浮游植物群落結(jié)構(gòu)評價水質(zhì)的方法

劉天鳳 劉果 賀雪 張?zhí)?/p>

摘要：浮游植物作為水生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)力，對水體污染物較為敏感，在一定程度上可反映水質(zhì)優(yōu)劣。大量研究表明：利用浮游植物評價水質(zhì)具有可行性。因此，本文綜述了藻類指示種、密度與生物量以及藻類多樣性與水質(zhì)的關(guān)系，為水質(zhì)監(jiān)測和治理提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：浮游植物；優(yōu)勢種；密度；生物量；多樣性

1 前言

隨著社會經(jīng)濟和城市工業(yè)化的發(fā)展，水生態(tài)系統(tǒng)逐漸遭到破壞，水污染問題日益嚴重。據(jù)調(diào)查，我國湖泊（水庫）富營養(yǎng)化呈發(fā)展趨勢[1-2]。浮游植物在水生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)轉(zhuǎn)換、能量流動、信息傳遞等生態(tài)過程中扮演著重要角色[3]。由于浮游植物的生命周期短、易受環(huán)境影響，其群落種類組成與SD、pH、總氮等環(huán)境因子相關(guān)，且種類組成和數(shù)量最終都會影響湖泊（水庫）生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能[4-5]，因此，不少種類可作為水環(huán)境污染和水體富營養(yǎng)化的指示生物[3]。

國內(nèi)通過對浮游植物與水質(zhì)進行調(diào)查來綜合評價水質(zhì)情況的學者甚多。呂光俊等人對華東地區(qū)四座不同類型的水庫進行了浮游植物群落結(jié)構(gòu)和多樣性的調(diào)查，王雨、林茂等人對海南西部近岸浮游植物進行了周年調(diào)查。他們認為：浮游植物的群落結(jié)構(gòu)與水環(huán)境密切相關(guān)。藻類能響應各種環(huán)境變化，如溫度、營養(yǎng)鹽、氮磷比等，這些因素能改變藻類的群落結(jié)構(gòu)。大量的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)會引起藻類或其他浮游生物迅速并大量繁殖，使得水體溶解氧下降。據(jù)調(diào)查，引起湖泊水體富營養(yǎng)化的優(yōu)勢藻類大多為藍藻門，如顫藻屬、微囊藻屬等。這些藻類向水體釋放藻毒素，從而威脅其他生物生存并使藻類多樣性單一，最終導致水體惡化[6]。浮游植物作為水生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)者，其群落結(jié)構(gòu)、現(xiàn)存量及多樣性能準確反映水體的污染程度[7]。因此，利用浮游植物監(jiān)測水庫水體環(huán)境具極大的可行性。

2 評價水質(zhì)的常用指標

2.1 指示種與水質(zhì)

浮游植物作為水生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)者，在維持水生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定中扮演重要角色。浮游植物對水環(huán)境變化較為敏感。當水體未受污染，浮游植物呈自然分布[8]；當水體受到污染，浮游植物中的清潔種類逐漸減少，甚至消退，而耐污種類成為優(yōu)勢種。因此，調(diào)查某水體的優(yōu)勢種類，在一定程度上可指示出水環(huán)境的改變及水體的營養(yǎng)狀況。

研究表明：不同營養(yǎng)狀態(tài)的水體中常見的優(yōu)勢種類也不同。貧營養(yǎng)型湖泊的浮游植物以金藻為主，貧-中營養(yǎng)型以隱藻為主，中營養(yǎng)型以硅藻為主，富營養(yǎng)型湖泊以綠藻、藍藻為主[9]。劉偉[10]比較了富營養(yǎng)化水體與貧營養(yǎng)水體中的主要藻類，如魚腥藻屬、束絲藻屬等主要存在于富營養(yǎng)化的水體；而角星鼓藻屬、平板藻屬等則主要存在于貧營養(yǎng)的水體。

2.2 浮游植物現(xiàn)存量與水質(zhì)

浮游植物現(xiàn)存量一般包括密度和生物量。通常，浮游植物密度與生物量呈一致性，但有時因為某些污染物較突出使得某種藻類體積較大，而使浮游植物生物量大于密度。浮游植物現(xiàn)存量是反映水體富營養(yǎng)化的重要指標之一[11]，它受營養(yǎng)鹽、光照、溫度等多種因素的影響。有研究指出[12]：藍藻作為耐污強的種類，其細胞密度越大，代表該水體富營養(yǎng)化越嚴重。

浮游植物現(xiàn)存量能反映該水體何種浮游植物占優(yōu)勢，而不同門類優(yōu)勢又代表不同的環(huán)境特征。對水體中藻類密度和生物量的測定能夠準確地掌握當前水質(zhì)狀況以及水中污染物的濃度，其中氮、磷是水體藻類生長的主要限制因素。因此，在進行水質(zhì)評價時，常把浮游植物現(xiàn)存量作為一項重要內(nèi)容。

2.3 浮游植物多樣性與水質(zhì)

浮游植物多樣性可反映水質(zhì)優(yōu)劣。浮游植物多樣性指數(shù)越高，表明群落結(jié)構(gòu)越復雜，穩(wěn)定性越高，抗干擾性越強。當水體受到污染時，清潔種類死亡或消退，使得水體中浮游植物多樣性降低，這會影響水生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，甚至影響其功能。因此，研究浮游植物多樣性是水質(zhì)評價的重要內(nèi)容。在研究浮游植物多樣性時，大多研究者常將Shannon-Weaver指數(shù)與均勻度指數(shù)相結(jié)合來分析某水體水質(zhì)情況。H（豐度）值越大，說明水質(zhì)越清潔[13]；J（均勻度）值越小，說明水體受到的污染程度越嚴重。目前利用浮游植物多樣性來研究水質(zhì)已較為普遍。朱文菊[13]利用Shannon-Weaver指數(shù)對滴水湖進行水質(zhì)評價，得出滴水湖各季節(jié)H值均介于3.53與4.14之間，浮游植物多樣性較高，其水質(zhì)無污染或輕度污染。陳美香[11]將Shannon-Weaver指數(shù)與均勻度指數(shù)相結(jié)合，綜合評價貴州省紅楓湖水庫的多樣性，研究發(fā)現(xiàn)各采樣點H值均小于1，e的平均值為0.058，因此，判斷其水質(zhì)為富營養(yǎng)到重富營養(yǎng)的狀態(tài)。

3 展望

本文綜述了利用浮游植物群落結(jié)構(gòu)評價水質(zhì)的方法，指示種、密度與生物量、多樣性都可反映水體水質(zhì)優(yōu)劣。但在研究水質(zhì)時，除了生物學評價法，還可利用非生物評價法，如單因子評價法和綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法。研究者常將生物學評價法與非生物評價法相結(jié)合，多角度地調(diào)查水體情況。因此，在調(diào)查某水體水質(zhì)情況前，需綜合考慮，選擇合適方法來評價水質(zhì)。

參考文獻：

[1]馬經(jīng)安，李紅清.淺談國內(nèi)外江河湖庫水體富營養(yǎng)化狀況[J].長江流域資源與環(huán)境，2002，11（6）：575-578.

[2]孟紅明，張振克.我國主要水庫富營養(yǎng)化現(xiàn)狀評價[J].河南師范大學學報，2007，35（2）：133-137.

[3]楊亮杰，呂光漢，竺俊全，徐鎮(zhèn)，金春華.橫山水庫浮游動物群落結(jié)構(gòu)特征及水質(zhì)評價[J].水生生物學報，2014，（4）：720-727.

[4]賀蓉，蔣禮，鄭曙明，周艷玲，鄒沈娟，丁山.三峽庫區(qū)龍灘河水域牧場浮游植物群落結(jié)構(gòu)及水質(zhì)評價[J].水生態(tài)學雜志，2016，37（4）：30-35.

[5]顧笑迎，由文輝.蘇州河浮游植物群落結(jié)構(gòu)與水質(zhì)評價[J].海洋湖沼通報，2008，（1）：66-73.

[6]韓志國，武寶玕，鄭解生，謝隆初.淡水水體中的藍藻毒素研究進展[J].2001，22（3）：129-135.

[7]張丹. 不同水質(zhì)類別城市河道浮游生物群落結(jié)構(gòu)分析及其多樣性的研究[D]. 華東師范大學，2011.

[8]陳家長，胡庚東，等.太湖蠡湖浮游植物群落特征及其對水質(zhì)的評價[J].長江流域資源與環(huán)境，2010，19（1）：30-36.

[9]順龍，陳家長，胡庚東，等. 太湖蠡湖浮游植物群落特征及其對水質(zhì)的評價[J]. 長江流域資源與環(huán)境，2010，19（1）：30.

[10]劉偉，劉學良，何國富，等. 藻類在城市污水監(jiān)測中的應用[J] . 科技創(chuàng)業(yè)月刊，2008，（4）：142.

[11]陳美香，龍勝興，支崇遠.貴州省紅楓湖水庫水體富營養(yǎng)化與浮游植物多樣性研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2011，39（24）：14782-14785.

[12]王朝輝，林秋奇，胡韌，等.廣東省水庫的藍藻污染狀況與水質(zhì)評價[J].熱帶亞熱帶植物學報，2004，12（2）：117-123.

[13]朱為菊，王全喜.滴水湖浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征及對其水質(zhì)評價[J].上海師范大學學報，2011，40（4）：405-410.

基金項目：

大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目（X201631）