郑州市水源水藻类和藻类毒素污染调查*
作者：孟玉珍 张 丁 王兴国 朱宝玉 张红茹 王 宏 鲍宝珠
单位：河南省卫生防疫站，郑州 450003
关键词：浮游藻类；藻类毒素；富营养化；水源水
郑州市水源水藻类和藻类毒素污染调查摘要 1996年-1997年对郑州市水源水藻类污染状况进行了连续检测，采用高敏感度ELISA方法测定了微囊藻毒素含量。结果表明，郑州市水源水藻类的生长有明显的季节特征，2月及12月份，是藻类生长的两个高峰期，藻类总密度最高达到1068万个/L。1995年7月、1996年1月郑州水源厂调蓄池水微囊藻毒素含量均超过200ng/L。按照Carlson提出的富营养化指数TSI判定标准，结合总氮、总磷、COD及藻类密度等指标，认为郑州市水源水已呈现富营养化特征。建议对郑州市水源水藻类毒素的季节变化，浮游藻类的密度、组成及优势藻种的生长变化规律等做进一步的研究。
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中图分类号 R123.6 X522.031
Study on the contamination of algae and microcystins in
water sources of Zhengzhou City
Meng Yuzhen, Zhang Ding, Wang Xingguo, Zhu Baoyu, et al.
Health and Epidemic Preventive Station of Henan Province, Zhengzhou 450003, China
Planktonic algae and microcystins (MCYST) were detected constantly in water sources of Zhengzhou City from 1996 to 1997. There is significant seasonal variation of the density of algae. The peak of algae occurring in February and December is about 1068 000/L. The contents of MCYST in July, 1995 and in January, 1996 were over 200 ng/L. According to the Carlson′s trophic state index(TSI), and indexes of total nitrogen, phosphorus, COD value and algae density, an eutrophication of water source having emerged in Zhengzhou is considered.
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Key words:planktonic alage, microcystins, eutrophication, water source
黄河水是郑州市生活饮用水的主要水源，近年来，郑州上游河段大量工业废水和生活污水排入黄河，加快了地面水源的富营养化过程，致使郑州市水源厂调蓄池内藻类大量生长。尤其在每年初春季节，一些藻类的大量生长，以及藻类尸骸产生的强烈的鱼腥味，使自来水出厂水受到严重污染。一些有毒藻类可产生藻类毒素，对居民的身体健康造成危害。为探讨郑州水源水藻类污染的发生发展规律，为制定防治对策提供科学依据，我们于1996年-1997年对郑州市水源水藻类污染状况进行了连续检测。
1 材料与方法
1.1 采样点布设
郑州黄河水为1号采样点、郑州B水厂水源水为2号采样点、郑州S水厂水源水为3号采样点。
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1.2 微囊藻毒素(microcystins, 简称MCYST测定)
于1号、2号、3号采样点，使用中科院水生生物研究所生产的采水器采集水面以下0.5米处的样品50ml,加10%叠氮钠(NaN3)0.5ml，放置-20℃低温保存，经玻璃纤维滤膜(Whatman GF/C)过滤后，采用酶联免疫吸附试验(ELISA)方法测定微囊藻毒素含量。
1.3 总氮(TN)、总磷(TP)测定
TN采用过硫酸钾氧化-紫外分光光度法测定，TP采用氯化亚锡还原光度法测定。
1.4 水质理化分析测定
在采集藻类样品的同时，采集水质理化分析样品，按常规方法测定pH值、耗氧量(COD)。
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1.5 藻类样品采集
定量样品用中科院水生生物所生产的采水器，采集水面以下0.5米处样品1升。样品经鲁格氏液(Lugol's solution)固定、沉淀、浓缩后用0.1ml计数框在显微镜下分类计数。藻细胞大体以门分类。
2 结果
2.1 藻类密度及分类
1997年1～12月，对B水厂水源水总藻密度进行了检测，结果表明，全年藻类密度平均为632×104个/L。2月及12月份，是藻类生长的两个高峰期，藻类总密度最高达到1068×104个/L(见附图)。
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附图 1997年B水厂藻类密度曲线图
附表 1997年郑州市水源水TSI(TP)值
采样点
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
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11月
12月
平均
B水厂
63
65
47
76
47
73
63
61
37
65
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61
57
60
S水厂
61
47
65
63
47
61
53
53
37
53
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61
61
55
1997年9、10月份，对郑州市B水厂和S水厂水源水中的藻类进行了计数及分类。由附表可见，郑州市S水厂9月份、10月份藻类密度均高于B水厂水源水藻类密度。S水厂10月份的藻类总密度达到了5076.7万个/L。分类结果表明，郑州的水源水秋季以绿藻、蓝藻为优势藻种，二者所占比例达到了总藻密度的76%～99%，其次为硅藻和裸藻。
2.2 微囊藻毒素测定
1995年以来，我们对郑州市水源水MCYST含量进行了检测。1995年7月，郑州花园口水源厂调蓄池为258ng/L。1996年1月，郑州黄河水为63ng/L，郑州水源厂调蓄池水为264ng/L，郑州S水厂水源为96ng/L。1996年5月，郑州B水厂的出厂水为63ng/L。1996年7月，郑州B水厂的管网末梢水为51ng/L。1997年1～10月，郑州市黄河水、B水厂、S水厂水源水MCYST含量较低，均在50ng/L以下。
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2.3 水体TN、TP、pH值和COD的变化
根据国家地表水三级标准，TN不得大于1.0mg/L，TP不得大于0.05mg/L。1997年，B水厂水源水TN全部超标，S水厂水源水除6月、8月和9月份外，其余9个月的TN全部超标，其中B水厂水源水10月份TN高达6.21mg/L。B水厂和S水厂TP检出范围为0.01～0.15mg/L，在24份样品中，有8次超标，超标率为33.33%，B水厂水源水TN、TP平均含量均高于S水厂。根据河南省地方卫生标准，COD不得大于5mg/L。在B水厂1997年1～12月采集的12份样品中，COD检出范围为3.0～9.0，其中有7次超标，超标率为58.33%。各采样点pH值变化范围为6.92～8.16，属中性偏碱，在此范围适合多种藻类的生长。
美国明尼苏达大学陆地研究所Carlson根据水质参数之间的关系，提出富营养化指数TSI(Trophic state index)来判别湖泊的营养状况。TSI≤37为贫营养，TSI=38～53为中营养，TSI≥54为富营养。总磷的富营养化指数TSI(TP)的计算模型(TP单位：mg/m3)如下[1]：
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据上式计算出郑州市B水厂和S水厂1997年总磷的TSI值(见附表)。
3 讨论
在地面水富营养化过程中，总氮、总磷对浮游生物的生长有较大的影响。一般认为C(N)>0.2mg/L、C(P)>0.02mg/L时水体即开始富营养化的过程。本次研究结果表明，郑州市水源水总氮超标较为严重，总磷则相对平稳。浮游藻类生长所需N/P值为7.2，而郑州市水源水N/P值全年最低为12，最高为350，大部分在18～88之间。造成N/P值偏高的原因主要是水体中磷的相对缺乏，故磷是郑州市水源水富营养化的主要限制因子。由于城市生活污水的N：P≈3∶1，大量的城市生活污水排入水源中，将缩小水体N和P的比率。因此，对郑州以上河段沿黄城市污水进行截污治理，减少生活污水的排放量，是控制郑州市水源水磷负荷和藻类污染的重要措施之一。
* 河南省医药卫生科学研究重点项目(No.96-148)
作者简介：孟玉珍，女，大学，主管医师
参考文献
[1] 李青山.长春南湖富营养化现状及预防研究.中国环境科学，1991，11(6)：420
(1998-09-01收稿), 百拇医药
单位：河南省卫生防疫站，郑州 450003
关键词：浮游藻类；藻类毒素；富营养化；水源水
郑州市水源水藻类和藻类毒素污染调查摘要 1996年-1997年对郑州市水源水藻类污染状况进行了连续检测，采用高敏感度ELISA方法测定了微囊藻毒素含量。结果表明，郑州市水源水藻类的生长有明显的季节特征，2月及12月份，是藻类生长的两个高峰期，藻类总密度最高达到1068万个/L。1995年7月、1996年1月郑州水源厂调蓄池水微囊藻毒素含量均超过200ng/L。按照Carlson提出的富营养化指数TSI判定标准，结合总氮、总磷、COD及藻类密度等指标，认为郑州市水源水已呈现富营养化特征。建议对郑州市水源水藻类毒素的季节变化，浮游藻类的密度、组成及优势藻种的生长变化规律等做进一步的研究。
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中图分类号 R123.6 X522.031
Study on the contamination of algae and microcystins in
water sources of Zhengzhou City
Meng Yuzhen, Zhang Ding, Wang Xingguo, Zhu Baoyu, et al.
Health and Epidemic Preventive Station of Henan Province, Zhengzhou 450003, China
Planktonic algae and microcystins (MCYST) were detected constantly in water sources of Zhengzhou City from 1996 to 1997. There is significant seasonal variation of the density of algae. The peak of algae occurring in February and December is about 1068 000/L. The contents of MCYST in July, 1995 and in January, 1996 were over 200 ng/L. According to the Carlson′s trophic state index(TSI), and indexes of total nitrogen, phosphorus, COD value and algae density, an eutrophication of water source having emerged in Zhengzhou is considered.
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Key words:planktonic alage, microcystins, eutrophication, water source
黄河水是郑州市生活饮用水的主要水源，近年来，郑州上游河段大量工业废水和生活污水排入黄河，加快了地面水源的富营养化过程，致使郑州市水源厂调蓄池内藻类大量生长。尤其在每年初春季节，一些藻类的大量生长，以及藻类尸骸产生的强烈的鱼腥味，使自来水出厂水受到严重污染。一些有毒藻类可产生藻类毒素，对居民的身体健康造成危害。为探讨郑州水源水藻类污染的发生发展规律，为制定防治对策提供科学依据，我们于1996年-1997年对郑州市水源水藻类污染状况进行了连续检测。
1 材料与方法
1.1 采样点布设
郑州黄河水为1号采样点、郑州B水厂水源水为2号采样点、郑州S水厂水源水为3号采样点。
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1.2 微囊藻毒素(microcystins, 简称MCYST测定)
于1号、2号、3号采样点，使用中科院水生生物研究所生产的采水器采集水面以下0.5米处的样品50ml,加10%叠氮钠(NaN3)0.5ml，放置-20℃低温保存，经玻璃纤维滤膜(Whatman GF/C)过滤后，采用酶联免疫吸附试验(ELISA)方法测定微囊藻毒素含量。
1.3 总氮(TN)、总磷(TP)测定
TN采用过硫酸钾氧化-紫外分光光度法测定，TP采用氯化亚锡还原光度法测定。
1.4 水质理化分析测定
在采集藻类样品的同时，采集水质理化分析样品，按常规方法测定pH值、耗氧量(COD)。
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1.5 藻类样品采集
定量样品用中科院水生生物所生产的采水器，采集水面以下0.5米处样品1升。样品经鲁格氏液(Lugol's solution)固定、沉淀、浓缩后用0.1ml计数框在显微镜下分类计数。藻细胞大体以门分类。
2 结果
2.1 藻类密度及分类
1997年1～12月，对B水厂水源水总藻密度进行了检测，结果表明，全年藻类密度平均为632×104个/L。2月及12月份，是藻类生长的两个高峰期，藻类总密度最高达到1068×104个/L(见附图)。
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附图 1997年B水厂藻类密度曲线图
附表 1997年郑州市水源水TSI(TP)值
采样点
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
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11月
12月
平均
B水厂
63
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47
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1997年9、10月份，对郑州市B水厂和S水厂水源水中的藻类进行了计数及分类。由附表可见，郑州市S水厂9月份、10月份藻类密度均高于B水厂水源水藻类密度。S水厂10月份的藻类总密度达到了5076.7万个/L。分类结果表明，郑州的水源水秋季以绿藻、蓝藻为优势藻种，二者所占比例达到了总藻密度的76%～99%，其次为硅藻和裸藻。
2.2 微囊藻毒素测定
1995年以来，我们对郑州市水源水MCYST含量进行了检测。1995年7月，郑州花园口水源厂调蓄池为258ng/L。1996年1月，郑州黄河水为63ng/L，郑州水源厂调蓄池水为264ng/L，郑州S水厂水源为96ng/L。1996年5月，郑州B水厂的出厂水为63ng/L。1996年7月，郑州B水厂的管网末梢水为51ng/L。1997年1～10月，郑州市黄河水、B水厂、S水厂水源水MCYST含量较低，均在50ng/L以下。
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2.3 水体TN、TP、pH值和COD的变化
根据国家地表水三级标准，TN不得大于1.0mg/L，TP不得大于0.05mg/L。1997年，B水厂水源水TN全部超标，S水厂水源水除6月、8月和9月份外，其余9个月的TN全部超标，其中B水厂水源水10月份TN高达6.21mg/L。B水厂和S水厂TP检出范围为0.01～0.15mg/L，在24份样品中，有8次超标，超标率为33.33%，B水厂水源水TN、TP平均含量均高于S水厂。根据河南省地方卫生标准，COD不得大于5mg/L。在B水厂1997年1～12月采集的12份样品中，COD检出范围为3.0～9.0，其中有7次超标，超标率为58.33%。各采样点pH值变化范围为6.92～8.16，属中性偏碱，在此范围适合多种藻类的生长。
美国明尼苏达大学陆地研究所Carlson根据水质参数之间的关系，提出富营养化指数TSI(Trophic state index)来判别湖泊的营养状况。TSI≤37为贫营养，TSI=38～53为中营养，TSI≥54为富营养。总磷的富营养化指数TSI(TP)的计算模型(TP单位：mg/m3)如下[1]：
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据上式计算出郑州市B水厂和S水厂1997年总磷的TSI值(见附表)。
3 讨论
在地面水富营养化过程中，总氮、总磷对浮游生物的生长有较大的影响。一般认为C(N)>0.2mg/L、C(P)>0.02mg/L时水体即开始富营养化的过程。本次研究结果表明，郑州市水源水总氮超标较为严重，总磷则相对平稳。浮游藻类生长所需N/P值为7.2，而郑州市水源水N/P值全年最低为12，最高为350，大部分在18～88之间。造成N/P值偏高的原因主要是水体中磷的相对缺乏，故磷是郑州市水源水富营养化的主要限制因子。由于城市生活污水的N：P≈3∶1，大量的城市生活污水排入水源中，将缩小水体N和P的比率。因此，对郑州以上河段沿黄城市污水进行截污治理，减少生活污水的排放量，是控制郑州市水源水磷负荷和藻类污染的重要措施之一。
* 河南省医药卫生科学研究重点项目(No.96-148)
作者简介：孟玉珍，女，大学，主管医师
参考文献
[1] 李青山.长春南湖富营养化现状及预防研究.中国环境科学，1991，11(6)：420
(1998-09-01收稿), 百拇医药