貼沙河秋季水華期浮游植物群落結(jié)構(gòu)分析

林啟存，沈小紅，張曉紅，戴瑜來，戴楊鑫，馮曉宇

(1．杭州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，浙江杭州 310024;2．杭州市市區(qū)河道監(jiān)管中心，浙江杭州 310006)

水體富營養(yǎng)化是目前世界各國所面臨的重大環(huán)境問題，水體富營養(yǎng)化帶來的一個(gè)突出的問題是藍(lán)藻水華的暴發(fā)［1］。大規(guī)模的藍(lán)藻水華不僅直接降低了水資源利用效能，還可通過產(chǎn)生毒素、死亡分解時(shí)使水體缺氧和破壞正常的食物網(wǎng)威脅到飲用水安全、公眾健康和景觀，造成更嚴(yán)重的生態(tài)破壞和巨大的經(jīng)濟(jì)損失［2］。

貼沙河舊稱城河，為杭州市清泰門自來水廠的備用水源河道。該河于2014年9月初在金衙莊天橋至鳳起路大橋段水面上發(fā)生大面積水華，部分河段將水面完全覆蓋，位于流動性差的死角出現(xiàn)腥臭味，此種現(xiàn)象往年極少出現(xiàn)。為了解貼沙河水華期間浮游植物的群落結(jié)構(gòu)組成及優(yōu)勢種類，對水華發(fā)生嚴(yán)重的江段進(jìn)行了浮游植物樣品采集和分析。

1 研究方法

2014年9月8日進(jìn)行了野外樣品采集，采樣點(diǎn)位于貼沙河水華發(fā)生地金衙莊天橋至鳳起路橋段。水溫采用溫度計(jì)現(xiàn)場測定，溶解氧采用電化學(xué)探頭法測定，透明度采用薩氏盤法測定，葉綠素a主要依據(jù)《水和廢水監(jiān)測分析方法》(第四版)中葉綠素a的測定方法測定，總磷采用鉬酸銨分光光度法(GB/T 11893-1989)測定，總氮采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法(GB/T 11894-1989)測定。

浮游植物定性樣品采用25號浮游生物網(wǎng)，在水下0．5 m處做“∞”形反復(fù)拖曳3～5 min，收集到的浮游植物裝入貼有標(biāo)簽的100 ml標(biāo)本瓶中，并現(xiàn)場用5%福爾馬林固定樣本，帶回分析。定量樣品采用1 L采水器采集表、中、底3個(gè)水層水樣，充分混合后，取水樣1 L，加15 ml魯哥氏液固定，帶回實(shí)驗(yàn)室經(jīng)分液漏斗靜止后分析。

浮游植物鏡檢采用OLYMPUS CX3系統(tǒng)生物顯微鏡，定性樣品分類主要參照胡鴻鈞等［3］的分類方法將浮游植物鑒定到種或?qū)佟６繕悠穾Щ貙?shí)驗(yàn)室靜置48 h后，濃縮30 ml，以浮游生物計(jì)數(shù)框?qū)ζ溆?jì)數(shù)，根據(jù)濃縮倍數(shù)計(jì)算藻細(xì)胞密度。浮游植物多樣性指數(shù)采用Shannon-Wiener公式［4］計(jì)算式中，s為物種數(shù)，N為同一樣品中的個(gè)體總數(shù)，Ni為第i種的個(gè)體數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2．1 水體理化參數(shù)分析 對貼沙河3個(gè)監(jiān)測點(diǎn)(金衙莊、慶春立交橋北、鳳起立交橋南)進(jìn)行水體現(xiàn)場及實(shí)驗(yàn)室理化指標(biāo)監(jiān)測，其結(jié)果見表1。水溫為26．1～27．4℃，水體溫度較適于藍(lán)藻快速生長繁殖條件;水體總氮、總磷分別為2．02～2．98、0．06 ～0．11 mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了國際公認(rèn)的發(fā)生富營養(yǎng)化和水華的臨界值(TN=0．2 mg/L、TP=0．02 mg/L);透明度反映水體的澄清程度，水體透明度為0．05～0．81 m，說明不同監(jiān)測點(diǎn)間存在較大的差異，為藻類密度分布不同所致;溶解氧為5．50～12．80 mg/L，說明水體溶解氧含量整體較高且分布不均勻，這與藻類生長繁殖活躍釋放大量氧氣及其藻類密度分布有關(guān)。

表1 水樣理化指標(biāo)監(jiān)測結(jié)果

2．2 浮游植物群落組成 貼沙河浮游植物鑒定中，共發(fā)現(xiàn)浮游植物5門39種，詳細(xì)種類構(gòu)成見表2，其中藍(lán)藻門10種，占調(diào)查種類數(shù)的25．64%;綠藻門17種，占調(diào)查種類數(shù)的43．59%;硅藻門9種，占調(diào)查種類數(shù)的23．07%。藍(lán)藻門和綠藻門占調(diào)查總種類數(shù)的69．23%，是構(gòu)成貼沙河浮游植物的主要組成類群，其他種類占其比例較小。各屬中，柵藻屬發(fā)現(xiàn)有5種，種類最豐富，其次為平裂藻屬、橋彎藻屬、針桿藻屬，各有3種。

表2 貼沙河浮游植物種類組成

2．3 浮游植物豐度與優(yōu)勢類群 該次調(diào)查發(fā)現(xiàn)浮游植物細(xì)胞密度范圍為9．23 ×106～384 ×106ind．/L，平均值為135．18×106ind．/L，大大超過2009年該區(qū)段浮游植物調(diào)查密度0．43 ×106ind．/L［5］。在浮游植物中，以藍(lán)藻門細(xì)胞密度平均值最高，為125．14×106ind．/L，占浮游植物密度平均值的92．58%，其次為綠藻門和硅藻門，分別為5．37 ×106和4．50×106ind．/L，占浮游植物密度平均值的3．97%和3．33%，裸藻等其他藻類細(xì)胞密度較小，未超過浮游植物細(xì)胞密度的2%。各浮游植物種類中，以銅綠微囊藻細(xì)胞密度最高，為124．84×106ind．/L，為水華期間的優(yōu)勢種類，其余種類細(xì)胞密度均較小。

2．4 浮游植物生物量、多樣性分析及評價(jià) 葉綠素a是反映浮游植物生物量的一個(gè)重要指標(biāo)。水華期間貼沙河水體葉綠素 a為15．3 ～855．0 μg/L，平均值為 296．9 μg/L，說明水體浮游植物生物量很大，且存在較大的分布不均勻性。依據(jù)況琪軍等［6］的營養(yǎng)類型評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，葉綠素a含量在50～500 μg/L間為富營養(yǎng)類型，浮游植物細(xì)胞密度 ≥108ind．/L為極富營養(yǎng)類型;以詹玉濤等［7］的浮游植物分布特征方法評價(jià)，藍(lán)藻門占70%以上，裸藻門、硅藻門的直鏈藻及橋穹藻、綠藻門的小球藻等耐污種類大量出現(xiàn)，水體為多污帶。

種類多樣性指數(shù)是常用的水質(zhì)評價(jià)指標(biāo)，主要依據(jù)藻類細(xì)胞密度和種群結(jié)構(gòu)的變化評價(jià)水體的污染程度，通常情況下指數(shù)值越大，水質(zhì)越凈［8］。貼沙河3個(gè)監(jiān)測點(diǎn)Shannon-Wiener指數(shù)范圍為0．53 ～1．77，平均值為1．20。依據(jù)沈韞芬等［9］的評價(jià)方法，多樣性指數(shù)在1～2間為中度污染。

2．5 貼沙河水華發(fā)生原因分析 貼沙河位于杭州主城區(qū)，夏秋季溫度高、光照強(qiáng)，為藍(lán)藻等喜溫性生物提供有利的生長環(huán)境，光照和溫度是影響藍(lán)藻生命活動的重要因子。

貼沙河兩岸雖已全部實(shí)施截污納管，沿岸點(diǎn)源污染得到控制，但面源污染仍廣泛，如部分沿岸居民、商販為貪圖方便在就近河道洗刷、洗滌及游泳愛好者在貼沙河游泳等產(chǎn)生的生活污水;河岸兩邊綠化因季節(jié)性衰亡產(chǎn)生大量殘枝、枯葉或花瓣落入水中而滲出的營養(yǎng)鹽;貼沙河水華段多年未進(jìn)行清淤，底泥中沉積了一定量有機(jī)質(zhì)，并不斷將營養(yǎng)鹽輸送到上覆水中。另外，貼沙河配水水源——錢塘江，因8月大潮影響，大大減少了配水量，同時(shí)停止配水時(shí)間較長，使貼沙河水體流動性變差，嚴(yán)重削弱了配水措施對水體污染物及營養(yǎng)鹽的稀釋作用，同時(shí)配水時(shí)常攜帶高營養(yǎng)鹽輸入，提高了貼沙河的氮磷營養(yǎng)鹽濃度。這些因素都為貼沙河浮游植物的發(fā)展提供營養(yǎng)源，利于藍(lán)藻等的生長繁殖。

貼沙河水深3～5 m，沉水植物很少，且兩岸均建成硬化駁岸，缺乏挺水植物帶，這使水生生物多樣性受到制約，也破壞了魚類、兩棲類等水生動物的產(chǎn)卵場地。加上市民沿河垂釣、捕撈魚類現(xiàn)象非常嚴(yán)重，不僅天然大魚很難見到，而且人工放流的一些濾食性魚類，因垂釣過度而失去對浮游生物的生態(tài)平衡作用。

貼沙河建有慶春橋、鳳起橋兩座跨河拱橋，由于橋洞過水面積較小，河水遇到橋墩阻擋流速變緩，易造成河水藍(lán)藻及營養(yǎng)物質(zhì)不能有效循環(huán)更替，產(chǎn)生污染富集現(xiàn)象，加速了藍(lán)藻的生長和在橋前的停留時(shí)間，如遇風(fēng)力的推動容易在下風(fēng)口聚集成堆形成水華。因此，水動力作用、風(fēng)力作用與藍(lán)藻水華發(fā)生也是密切相關(guān)的［9-10］。

3 結(jié)語

針對2014年9月上旬貼沙河金衙莊至鳳起橋段發(fā)生的水華，對其水質(zhì)及水體浮游植物群落進(jìn)行了調(diào)查，并對引起水華的原因進(jìn)行了分析。結(jié)果顯示，水華期間貼沙河水體質(zhì)量相對較差，富營養(yǎng)化程度高，浮游植物種類少、生物量大，共發(fā)現(xiàn)浮游植物5門39種，其中綠藻門、藍(lán)藻門和硅藻門種類分別為17、10和9種，各占總種類數(shù)的43．59%、25．64%、23．07%;浮游植物細(xì)胞密度在9．23 ×106～384 ×106ind．/L，平均為135．18×106ind．/L，以藍(lán)藻門的細(xì)胞密度最大，占總監(jiān)測密度的92．58%，其優(yōu)勢種為銅綠微囊藻。浮游植物葉綠素a 含量為296．9 μg/L，Shannon-Wiener多樣性指數(shù)1．20，顯示貼沙河浮游植物生物量較大，多樣性狀況較差，為中度污染至重污染類型。貼沙河發(fā)生水華的原因:夏末秋初光照強(qiáng)、水溫高，河道配水量少、流動性差，底泥、枯枝落葉腐爛釋放營養(yǎng)鹽及配水?dāng)y帶高營養(yǎng)鹽注入影響，人為因素對水生態(tài)環(huán)境的破壞等。

貼沙河水生態(tài)環(huán)境仍需改善，應(yīng)加大河道引配水管理，維持貼沙河合理的生態(tài)流量，激活水體的生態(tài)凈化潛能，緩解橋梁附近“滯留區(qū)”對水環(huán)境的影響;建立沉水、浮水或挺水植物區(qū)，避免藻類成為水華發(fā)生區(qū)域水體營養(yǎng)鹽的主要響應(yīng)因子;持續(xù)構(gòu)建濾食性、雜食性魚類種群，并加強(qiáng)垂釣、偷捕行為監(jiān)管，減少人為因素的干擾。

［1］王揚(yáng)才，陸開宏．藍(lán)藻水華的危害及治理動態(tài)［J］．水產(chǎn)學(xué)雜志，2014，17(1):90-94．

［2］馬健榮，鄧建明，秦伯強(qiáng)，等．湖泊藍(lán)藻水華發(fā)生機(jī)理研究進(jìn)展及展望［J］．生態(tài)學(xué)報(bào)，2013，33(10):3020-3030．

［3］胡鴻鈞，魏印心．中國淡水藻類:系統(tǒng)、分類及生態(tài)［M］．北京:科學(xué)出版社，2006．

［4］SHANNON C E，WEAVER W．The mathematical theory of communication［M］．Urbana:University of Illinois Press，1949:23-146．

［5］林啟存，徐玉裕，許寶青，等．貼沙河浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征［J］．安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40(27):13526-13528，13542．

［6］況琪軍，馬沛明，胡征宇，等．湖泊富營養(yǎng)化的藻類生物學(xué)評價(jià)與治理研究進(jìn)展［J］．安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2005，5(2):87-91．

［7］詹玉濤，楊昌述，范正年．釜溪河浮游植物分布及其與水質(zhì)污染的相關(guān)性研究［J］．中國環(huán)境科學(xué)，1991，11(1):29-33．

［8］張乃群，杜敏華，龐振凌，等．南水北調(diào)中線水源區(qū)浮游植物與水質(zhì)評價(jià)［J］．植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2006，30(4):650-654．

［9］沈韞芬，章宗涉，顧曼如，等．微型生物監(jiān)測新技術(shù)［M］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，1990．

［10］吳曉輝，李其軍．水動力條件對藻類影響的研究進(jìn)展［J］．生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2010，19(7):1732-1738．

［11］孔繁翔，高光．大型淺水富營養(yǎng)化湖泊中藍(lán)藻水華形成機(jī)理的思考［J］．生態(tài)學(xué)報(bào)，2005，25(3):589-595．