深圳市饮用水源营养化状况调查研究工作要求

深圳市饮用水源营养化状况调查研究工作要求
1.项目概况
水，是生命之源，是人类生存与社会经济发展的最基本要素。

饮用水安全更是直接关系到广大人民群众的身体健康和生命安全。

目前，全市80%以上的供水需要跨市调入，同时还承担每年向香港输水约8亿m3的重任。

深圳市的自然地理条件和社会经济发展决定了深圳市饮用水源水质安全保障工作任重道远。

当前深圳市正处在建设中国特色社会主义先行示范区、粤港澳大湾区核心引擎攻坚期，水资源保全保障工作现状与双区发展建设的需求仍存在一定差距。

因此，有必要将威胁水质安全的问题细化，各个击破，切实保障饮用水源安全。

深圳市饮用水源水库近五年来的水质年均数据显示，绝大部分水库水质在地表水Ⅲ类及以上，国考十二座水库100%达标，达到考核要求，呈现稳中向好的态势，但深圳水库、雁田水库、茜坑水库、龙口水库、甘坑水库、大山陂水库在过去五年中的部分月份出现了不同程度的富营养化现象，甘坑水库更是在2019年的9个月中出现了轻度富营养化。

这六座水库已经爆发了水华或者临近水华爆发界值，对饮用水源安全构成严重威胁。

由于深圳市供水严重依赖东江引水，外调水中的总氮、总磷超标一直是影响深圳市水库水质的主要隐患，因此，除已经出现富营养化现象的六座水库外，其他水库也面临极高的富营养化和水华爆发风险。

为了避免类似恶性事件在深圳市供水水库中发生，我们必须对已发生水华或者富营养化现象的水库中的藻类组成和藻毒素产生情况
进行深入研究，摸清深圳市水库水华藻类的季节演替模式和藻毒素种类迫在眉睫，建立深圳市水库水华基础数据库势在必行，为水华预报预警系统的建立和水库控藻技术的研发打下坚实基础，更好地保障饮用水源安全，以满足双区发展建设中对水资源保全保障的高标准需求。

同时为职能管理部门在水华风险应急方面做出更快速、更精准的响应，在饮用水源地管理、调整方面做出正确的决策提供依据，为减少甚至控制饮用水库中藻毒素提供基础数据。

2.工作目标
（一）按计划采集深圳市营养化状态指数较高或者已爆发过水华的4座水库和其他25座水库水样，进行藻类形态分类、DNA提取与16S rDNA测序、根据测序得到的序列数据对深圳市饮用水源地藻类组成及季节演替模式进行研究。

（二）完成优势藻类基因组图谱与功能注释，从分子基因层面揭示深圳市饮用水源地水华藻类生长繁殖模式。

（三）鉴定深圳市水库中藻毒素种类，并完成藻毒素定量检测，完善藻毒素图谱，为控制水库藻毒素提供科学依据。

（四）通过对藻类组成、季节演替模式、优势藻类基因组图谱与功能注释以及藻毒素分类定量的研究，建立深圳市饮用水源营养化状况基础数据库和4座重点水库富营养化预警预报模型，并提出全市饮用水源富营养化管理建议。

3.服务内容
（一）藻类组成及季节演替模式研究
1.样品采集
从深圳市营养化状态指数较高或者已爆发过水华的4座水源地（包括：深圳水库、雁田水库、茜坑水库、龙口水库）的进水口、库中、取水口收集水样各1份，每两月1次；其他25座水库春秋两季在库中和取水口各取样1份（有藻类明显富集现象出现的月份增加采样频次）。

2.形态分类
参考藻类分门特征中有关藻体外形与细胞构造、细胞色素等特点，运用传统细胞形态荧光显微镜观察方法来判断样品中有哪些藻类门，进一步根据藻类种属有关的藻体外形与细胞色素、内含物、细胞构造等特点来鉴定属种。

3.分子生物学藻种分类与季节演替模式鉴定
对样品进行藻种基因测序，鉴定藻类种属，并定量鉴定优势藻类。

结合藻类鉴定结果与传统形态分类结果，形成从微观到细胞形态的水华藻类组成定量图谱，分析藻类随着季节变化出现的此消彼长模式。

结合水库的理化因子和气候数据，判断水库水华藻类季节演替模式形成的原因，并推理水华形成必备条件，为水华机理研究、预警机制以及控藻技术开发提供坚实的数据支撑。

（二）优势藻类基因组拼接与功能解析
1.宏基因组测序与基因组拼接
将上述提取的DNA通过宏基因组测序，采用宏基因组拼接软件对产生的序列进行优势藻类基因组拼接，形成藻类完整基因组。

2.优势藻类基因组功能注释
得到藻类完整基因组序列后，运用基因预测和功能注释软件对基因组上的基因进行预测，并解析基因功能，建立藻类的基因功能通路，从基因功能出发全面了解富营养化藻类的生存繁衍模式，解析其中与藻毒素产生和水华爆发相关的基因，为水华爆发机理研究提供基因层面的数据信息。

（三）藻毒素鉴定研究
1.鉴定深圳市水库中藻毒素种类
通过参考各种藻毒素的关键结构特征和藻类基因组功能注释得到的藻毒素可能种类，鉴定深圳市水库中的新型藻毒素。

2.完成藻毒素定量检测
通过建立的藻毒素实验室快速检测方法，对水库水样中的藻毒素进行全面定量检测。

3. 完善藻毒素图谱
通过藻毒素的种类和定量鉴定研究，建立水库藻毒素的季节演替模式，结合藻类种群组成和基因功能通路演替信息，综合分析藻类与藻毒素间的关联，初步判断与藻毒素产生相关的藻种类别和基因功能通路。

结合已知和未知藻毒素数据，建立深圳市水库藻毒素全图谱，为控制水库藻毒素提供科学依据。

（四）建立深圳市饮用水源营养化状况基础数据库、4座重点水库预警预报模型及管理建议
将水库理化因子数据、富营养化状态指数、水华爆发时间、藻类
显微照片、藻类组成、藻毒素种类、优势藻类基因组序列数据、基因组功能注释信息按照水库进行整合，形成格式统一的文件。

藻类组成和藻毒素的季节演替模式以图片形式展示，并辅以文字说明其中的具体变化。

基于整合的数据，建立深圳市饮用水源营养化状况基础数据库和4座重点水库预警预报模型，并提出全市饮用水源富营养化管理建议。

4.提交成果
（1）深圳市饮用水源主要藻类鉴定图谱和季节演替模式；
（2）解析优势藻类全基因组序列和功能注释；
（3）建立藻毒素实验室快速检测方法；
（4）鉴定水库藻毒素定量图谱；
（5）深圳市饮用水源主要藻毒素鉴定图谱和季节演替模式；
（6）建立深圳市饮用水源营养化状况基础数据库和4座重点水库预警预报模型；
（7）《深圳市饮用水源营养化状况调查研究》总结报告及相关附件。