及濱湖區(qū)共20個不同點位的水體進行了表層水樣及浮游植物樣品采集。具體采樣點位如圖1所示，鄱陽湖主湖區(qū)設(shè)置了6個采樣點，由南往北分別為6號點（南磯山附近），1號點（鄱陽湖南區(qū)），2號點（蛇山附近），3號點（松門山附近），4號點（鄱陽湖入江水道口），5號點（屏峰山附近）；濱湖湖泊點位：7號點為艾溪湖，8為聯(lián)圩池，9為大湖池，10為柘林湖，12為蓼花池，14為鄱陽東湖，15為軍山湖；鄱陽湖小型入湖河流點位：11為博陽河，13為徐埠港；“五河”入湖口采樣點位：16為贛江（南支），17為修水，18為饒河，19為信江，20為撫河。水樣采集使用2 L有機玻璃采水器于水面下0.5 m處采集。水樣采集后分裝于消毒過的聚乙烯瓶中，加入保存劑后4 ℃保存?，F(xiàn)場采用便攜式多參數(shù)水質(zhì)分析儀（YSI EXO, YSI Company, USA）測定水溫、透明度、溶解氧等常規(guī)參數(shù)，同時取1 L水樣用魯哥試劑（濃度約1.5%）固定用于浮游植物定量測定。

圖1 鄱陽湖及周邊河湖水體采樣點分布圖Fig. 1 The sampling sites in Poyang Lake together with rivers or lakes around

1.2 研究方法

各類水質(zhì)指標(biāo)包括葉綠素 a、硝態(tài)氮、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)和總磷等均采用國標(biāo)法進行測定。在部分肉眼可視藍藻水華區(qū)域還對溶解性微囊藻毒素進行了測定，原水用0.45 μm濾膜過濾后-20 ℃保存，72 h內(nèi)用ELISA法直接稀釋測定，該方法具體操作步驟請參考雷臘梅等（2004）（Lei等，2004）的文獻報道。浮游植物定性樣品用 25號浮游生物網(wǎng)撈取，加入 4%福爾馬林溶液固定保存后用于種類鑒定和分析；定量樣品用2 L采水器采集表層水樣1 L，加入15 mL魯格試劑固定保存。定量樣品在實驗室靜置48 h后濃縮至30 mL，取0.1 mL均勻樣品于浮游植物計數(shù)框，在顯微鏡下進行種類鑒定和細胞計數(shù)。浮游植物計數(shù)鑒定采用血球計數(shù)板法，鑒定方法參考《中國淡水藻類：系統(tǒng)、分類及生態(tài)》（周鳳霞等，2010）和《淡水微型生物圖譜》（胡鴻鈞等，2006）。優(yōu)勢種由 Mcnaughton指數(shù) Y確定，Y=(ni/N)fi，ni為第i種藻類的細胞數(shù)，N為樣品中所有藻類的總細胞數(shù)，fi為第i種藻類在各樣點出現(xiàn)的頻率，取優(yōu)勢度指數(shù)Y>0.02的藻類定為優(yōu)勢種（Mcnaughton，1967）。

數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析采用SPSS 19軟件完成，其中主成分分析簡略過程如下：先對調(diào)查數(shù)據(jù)進行方差分解和主成分提取，主成分的提取情況和主成分因子載荷如表1和表2所示。根據(jù)表1的結(jié)果，前4個主成分的特征值均大于 1，提供了原有信息的84.15%，基本滿足因子選取的原則，說明前4個主成分可以很好反應(yīng)鄱陽湖水質(zhì)原始數(shù)據(jù)信息。為揭示鄱陽湖各樣地的污染程度，根據(jù)主成分得分和各主成分對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)后方差貢獻率的積之和計算得出各采樣點水質(zhì)污染綜合得分（圖4），得分越大表明水體污染越嚴(yán)重。Pearson系數(shù)相關(guān)性檢驗中當(dāng)P<0.05認(rèn)為顯著差異，P<0.01為極顯著差異。

表1 各河湖水體水質(zhì)參數(shù)主成分分析結(jié)果Table 1 The statistic results of principal component analysis in lakes and rivers sampling sties

2 結(jié)果與討論

2.1 鄱陽湖及入湖水體營養(yǎng)鹽狀態(tài)

2.1.1 鄱陽湖與入湖支流污染物分布

在水體總氮方面（見圖2），鄱陽湖枯水期平均濃度達到了 2.35 mg·L-1，變化范圍為 1.06～5.75 mg·L-1，其中南半湖區(qū)（1，2，6號點）平均濃度3.28 mg·L-1，大幅高于北半湖區(qū)（3，4，5）的平均濃度1.43 mg·L-1。從圖1中我們也可以看到，從南部點位到北部點位（6-1-2-3-4-5）鄱陽湖總氮有非常明顯的遞減趨勢。從鄱陽湖入湖河流的總氮分布可以看出，鄱陽湖總氮污染主要來自南半湖區(qū)，贛江（2.92 mg·L-1）、饒河（2.91 mg·L-1）、撫河（1.69 mg·L-1）等南部入湖支流總氮濃度均明顯高于北部湖區(qū)的修水（1.18 mg·L-1）、博陽河（0.70 mg·L-1）等支流。由于水位關(guān)系該季節(jié)鄱陽湖區(qū)濕地植被尚未大面積發(fā)育，其對總氮吸收去除作用較為有限，因此微生物降解作用可能是總氮濃度南北方向梯度下降的主要原因，吳蘭等（2011）的研究表明鄱陽湖水體微生物群落多樣性高，對各類營養(yǎng)鹽有較好的凈化作用，是維持鄱陽湖水體自我凈化能力的基礎(chǔ)保障。除 6號尾閭區(qū)點位外，鄱陽湖其他點位氨氮的空間分布總體與總氮相似，其平均濃度為 0.66 mg·L-1。上述結(jié)果表明，外源污染是鄱陽湖氮類污染物的主要特征，其來源主要自南部入湖支流。

圖2 各采樣點位總氮與氨氮濃度分布圖Fig. 2 The TN and NH3-N concentration in all the sampling sites

表2 各河湖水體主成分分析因子載荷表Table 2 Component matrix of principal component analysis in lakes and rivers sampling sties

枯水期鄱陽湖總磷平均濃度為0.22 mg·L-1，變化范圍為0.07～0.34 mg·L-1（圖3）。同期的“五河”總磷平均濃度為0.12 mg·L-1，變化范圍為0.03～0.29 mg·L-1，小型入湖河流的總磷值平均為0.02 mg·L-1。鄱陽湖主湖區(qū)總磷的空間分布總體與總氮類似，呈現(xiàn)南高北低的狀態(tài)，總磷南部平均0.29 mg·L-1，北部0.14 mg·L-1，外源污染作用較為明顯。已有水文和降雨等資料顯示（徐德龍等，2001；李志軍等，2011），鄱陽湖“五河”流域面積占鄱陽湖總流域總面積84.5%，枯水期水資源量比例贛江∶撫河∶信江∶饒河∶修水≈5.9∶1.3∶1.8∶1.1∶1，將“五河”按水量-污染物濃度模型計算可得鄱陽湖理論總磷濃度約為0.19 mg·L-1，若計入其它污染較輕的支流其理論濃度可能更低。但實際監(jiān)測顯示（見圖3）鄱陽湖主湖區(qū)大部分點位總磷濃度都超過了該理論外源污染計算濃度，也大于同期大部分“五河”及小型河流輸入的源水濃度，表明“五河”監(jiān)測斷面以下濱湖帶沿岸區(qū)域含磷污染物的直排可能在鄱陽湖總磷貢獻中起著重要作用?！拔搴印北O(jiān)測斷面以下的部分城市，如南昌等地均存在大量工業(yè)生產(chǎn)及居民密集生活區(qū)，若不對排放的污染物加以嚴(yán)格凈化控制，其污染物直接排放進入鄱陽湖主湖區(qū)將對鄱陽湖水體產(chǎn)生快速直接的污染效果。此外，枯水期鄱陽湖水位較低，水流沖刷作用、風(fēng)浪攪動作用也將加快鄱陽湖水體沉積物磷的釋放；枯水季節(jié)有利于人員挖沙作業(yè)，淺水湖區(qū)大量采沙行為和機動船的頻繁運輸往來等人為活動也加劇了湖泊底泥磷的擴散；同時夏季高溫季節(jié)，鄱陽湖浮游植物大量生長并吸收溶解性無機磷，到秋冬枯水季節(jié)通過內(nèi)源呼吸和自然死亡，磷又從藻類生物量返回到溶解態(tài)和顆粒態(tài)有機磷及溶解態(tài)無機磷，上述多種因素使得枯水期鄱陽湖主湖區(qū)總磷處于較高水平（李小亮等，2006）。湖區(qū)平均化學(xué)需氧量為2.76 mg·L-1，變化范圍為2.05～4.71 mg·L-1，5大支流平均化學(xué)需氧量為2.23 mg·L-1，變化范圍為1.68～2.90 mg·L-1，小型河流平均為3.20 mg·L-1，主湖區(qū)各點位的化學(xué)需氧量與各個入湖支流總體接近，且空間分布未明顯呈現(xiàn)出氮磷南高北低的分布格局，可能原因是各大入湖支流排入的有機污染物在入湖前已經(jīng)降解為較為穩(wěn)定的有機化合物單元，進入主湖區(qū)后因難以進一步降解而呈各區(qū)域分布均衡的狀態(tài)。

2007年同期枯水期鄱陽湖相似點位的水環(huán)境調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，其總氮平均濃度為 1.33 mg·L-1（0.16～3.32 mg·L-1），總磷平均濃度為 0.10 mg·L-1（0.01～0.23 mg·L-1）（胡春華等，2010），與本研究2012年調(diào)查數(shù)據(jù)比較可以明顯看到2007─2012年間鄱陽湖水體主要營養(yǎng)鹽污染呈現(xiàn)了快速上升的趨勢，應(yīng)當(dāng)引起政府部門的重視并采取合適措施遏制該趨勢繼續(xù)發(fā)展。

2.1.2 濱湖區(qū)湖泊污染現(xiàn)狀

鄱陽湖濱湖區(qū)湖泊作為污染物中間蓄積轉(zhuǎn)運池，其污染物會隨著人工水文操控及季節(jié)水位變化最終轉(zhuǎn)移匯入鄱陽湖，因此其污染現(xiàn)狀對鄱陽湖未來水質(zhì)變化也起著潛在的影響作用。按功能和污染程度大致分為4類：（1）以艾溪湖（S1）和鄱陽東湖（S8）為代表的城市湖泊，其水質(zhì)主要受城市生活污水影響，典型的特征是水體總磷含量較高（分別達到0.38和0.20 mg·L-1）。其它營養(yǎng)鹽如總氮和COD也較其它類型湖泊含量高，屬于鄱陽湖周邊典型重度污染水體，與鄱陽湖重污染南區(qū)水平接近，對未來鄱陽湖水質(zhì)起負(fù)面惡化影響為主。（2）以蓼花池（S6）和聯(lián)圩池（S2）為代表的農(nóng)業(yè)灌溉水體，其水質(zhì)主要受周邊農(nóng)田營養(yǎng)鹽及水土流失影響，其氮、磷等營養(yǎng)鹽水平較城市湖泊低，與鄱陽湖北部主湖區(qū)水體營養(yǎng)鹽水平相近。（3）以大湖池（S3）和軍山湖（S9）為代表的鄱陽湖邊緣水體，該類型水體豐水期與鄱陽湖主湖區(qū)或聯(lián)為一體，或水體交換通暢（依鄱陽湖水位高低變化程度不一），到枯水期其與鄱陽湖主湖區(qū)分離，水質(zhì)主要受周邊人為開發(fā)和水分蒸發(fā)影響。從圖1和圖2可以看到，大湖池枯水期總氮含量異常高，水體有機物污染（COD）也處于所有調(diào)查湖泊的最高位，其可能原因為大湖池周邊大量農(nóng)田在秋收后田內(nèi)土壤中營養(yǎng)物缺乏農(nóng)作物等植物的固定作用而大量流失直接進入湖體。該類型湖泊數(shù)量眾多（初步實地調(diào)查數(shù)量在150個以上）且污染物不需要中間匯流渠道可直接進入鄱陽湖主湖區(qū)，對鄱陽湖未來水質(zhì)影響也最為直接，因此其環(huán)境現(xiàn)狀及人為開發(fā)影響尚需進一步深入研究。（4）以柘林湖（S4）為代表的濱湖凈化蓄水湖泊，柘林湖水質(zhì)優(yōu)良，水體氮磷等營養(yǎng)鹽處于較低水平，對鄱陽湖5大入湖支流之一“修水”中的污染物起到了非常好的凈化效果，使修水成為5大支流中平均營養(yǎng)鹽濃度最低的分支，柘林湖對鄱陽湖水質(zhì)起著積極的健康促進作用（劉慧麗等，2013）。

2.2 湖泊與河流水體主成分分析與評價

為了更深入了解鄱陽湖及濱湖區(qū)河湖水體特征污染因子及水體綜合污染程度，分別對湖泊型水體與河流型水體各選取水體 10項理化指標(biāo)參數(shù)進行主成分分析與評價（具體理化指標(biāo)包括總氮、氨氮、化學(xué)需氧量、總磷、葉綠素a、透明度、溫度、pH、溶解氧和電導(dǎo)率），具體分析過程可參考附件補充信息。湖泊型水體（鄱陽湖與周邊湖泊）的主成分提取結(jié)果表明，鄱陽湖及周邊湖泊枯水期水質(zhì)主要受總磷、總氮、溫度及pH影響（主成分選取的原則為主成分累積貢獻度>85%，且水質(zhì)參數(shù)如總氮的載荷量與對應(yīng)主成分的相關(guān)系數(shù)絕對值超過0.8），上述水質(zhì)參數(shù)指標(biāo)值越高，水質(zhì)的主成分分析評價結(jié)果越差?？偭缀涂偟鳛檑蛾柡饕庠摧斎胛廴疚?，其濃度高低不僅會直接影響水質(zhì)，還可以通過營養(yǎng)鹽作用促進湖泊藻類的大量生長繁殖，進而影響湖泊水質(zhì)其它各項參數(shù)（張寧紅等，2009）。而湖泊水體水溫的升高將使底泥營養(yǎng)鹽如氮磷的釋放量加大，對水質(zhì)也將產(chǎn)生負(fù)面影響。對于河流型水體主成分提取顯示，河流水體水質(zhì)主要受總氮、氨氮、溫度、pH和透明度影響。相比湖泊水體，鄱陽湖周邊河流型水體受人工干擾如工礦業(yè)酸水排放更為嚴(yán)重和直接，其水質(zhì)變化大（特別表現(xiàn)在水體pH差異），不穩(wěn)定因素更多。

為了進一步評價湖泊和河流水質(zhì)污染程度，我們通過對十項水質(zhì)理化指標(biāo)SPSS主成分分析最終得到了各水體綜合評價得分，得分值越高（有正負(fù)得分，正得分越高水質(zhì)越差，負(fù)得分越高水質(zhì)越好），表明該水體水質(zhì)受污染的程度越重。圖4a的湖泊型水體分析結(jié)果表明，在湖泊型水體中柘林湖水質(zhì)最為優(yōu)良，其作為修水中段人工攔截水體，較好地保障了修水及鄱陽湖入湖水質(zhì)的安全，于2012年被列入首批國家良好湖泊保護示范湖泊。污染較為嚴(yán)重的有鄱陽湖邊緣水體大湖池及鄱陽湖南磯附近，其次為城市湖泊艾溪湖和鄱陽東湖。圖 4b的河流型水體分析結(jié)果顯示，在鄱陽湖5大入湖支流中，修水水質(zhì)最佳，柘林湖位于修水中上游，起到了明顯的水源凈化涵養(yǎng)作用。污染較為嚴(yán)重的大型支流是贛江（南支）和饒河。贛江流域面積最為廣闊，周邊城市如南昌等大量工業(yè)排污可能是其污染的主要來源，饒河主要受沿岸礦山開采造成的水土流失及酸性重金屬廢水污染影響。小型入湖河流博洋河及徐埠缸水質(zhì)均較好，其沿岸帶經(jīng)濟均較不發(fā)達，污染源相比大型河流少。污染程度較重的贛江和饒河其入鄱陽湖水道主要位于鄱陽湖南部區(qū)域（贛江同時有支流往鄱陽湖北部注入），且二者流量在5大支流中流量占60%以上，是枯水期鄱陽湖主要水量來源，其大量高濃度污染物輸入是導(dǎo)致鄱陽湖南部區(qū)域污染物濃度高于北部區(qū)域的重要原因，是鄱陽湖主要污染物呈現(xiàn)“南高北低”總體分布的主要形成因素。

圖4 湖泊型水體(n=13)(a)與河流型水體(n=7)(b)主成分分析結(jié)果評分Fig. 4 Scores of comprehensive pollution principal component in (a) lake(n=13) and (b) river(n=7) sampling sites

圖5 湖泊型水體綜合富營養(yǎng)化指數(shù)分布Fig. 5 Comprehensive nutrition state index in all lake sampling sites

2.3 枯水期湖泊藻類數(shù)量分布與潛在風(fēng)險

枯水期各個湖泊和鄱陽湖不同點位的綜合富營養(yǎng)化指數(shù)如圖5所示，其總體趨勢與圖4水質(zhì)主成分評價結(jié)果較為一致。13個調(diào)查點位中有8個達到了富營養(yǎng)化水平（綜合富營養(yǎng)化指數(shù)≥50）。鄱陽湖共6個點位中有4個達到富營養(yǎng)化水平，其余2個也十分接近。此外該區(qū)域的秋季高溫少雨氣候為藍藻水華暴發(fā)提供了優(yōu)良的外部條件。上述結(jié)果表明鄱陽湖及周邊湖泊枯水期藻類水華風(fēng)險均較高，面臨的水生態(tài)安全形勢比較嚴(yán)峻?？菟诟骱此w藻類細胞密度如圖6所示，鄱陽湖各個點位的藻類細胞均較高，且藻類鑒定表明其優(yōu)勢種主要為藍藻（包括微囊藻、席藻和魚腥藻等），將對湖區(qū)周邊縣市的飲用水安全帶來了一定風(fēng)險。主湖區(qū)南部區(qū)域由于營養(yǎng)鹽濃度較高，藻類源發(fā)性過量增殖是1號和6號點藻類超標(biāo)（2×107cells·L-1）的主要原因。由于水流由南向北運動，在北部營養(yǎng)鹽濃度偏低情況下大量南區(qū)飄來的藻類在北區(qū)堆積，導(dǎo)致北部部分點位如4和5號點藻類細胞密度較高。其中有3個點位肉眼可見明顯的水華藻類堆積情況，分別為艾溪湖和鄱陽湖南北兩個點位。艾溪湖水華優(yōu)勢種有魚腥藻（36%）和平裂藻（28%），鄱陽湖水華優(yōu)勢種中微囊藻占絕對優(yōu)勢，其南北二點位藍藻細胞數(shù)量分別占總數(shù)的85%和97%。本研究特別對藍藻水華較為嚴(yán)重的鄱陽湖6號點進行了水體藍藻毒素分析，結(jié)果顯示其溶解性微囊藻毒素濃度達到了 1.60 μg·L-1，其中 MC-RR占藍藻毒素總量的92.6%，MC-LR占5.2%，MC-YR占0.8%，其它類型異構(gòu)體占 1.4%。由于毒性較高的毒素異構(gòu)體MC-LR水體含量較低，全部毒素?fù)Q算為標(biāo)準(zhǔn)MC-LR毒性濃度約為0.37 μg·L-1，因此本次藍藻水華毒害風(fēng)險總體相對不高（Dawson，1998；Carmichael，1994；Kuiper等，1999），但依然需要加以警惕（部分區(qū)域微囊藻種群可能會以產(chǎn)MC-LR的毒株為主，區(qū)域性毒素MC-LR超標(biāo)可能性依然存在）。

圖6 各采樣點藻類細胞密度分布與三水華樣點藻類優(yōu)勢種分布Fig. 6 The algae cells density in all sampling sites and the dominant species in three blooming sampling sites

我們對同期各個湖泊點位的水質(zhì)參數(shù)做了person相關(guān)分析（SPSS 19）（表3），結(jié)果表明該季節(jié)藻類的增殖暴發(fā)（葉綠素a代表藻類含量）與水溫（相關(guān)系數(shù)0.936，0.01置信水平上顯著相關(guān)）、總氮（相關(guān)系數(shù)0.887，0.05置信水平上顯著相關(guān)）及有機污染物含量（即化學(xué)需氧量，相關(guān)系數(shù)0.885，0.05置信水平上顯著相關(guān)）顯著相關(guān)，說明枯水期鄱陽湖及濱湖區(qū)湖泊藻類生長及藍藻爆發(fā)可能主要受氣溫變化及水體污染物總氮和有機污染物影響。同時水溫還與總磷及化學(xué)需氧量顯著相關(guān)，表明在高溫環(huán)境下該區(qū)域湖泊總磷和有機污染物會加快釋放排入水體中，從而有助于藻類大量吸收營養(yǎng)物快速增殖。研究表明藍藻的最佳生長溫度高于其它藻類，銅綠微囊藻的最佳生長溫度在 25 ℃以上，明顯高于硅藻和綠藻等其它藻類，因此夏秋季節(jié)的高溫天氣易引發(fā)以微囊藻為優(yōu)勢種的湖泊藍藻水華（Chen等，1998；Robarts等，1987）。同時在相同的營養(yǎng)鹽限制條件下，藍藻表現(xiàn)出的對營養(yǎng)鹽競爭適應(yīng)能力也比其它藻類強，這也是湖泊藍藻水華頻繁發(fā)生的重要原因之一（Fujimoto等，1997）。環(huán)境中大量有毒有機污染物進入湖泊水體（比如文獻報道（胡春華等，2010）鄱陽湖地區(qū)有大量有機污染物流入），干擾破壞了湖泊原有的正常食物鏈結(jié)構(gòu)，對大量有機毒物敏感的浮游動物起到殺滅抑制作用，從而減輕了對浮游藻類的攝食壓力，為藻細胞的過度繁殖提供了有利的外部條件（孔繁翔等，2011；劉征濤等，2005）。但不同點位藍藻水華的成因可能存在差異，具體成因可能更為復(fù)雜尚需要進一步深入研究。

表3 湖泊型水體環(huán)境參數(shù)間的pearson相關(guān)系數(shù)Table 3 Pearson correlations between environmental factors in the lake sampling sites

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Study on Distribution of N and P Pollutants and Risk of Cyanobacteria Bloom in Poyang Lake and Waters around the Lake during Drought Periods

DAI Guofei, ZHANG Wei, PENG Ningyan, LOU Qian, ZHONG Jiayou
Jiangxi Provincial Key Laboratory of Water Resources and Environment of Poyang Lake, Jiangxi Institute of Water Sciences, Nanchang 330029, China

The water quality and phytoplankton in Poyang Lake and waters around the lake, which including fiver major rivers in Jiangxi, were investigated during drought periods were investigated. Data were analyzed systematically with principal component analysis and Pearson's correlation. The results demonstrated that nutrient content such as TN and TP in the water was high in both Poyang Lake and waters around it. Average TP in Poyang Lake and five major rivers reached 0.22 and 0.12 mg·L-1respectively. TN and TP in the south region of Poyang Lake was higher than in the north due to mainly polluted inflow from Ganjiang River and Rao River. Average TP in the south region was 0.29 mg·L-1and was only 0.14 mg·L-1in the north. The results of principal component analysis demonstrated that water quality in the lakes was mainly affected by TP, TN, temperature and pH. And water quality of inflowing rivers was mainly affected by TN, NH3-N, temperature, pH and water clarity. The water quality of Zhelin Lake was the finest of all the lakes and it has the function of purifying the water of Xiu River water before it went into Poyang Lake. Water quality in small rivers was much better than the five major rivers especially the heavily polluted Ganjiang River and Rao River. Cyannobacteria bloom broke out in both Aixi Lake in Nanchang and Poyang Lake during the dry season, and the dominant species in the bloom of Poyang Lake was Microcystis. The microcystins concentration in the blooming waters of Poyang Lake reached 1.60 μg·L-1, including MC-RR (92.6%), MC-LR (5.2%), MC-YR (0.4%) and other mirocystin variant (1.4%), indicating a relatively low cyanobacterial toxin risk. The high temperature of autumn, high TN and COD content were probably the main cause of the cyanobacteria bloom.

Poyang Lake; waters around Poyang Lake; water quality; cyanobacteria bloom; microcystin

10.16258/j.cnki.1674-5906.2015.05.018

X52

A

1674-5906（2015）05-0838-07

戴國飛，張偉，彭寧彥，樓倩，鐘家有. 枯水期鄱陽湖及其濱湖水體氮磷等污染物分布與藻華風(fēng)險研究[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報, 2015, 24(5): 838-844.

DAI Guofei, ZHANG Wei, PENG Ningyan, LOU Qian, ZHONG Jiayou. Study on Distribution of N and P Pollutants and Risk of Cyanobacteria Bloom in Poyang Lake and Waters around the Lake during Drought Periods [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2015, 24(5): 838-844.

國家自然科學(xué)基金項目（31400405）；中國博士后科學(xué)基金面上資助項目（2014M561875）；江西省水利科技項目（KT201103；KT201307）

戴國飛（1985年生），男，博士，從事湖泊富營養(yǎng)化研究。E-mail: daiguofei1985@126.com *通信作者：戴國飛*通信作者：鐘家有（1966年生），男，研究員，博士，主要研究方向為湖泊水污染控制。E-mail: jiayou@jxsl.gov.cn

2015-01-16