子牙河楊柳青西合閘段春季浮游植物調(diào)查及水化分析研究

王婧娜，孫成渤*，李建國，趙冬艷，劉 穎，張 萍

[1.天津農(nóng)學(xué)院，國家實驗教學(xué)示范中心水產(chǎn)生態(tài)與養(yǎng)殖重點實驗室，天津300380；2.農(nóng)業(yè)部漁業(yè)環(huán)境及水產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心(天津)，天津 300221]

子牙河楊柳青西合閘段春季浮游植物調(diào)查及水化分析研究

[1.天津農(nóng)學(xué)院，國家實驗教學(xué)示范中心水產(chǎn)生態(tài)與養(yǎng)殖重點實驗室，天津300380；2.農(nóng)業(yè)部漁業(yè)環(huán)境及水產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心(天津)，天津 300221]

2015年5月22日至6月19日對子牙河楊柳青西合閘段2個采樣點進(jìn)行了4次采樣，對采樣點的浮游植物組成、密度、生物量進(jìn)行調(diào)查，對其生物多樣性進(jìn)行評價，并與測定的水化理化參數(shù)相結(jié)合，分析了各采樣點不同時間內(nèi)的水質(zhì)狀況。結(jié)果表明：在子牙河楊柳青西合閘段兩個采樣點共鑒定出浮游植物8門47種；浮游植物的密度范圍在(25.018～322.495)×106cell/L之間，生物量在10.36～4 546.95 mg/L之間；研究區(qū)域的水質(zhì)營養(yǎng)等級情況為超富營養(yǎng)型。

子牙河；浮游生物；水質(zhì)評價

子牙河系海河水系五條重要支流(子牙河、大清河、南運(yùn)河、北運(yùn)河、永定河)之一。建國后，在河北省獻(xiàn)縣以下開挖子牙河，經(jīng)天津市大港區(qū)(今濱海新區(qū))北大港入渤海，以減輕水患。從污染源調(diào)查來看，近20年來，子牙河水系年均降雨量逐年減少，流域地下水超采嚴(yán)重，水位持續(xù)下降；城市污水處理不合理，部分生活污水及經(jīng)城市管網(wǎng)集中的工業(yè)廢水未經(jīng)處理直接排放；重污染工業(yè)企業(yè)集中，工藝技術(shù)水平相對落后，污染較重；偷排偷放問題嚴(yán)重；執(zhí)法手段薄弱。采用生物監(jiān)測對河流健康狀況進(jìn)行評價已經(jīng)成為一種趨勢[1]。

浮游生物是水生生物食物鏈的基礎(chǔ)，由于許多浮游生物對環(huán)境變化反應(yīng)很敏感，因此可作為水質(zhì)的指示生物，在水體水質(zhì)調(diào)查中，浮游生物也常被列為主要研究對象之一[2]。浮游植物是水生態(tài)系統(tǒng)中最重要的初級生產(chǎn)者，對維持水生態(tài)系統(tǒng)的平衡起著非常重要的作用，其生物量的多寡也直接影響水生態(tài)系統(tǒng)中其它水生生物的正常代謝[3]以及水的理化性質(zhì)[4]，同時，水質(zhì)的改變也影響著浮游植物的個體、種群和群落[5-8]。因此，浮游植物的群落結(jié)構(gòu)特征是評價水環(huán)境質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)[9]。本研究于2015年5月22日至6月19日以每周為單位對子牙河流域2個采樣點的浮游植物種類、密度、生物量進(jìn)行調(diào)查，并結(jié)合各項水質(zhì)理化指標(biāo)進(jìn)行分析，為子牙河流域水污染控制與治理、保護(hù)水環(huán)境、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1 采樣點的設(shè)置

通過對子牙河楊柳青西合閘段的實地考察，共設(shè)置了2個采樣點，分別為A點和B點。具體見表1及圖1。

表1 研究區(qū)采樣點位置

1.2 采樣方法

浮游植物水樣的采集分為定性樣品和定量樣品。定性水樣的采集：用25號浮游生物網(wǎng)，在水體表層至0.5 m深處，繞∞形緩慢拖動1～3 min，采集的樣品現(xiàn)場用1.5%魯哥氏液固定；定量樣品的采集：用2.5 L有機(jī)玻璃采水器，取1 L水樣，用1.5%魯哥氏液固定[10]。浮游生物的物種鑒定、計數(shù)和生物量計算可參考相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和文獻(xiàn)[11-12]。

1.3 優(yōu)勢度

優(yōu)勢種的優(yōu)勢度(Y)計算公式[13]為：

Y=fi(ni/N)

式中：Y為優(yōu)勢度，ni為樣品中第i種浮游植物的個體數(shù)，N為樣品中浮游植物總個體數(shù)，fi為第i種浮游植物在各樣點出現(xiàn)的頻率，當(dāng)Y≥0.02時的物種為優(yōu)勢種。

2 結(jié)果與分析

2.1 浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征

2.1.1 浮游植物種類組成

通過對浮游植物樣品的定性分析，共檢測出浮游植物8門47種(包括屬和變種)，其中藍(lán)藻門(Cyanophyta)8個種屬(17.02%)；隱藻門(Cyanophyta)2個種屬(4.26%)；硅藻門(Bacillariophyta)7個種屬(14.88%)；綠藻門(Chlorophyta)24個種屬(51.16%)；黃藻門(Xanthophyta)2個種屬(4.26%)；金藻門(Chrysophyta)1個種屬(2.13%)；裸藻門(Euglenophyta)2個種屬(4.26%)；甲藻門(Pyrrophyta)1個種屬(2.13%)。結(jié)果見表2。

表2 浮游植物種類組成

續(xù)表2

2.1.2 優(yōu)勢種及優(yōu)勢度

隨著時間的推移，子牙河楊柳青西合閘段浮游植物的優(yōu)勢種在不斷變化，根據(jù)公式及Y≥0.02的標(biāo)準(zhǔn)，分別計算不同時間段內(nèi)浮游植物的優(yōu)勢種及其優(yōu)勢度。6月1日優(yōu)勢種有3種，分別為等鞭金藻(Isochrysis)、優(yōu)勢度0.034、出現(xiàn)頻度27.27%，席藻(Phormidium)、優(yōu)勢度0.021、出現(xiàn)頻度33.33%，柵藻(Scenedesmus)、優(yōu)勢度0.075、出現(xiàn)頻度48.15%；6月8日優(yōu)勢種有1種，衣藻(Chlamydomonas)，優(yōu)勢度0.057，出現(xiàn)頻度47.99%；6月15日優(yōu)勢種有2種，分別為卡德藻(Caeteria，0.175)，藍(lán)隱藻(Chroomonas，0.036)，出現(xiàn)頻度分別為83.74%、43.35%；6月19日優(yōu)勢種有2種，一種是隱藻(Cryptomonas，0.024)，另一種是藍(lán)隱藻(Chroomonas，0.045)，出現(xiàn)頻度分別為32.17%、44.60%(表3)。

表3 浮游植物優(yōu)勢種的優(yōu)勢度和出現(xiàn)頻率

2.1.3 浮游植物的細(xì)胞密度及生物量分析

通過對浮游植物樣品的定量分析，采樣區(qū)域范圍內(nèi)浮游植物的細(xì)胞密度在25.018×106～322.495×106cell/L之間變化，生物量在10.36～4546.95 mg/L之間變化，其中A點浮游植物密度在85.280～322.495 cell/L之間變化，生物量在95.69～4546.95 mg/L之間變化，B點浮游植物密度在25.018～247.699 cell/L之間變化，生物量在10.36～705.43 mg/L之間變化；兩個采樣點平均細(xì)胞密度為172.420×106cell/L，平均生物量為782.39 mg/L(表4)。

表4 浮游植物的數(shù)量分布

2.2 水質(zhì)理化指標(biāo)

表5 子牙河水體的理化性質(zhì)

3 討論

3.1 水質(zhì)評價

藻類細(xì)胞密度是水生態(tài)系統(tǒng)功能和水質(zhì)評價的重要參數(shù)之一。利用浮游植物細(xì)胞數(shù)量評價水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)[14]，即細(xì)胞密度在(1～9)×106cell/L時水質(zhì)為寡污-β-中污型，(10～40)×106cell/L時水質(zhì)為β-中污型，(41～80)×106cell/L時水質(zhì)為α-β-中污型，(81～99)×106cell/L時水質(zhì)為α-中污型，≥100×106cell/L時水質(zhì)為ps型。子牙河楊柳青西合閘段浮游植物密度在25.018×106～322.495×106L-1間波動，由此推斷該水體為ps型，即超富營養(yǎng)型水體。

3.2 水質(zhì)指標(biāo)分析

根據(jù)地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB 3838—2002)[15]綜合表5中顯示的調(diào)查結(jié)果，子牙河水質(zhì)總體處于Ⅳ～Ⅴ類水，受到重度污染，該結(jié)果與浮游植物群落結(jié)構(gòu)評價結(jié)果相吻合，表明水質(zhì)理化指標(biāo)與浮游植物之間的關(guān)系密切。其中1#采樣點6月15日總氮、總磷調(diào)查結(jié)果異常高，嚴(yán)重超過水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的限制范圍，可能原因是該采樣點人流動量大，生活垃圾及污水導(dǎo)致該點氮磷嚴(yán)重超標(biāo)。

3.3 浮游植物群落特征與環(huán)境因子的關(guān)系

浮游植物與水質(zhì)的關(guān)系密切，是水環(huán)境的重要指示生物。在所有用于指示水質(zhì)的水生生物種類中，浮游植物的數(shù)量達(dá)到25%，不同類群的浮游植物對水環(huán)境變化的敏感性和適應(yīng)能力各異[16-17]。浮游植物的種類和數(shù)量組成對綜合評價水體的污染性質(zhì)和污染程度提供了理論依據(jù)，并為水體生態(tài)治理提供了支持。

水體富營養(yǎng)化是指氮、磷等植物性營養(yǎng)物大量進(jìn)入河流、海灣等相對封閉、水流緩慢的水體，引起藻類和其它水生植物大量繁殖，導(dǎo)致水體透明度和溶解氧下降、水質(zhì)惡化、其它水生生物大量死亡、水體生態(tài)系統(tǒng)和水功能受到阻礙和破壞等現(xiàn)象的發(fā)生[18]。

本次調(diào)研中，子牙河水質(zhì)指標(biāo)分析氮、磷結(jié)果均較高，且個別值嚴(yán)重超標(biāo)。該段河流為超富營養(yǎng)型水體，屬重度污染，總體評價趨勢與浮游植物的評價趨勢相近。由于自然、社會及市政排水管網(wǎng)雨污水合流等原因，該段沒有上游來水稀釋，同時又無法向下游遷移，導(dǎo)致水質(zhì)污染和有機(jī)污染嚴(yán)重，溶解氧水平低。另外，由于人為排污或降雨等原因，導(dǎo)致有機(jī)污染物和含氮污染物的增加，水體的富營養(yǎng)化嚴(yán)重，使水的pH上升，導(dǎo)致浮游動植物種類減少而數(shù)量增多，可能會為赤潮的發(fā)生提供物質(zhì)基礎(chǔ)，最終導(dǎo)致生物鏈作用薄弱，并形成惡性循環(huán)。

子牙河生態(tài)環(huán)境十分脆弱，水質(zhì)污染嚴(yán)重，建議不適合直接在此河中放養(yǎng)或圍養(yǎng)魚蝦等，但此河水污染物主要來源為生活污水，水質(zhì)較肥，可以抽取此污水稀釋后進(jìn)行污水養(yǎng)魚。

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Surveys and water quality analysis on phytoplankton in springin the Ziya River of Tianjin

WANG Jingna1，SUN Chengbo1*，LI Jianguo1，ZHAO Dongyan1，LIU Ying1，ZHANG Ping2

[1.Key Lab.of Aquatic Ecology and Aquaculture in Tianjin Agricultural College，Tianjin 300380；2.Quality of Fishery Environment and Aquatic Products Supervision and Testing Center(Tianjin)，Ministry of Agriculture，Tianjin 300221]

This paper investigated the composition，density biomass and biological diversity index of phytoplankton in the Ziya River of Tianjin from May 22 to June 19 in 2015，combining with analysis on water physical and chemical indexes in the two sampling sites.The results showed that a total of 47 species which belong to 8 phyla were identified in that river.During the study period，the plankton density varied from 25.018×106cell/L to 322.495×106cell/L，biomass varied from 10.36 mg/L to 4 546.95 mg/L.The water trophic level was extremely eutrophic.

the Ziya River；phytoplankton；water quality evaluation

2016-12-02.

天津市科委科技支撐項目：水產(chǎn)健康養(yǎng)殖關(guān)鍵技術(shù)集成與示范，編號：14ZCDGNC00024.

王婧娜 (1993-)，女，河北省，研究方向：水域生態(tài)學(xué).E-mail:wangjingna@163.com

孫成渤(1957-)，教授，研究方向：水生生物學(xué)和養(yǎng)殖水域生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)技術(shù)的研究.Tel：13602125837，E-mail：sunchengbo2003@sohu.com

Q948.1

A

1006-5601(2017)02-0120-07

王婧娜，孫成渤，李建國，等.子牙河楊柳青西合閘段春季浮游植物調(diào)查及水化分析研究[J].漁業(yè)研究，2017，39(2)：120-126.