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user: 3. 结果与讨论 3.1. 水葫芦来源 调查组从汉江汇入长江口的龙王庙断面开始调查，发现长江干流水葫芦主要由大薸及凤眼莲组成，主要来源于汉江。沿汉江干流逆流而上，在汉江水文码头断面，长丰桥断面均发现江面大量水葫芦正漂流而下，特别是在汉江蔡甸段，由于该段河流呈现“Ω”型，加之受长江回水顶托，汉江水体流速缓慢，导致大量“水葫芦”在江面漂浮集聚，水面覆盖率甚至超过80%，严重影响当地航运及工业取水。汉北河和涵闸河作为汉江的支流，是汉江下游平原河网的主要汇入口，据现场调查，该支流上游均有水葫芦生长迹象，而在涵闸河上游的汉江干流则未发现水葫芦，由此证明，汉江水葫芦主要来源于涵闸河等汉江支流。从当地群众得知，涵闸河泵站闸开闸放水前，闸内水葫芦大规模聚集，厚度甚至超过1 m，开闸之后，所有水草均冲入汉江，由此引发大规模水葫芦入侵，在调查组现场调研时，还可以在岸边发现堆积大量因水位下降而残留下来的枯干水葫芦，这也再次证实本次水葫芦来源于汉江下游的平原河网区。 3.2. 现场水质状况 以《地表水环境质量标准》(GB3838-2002) [ 6 ] 作为评价依据，采用单因子评价法对上述9个监测断面进行水质评价。按照规范，河流中总氮不参与评价，但是新沟闸、泵站闸因闸门长期关闭，水流流速极为缓慢，相当于湖泊水体，故本文中新沟闸下监测点和涵闸河泵站大桥监测点总氮参与评价。监测点污染状况见表2。 从表2可以看出，汉江干流水体总体水质良好，基本都在II类水体范围内，而新沟闸下和涵闸河水体则明显恶化，属V类水体，超标参数包括总氮、总磷两项，污染状况较为严重。 Table 1 Monitoring items and method 序号 项目 方法来源 仪器 01 pH GB/T 6920-1986 pH100酸度计 02 水温 GB13195-1991 水银温度计 03 溶解氧 HJ 506-2009 HQ30d溶氧仪 04 电导率 SL 78-1994 EC300电导率仪 05 透明度 SL87-1994 塞氏圆盘 06 浊度 GB/T 5750.4-2006 2100P浊度仪 07 悬浮物 GB/T 11901-1989 BS124S电子天平 08 总磷 GB/T11894-1989 T6新锐分光光度计 09 总氮 GB/T11894-1989 TU-1901紫外分光光度计 10 氨氮 HJ/T 195-2005 气相分子吸收光谱仪GMA3370 11 叶绿素a SL 88-2012 T6新悦可见分光光度计 12 高锰酸盐指数 GB/T11892-1989 酸式滴定管 13 浮游植物鉴定 SL167-2014 25号生物网、BX53显微镜 表1. 监测项目及方法 Table 2 Pollution evaluation of sampling point 样品名称 所在水体位置 采样点水质类别 超标项目(倍数) 背景断面 汉江 II类 \ 涵闸河大桥 涵闸河 V类 总氮(0.58) 总磷(2.20) 涵闸河汇入口 汉江 II类 \ 新沟闸 汉北河 V类 总氮(0.81) 总磷(1.00) 汉北河汇入口 汉江 II类 \ 汉江蔡甸段 汉江 II类 \ 长丰桥 汉江 II类 \ 汉江水文码头 汉江 II类 \ 龙王庙 长江 II类 \ 表2. 各采样点污染状况评价 选取5个代表性监测点(见表3)进行浮游植物种类和数量分析。 从表3可以看出，涵闸河背景浮游植物种类和数量较少，水面无水葫芦漂浮，水质状况良好。涵闸河汇入汉江口下游口和蔡甸段浮游植物种类和数量均有所增加，从涵闸河和汉北河飘出到汉江干流的水葫芦有明显增多，但在水葫芦生长茂盛的汉江蔡甸段，浮游植物种类种群并未发生明显变化。汉江入长江口龙王庙监测点浮游植物种类数量最少，可能是由于此处水体流场较复杂，不利于浮游植物生长。浮游植物种类和数量明显增多的是涵闸河大桥监测点，可能原因是从涵闸河上游天门、汉川等平原河网内河塘、沟、汊、湾、堰等富营养化水体随着泵站闸的开启进入涵闸河下游水域，泵站闸关闭后大量水葫芦死亡并释放营养盐及有机物，加重了该 Table 3 The phytoplankton community structur 样品序号 监测点 蓝藻门 绿藻门 硅藻门 裸藻门 隐藻门 总计 优势种(属) 藻密度(cell/L) 氮磷比 1 背景断面 1 1 5 1 - 7 直链藻属 3.8×104 19.69 2 涵闸河大桥 - 9 5 2 1 18 空球藻属 5.6×105 9.88 3 涵闸河汇入口 1 2 4 1 1 9 直链藻属 1.7×105 15.29 6 汉江蔡甸段 - 1 5 1 - 7 直链藻属 1.7×105 16.34 9 龙王庙 - 1 3 - - 4 小环藻属 6.0×103 16.84 表3. 浮游植物群落结构组成表 地区的水体富营养化程度，为浮游植物的生长提供了良好的环境。 涵闸河背景、涵闸河汇入汉江口下游、汉江蔡甸段优势种直链藻属和龙王庙优势种小环藻属都是硅藻门中较为常见的藻类，从生物量分析远远达不到发生水华条件。另外，这四处水域氮磷比为16:1左右，与黄伟等人[ 7 ] 的研究成果中提到的氮磷比为16:1时更适合硅藻生长结论相符。所以，合适氮磷比也许是硅藻为这些水域优势藻类的原因。涵闸河大桥附近水域绿藻种类较多，优势种为空球藻属，是绿藻门水华种。虽然目前的生物量达不到发生水华的条件，但在藻类种类分布上水华种所占比例较高，在未来环境条件适宜情况下有爆发水华的可能。 3.3. 水葫芦爆发原因分析 近年来由于环境污染和水体富营养化，水葫芦大量繁殖并侵占水面，改变了水体环境致使大量生物死亡，破坏了生态系统结构，给人类生活、生态环境和社会经济带来诸多问题。水葫芦的生长受多种环境因子影响，其中气象、水文以及水体营养化程度等因素与其泛滥成灾密切相关。 3.3.1. 气象因素 温度和光照的适度增加不仅会加快水葫芦的生长速度，也会促进其分蘖的发生，因此是造成夏季水葫芦疯长的重要因素。湖北省8、9月份气温一直都在20℃~35℃左右，而且多为晴天，为水葫芦的生长提供了极好的光照和气候条件。 3.3.2. 水文因素 汉江上游9月份发生秋汛，汉江上游丹江口水库开闸泄洪，造成汉江水位上涨，所有向汉江内排洪的闸口全部关闭，造成闸内水位上升，水流减缓甚至静止，给水葫芦的生长提供了良好的水流条件。而地方政府，为确保辖区防洪、农业耕种等，需定期开闸放水，给水葫芦入侵提供了绝佳机会。 3.3.3. 水体中富营养元素 水葫芦生长的营养元素主要是氮、磷、钾，根据本次调查提供的采样数据，汉江干流总氮、总磷含量普遍小于汉北河支流和涵闸河支流，为水葫芦的生长繁殖提供了充足的营养条件。 3.3.4. 平原河网内水体污染因素 化肥过量使用及生活污水的随意排放，造成天门、汉川等平原河网内河塘、沟、汊、湾、堰等水域水体富营养化严重，导致水面水葫芦等外来物种疯长，经辖区内的河流逐级汇流，最终通过涵闸河等汉江支流排入汉江。 以上各种影响的综合，造成汉江各支流水葫芦的大量繁殖和聚集，对此次水葫芦大规模入侵提供了先决条件。相比往年水葫芦爆发的原因，气候变暖，水体富营养化条件均是共同的诱因，但有一点不同的是，往年由于汉江中游丹江口水库大坝加高，需要增加蓄水高度，使得下游水量减少，从而加剧了水葫芦泛滥现象；而这次主要是由平原河网内湖汊、沟渠水体恶化导致水葫芦大面积积聚，最终在灌溉水量调配过程中涌入汉江干流，从而泛滥成灾。由此可见，加强汉江中下游平原河网地区农业面源污染的治理是将来治理水葫芦入侵的重点工作。 3.4. 对河流水环境的影响 水葫芦的疯长，对流域生态环境构成严重威胁。大量生长在江面的水葫芦遮盖了水中阳光，吸收水中氧气，使得水中的其他植物不能进行光合作用，而水中的动物没有得到充分的空气与食物，不能够维持水中的生态平衡。同时，水葫芦的根叶会迅速腐烂，不仅堵塞水上交通，还会污染水源，破坏水下动物的食物链，导致水生动物死亡。 此次调查以汉江入长江口下游的37码头断面为分析对象，着重分析汉江水葫芦爆发对长江干流水环境的影响。 3.4.1. 水葫芦事件对长江干流水体水质影响 表4为水葫芦爆发前后(7月~9月) 37码头部分水质监测结果。 从表4可知，汉江水葫芦爆发前后的7月至9月，37码头断面主要水质指标无较大变化，结合过去多年对长江干流水质监测成果[ 8 ] ，说明至目前为止，汉江水葫芦事件未对长江干流水质造成较大影响。但由于目前水葫芦还未到衰败枯萎阶段，如不及时打捞处理，恐会对长江干流水质产生较大影响。 3.4.2. 水葫芦事件对长江干流水生态影响 表5列出了37码头断面7、8、9月浮游植物种类和数量的监测情况。 7、8、9月为水葫芦爆发时期，从长江干流37码头浮游植物群落组成和细胞密度可以看出，气温较高的8月浮游植物在种类和数量上比7月和9月略有提高。7月和9月优势种为硅藻门直链藻属，而8月优势种为蓝藻门微囊藻属。直链藻属为37码头水生态监测常见藻类，而微囊藻属是蓝藻门水华种，在以往该断面水生态监测中从未发现。8月水温高达29.3℃，磷含量较高，是微囊藻适宜生长的环境，且在此期间是水葫芦爆发高峰期，水体有机质含量较丰富，可能是造成微囊藻出现的原因之一。故在水葫芦爆发高峰期，水华藻种的出现也预示着长江干流面临水华爆发的风险，如不及时处理应对水葫芦事件，将很有可能迎来新一轮的水华事件。 Table 4 Water quality monitoring results of 37 docks in July， August and Septembe 月份 水温(℃) 溶解氧(mg/L) COD Mn (mg/L) 氨氮(mg/L) 总氮(mg/L) 总磷(mg/L) 7 25.9 7.23 2.0 0.031 1.928 0.10 8 29.3 6.98 2.6 0.028 1.800 0.14 9 27.4 7.60 2.8 0.026 1.953 0.09 表4. 37码头断面7、8、9月水质监测结果表 Table 5 The phytoplankton community structure of 37 docks in July， August and Septembe 月份 蓝藻门 绿藻门 硅藻门 甲藻门 裸藻门 总计 优势种 藻密度(cell/L) 7 - 1 3 1 - 5 直链藻属 1.6 × 10 5 8 1 4 5 1 - 11 微囊藻属 2.6 × 10 5 9 - 2 5 - 1 8 直链藻属 1.6 × 10 5 表5. 37码头断面7、8、9月浮游植物群落结构组成