一處 平裂藻水華及其生境調查

石來元，崔文連，張曉紅，伍鵬堅，王艷玲*

（1.山東省青島生態環境監測中心，山東 青島 266003；2.中國海洋大學，山東 青 島 266003）

河流湖庫富營養化是全球共同面臨的水環境問題，富營養化引發的藍藻水華嚴重威脅了水體生態系統和飲用水源地水質。近幾十年來，我國藍藻水華發生頻次及持續時間呈增長趨勢。平裂藻（Merismopedia sp.）屬于藍藻門色球藻目平裂藻科，在貧營養性湖泊和富營養水庫中均有分布[1]。平裂藻引起水華的報道，國外主要有1979年11月印度邁索爾市某水體發生的銀灰平裂藻水華和點狀平裂藻水華[2-3]；國內主要有2011年8月鄱陽湖旋折平裂 藻水華[4]，2015年廈門海滄區的平裂藻水華[5]。目前對平裂藻水華中浮游植物群落特征及 其環境條件的研究較少。本文以發生于青島某河段的平裂藻水華為目標，分析了水華浮游植物群落特征以及理化條件，以期為平裂藻水華研究提供基礎資料。

1 研究區域與樣品處理

1.1 研究區域

變色水域在青島某小型支流河段匯入主河道處，在匯入口處設有攔水壩。變色河段長約300 m，寬20 m，河水處于緩流狀態，水體呈紅色，無異味。在紅色河段內設置采樣點，在其上游500 m水色正常處設置對照點。

1.2 樣品采集與分析

依據相關文獻[6]采集浮游植物樣品，用1.5%（v/v）魯哥氏液固定樣品，同時采集活體標本。帶至實驗室后，使用奧林巴斯倒置顯微鏡（IX53型號，10×40倍）對樣品進行種類鑒定和計數。依據相關文獻[7-8]采集水樣并測定水溫、pH值、溶解氧、化學需氧量、總氮、總磷水質指標。

1.3 數據處理

利用香農-威納指數（H′）計算浮游植物群落的多樣性指數，按照文獻[9]中對H′的水體污染程度評價分級：H′＞3，清潔；2＜H′≤3，輕污染；1＜H′≤2，中污染；0＜H′≤1，重污染；H′=0，嚴重污染。

2 結果與討論

2.1 水華藻種鑒定和細胞豐度

水華樣品中，共鑒定出5門7種浮游植物，總細胞豐度為8.98×109個/L，其中平裂藻細胞豐度最高（8.95×109個/L），占到了總細胞豐度的99.72%。對照樣品中，共鑒定出5門17種浮游植物，總細胞豐度為2.1×106個/L，其中平裂藻豐度為3.0×104個/L，僅占總細胞豐度的1.43%。總細胞和平裂藻細胞豐度遠小于水華樣品。對照樣品中隱藻門細胞豐度最大，為1.01×106個/L，占比48.21%；其次為硅藻門，其細胞豐度為7.09×105個/L，占比33.74%。其中優勢藻由32或64個細胞排列組成平板狀群體，群體膠被薄而透明，每一群體里細胞排列較松散，細胞形狀為球形、半球形，直徑為4.0～5.0 μm，細胞原生質體均勻，呈藍綠色，依據文獻[10]鑒定該藻種為平裂藻。香農-威納指數（H′）為0.03，對照樣品H′為2.93。依據文獻[9]，水華點處于“重污染”水平，對照點處于“輕污染”水平。

2.2 水質指標檢測結果

水質檢測結果顯示：對照點現場水溫12.4 ℃，水華現場水溫12.5 ℃。對照、水華水樣中的pH分別為8.18和7.85，說明兩處水體均呈弱堿性，水華點較對照點低；對照水樣中溶解氧濃度為7.94 mg/L，而水華水樣中的溶解氧低一些，為6.45 mg/L；對照水樣中的化學需氧量濃度為52 mg/L，總氮質量濃度為2.78 mg/L，總磷質量濃度為0.18 mg/L，而水華水樣中這三項指標均偏高，分別超過對照水樣中三者1.3倍、5.5倍和13.8倍。水華區域位于城市郊區河道，周邊農村居民生活污水、農業面源污染的輸入使水體氮磷質量濃度較高，高濃度的氮磷為平裂藻的生長提供了充足的營養，導致水華暴發。

2.3 本次水華特點及與以往報道比較

本文中平裂藻一般由32～64個細胞較松散排列組成群體，且細胞群體小，肉眼不可見；而旋折平裂藻由560個以上細胞組成邊長300 μm以上的大群體，目力可見，而且由于群體面積較大，導致藻體邊緣常伴有卷折[4]。

鄱陽湖旋折平裂藻水華時細胞豐度為3.2×105～3.6×105個/L[4]，本次水華平裂藻細胞豐度為8.95×109個/L，遠高于前者。同時本次水華伴有水色變紅。2015年在廈門市某排洪渠發生平裂藻水華時[5]，藻細胞豐度為6×108個/L，與本次水華的平裂藻細胞豐度相近，廈門水華水體也出現了發紅現象，與本次水華水體變紅現象一致（表1）。至于水體變紅的發生機制還有待進一步研究。

表1 本次平裂藻水華與文獻中水華現象的比較

2.4 平裂藻水華成因分析

溫度是影響浮游植物代謝速率的重要因素，對浮游植物的生長及繁殖具有非常重要的影響。研究表明[11]，平裂藻最適生長溫度為：18 ℃＜最適值＜35 ℃。鄱陽湖平裂藻水華時水溫為20.31～32.10 ℃[4]。本文平裂藻水華的水溫為12.5 ℃，在如此低溫的環境下平裂藻能形成水華，可見溫度并不是平裂藻水華爆發的關鍵因素。討論溫度對平裂藻生長影響時一定要在特定的營養鹽濃度基礎上[11]，將平裂藻置于低溫低氮磷（18℃，TP濃度范圍為0.1～1.0 mg/L，TN 濃度范圍1.0～10.0 mg/L）條件下，藻類均停止生長；將平裂藻置于低溫（18 ℃）但高氮磷濃度（磷質量濃度1.5 mg/L，氮質量濃度15 mg/L）條件下平裂藻最高藻類密度甚至高于同等氮磷條件下高溫組（25 ℃和35 ℃）。由此可見低溫條件下，氮磷濃度水平是決定平裂藻生長狀態的關鍵因素。本次水華磷質量濃度為2.66 m/L，氮質量濃度為18 mg/L，氮磷濃度均高于以上研究中的濃度水平，可以推斷本次水華能夠在低溫環境下發生，高氮磷濃度起到了決定性的作用。

3 結論

（1）水華水樣中浮游植物總細胞豐度為8.98×109個/L，其中藍藻門平裂藻的細胞豐度占總豐度的99.72%，而對照樣品中細胞豐度為2.10×106個/L，其中平裂藻細胞豐度占總豐度的1.43%。可以斷定是由于平裂藻的繁殖導致了水華的發生。

（2）水華樣品中，浮游植物香農-威納指數為0.03，表明水體處于“重污染”水平，對照水樣中，浮游植物香農-威納指數為2.93，處于“輕污染”水平。

（3）本次平裂藻水華呈現了低水溫的特點，高氮磷濃度起到了決定性的作用。