一處 平裂藻水華及其生境調(diào)查

石來(lái)元，崔文連，張曉紅，伍鵬堅(jiān)，王艷玲*

（1.山東省青島生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，山東 青島 266003；2.中國(guó)海洋大學(xué)，山東 青 島 266003）

河流湖庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化是全球共同面臨的水環(huán)境問(wèn)題，富營(yíng)養(yǎng)化引發(fā)的藍(lán)藻水華嚴(yán)重威脅了水體生態(tài)系統(tǒng)和飲用水源地水質(zhì)。近幾十年來(lái)，我國(guó)藍(lán)藻水華發(fā)生頻次及持續(xù)時(shí)間呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。平裂藻（Merismopedia sp.）屬于藍(lán)藻門色球藻目平裂藻科，在貧營(yíng)養(yǎng)性湖泊和富營(yíng)養(yǎng)水庫(kù)中均有分布[1]。平裂藻引起水華的報(bào)道，國(guó)外主要有1979年11月印度邁索爾市某水體發(fā)生的銀灰平裂藻水華和點(diǎn)狀平裂藻水華[2-3]；國(guó)內(nèi)主要有2011年8月鄱陽(yáng)湖旋折平裂 藻水華[4]，2015年廈門海滄區(qū)的平裂藻水華[5]。目前對(duì)平裂藻水華中浮游植物群落特征及 其環(huán)境條件的研究較少。本文以發(fā)生于青島某河段的平裂藻水華為目標(biāo)，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(chǔ)資料。

1 研究區(qū)域與樣品處理

1.1 研究區(qū)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(shè)有攔水壩。變色河段長(zhǎng)約300 m，寬20 m，河水處于緩流狀態(tài)，水體呈紅色，無(wú)異味。在紅色河段內(nèi)設(shè)置采樣點(diǎn)，在其上游500 m水色正常處設(shè)置對(duì)照點(diǎn)。

1.2 樣品采集與分析

依據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)[6]采集浮游植物樣品，用1.5%（v/v）魯哥氏液固定樣品，同時(shí)采集活體標(biāo)本。帶至實(shí)驗(yàn)室后，使用奧林巴斯倒置顯微鏡（IX53型號(hào)，10×40倍）對(duì)樣品進(jìn)行種類鑒定和計(jì)數(shù)。依據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)[7-8]采集水樣并測(cè)定水溫、pH值、溶解氧、化學(xué)需氧量、總氮、總磷水質(zhì)指標(biāo)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用香農(nóng)-威納指數(shù)（H′）計(jì)算浮游植物群落的多樣性指數(shù)，按照文獻(xiàn)[9]中對(duì)H′的水體污染程度評(píng)價(jià)分級(jí)：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(yán)重污染。

2 結(jié)果與討論

2.1 水華藻種鑒定和細(xì)胞豐度

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

2.2 水質(zhì)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果顯示：對(duì)照點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)水溫12.4 ℃，水華現(xiàn)場(chǎng)水溫12.5 ℃。對(duì)照、水華水樣中的pH分別為8.18和7.85，說(shuō)明兩處水體均呈弱堿性，水華點(diǎn)較對(duì)照點(diǎn)低；對(duì)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(duì)照水樣中的化學(xué)需氧量濃度為52 mg/L，總氮質(zhì)量濃度為2.78 mg/L，總磷質(zhì)量濃度為0.18 mg/L，而水華水樣中這三項(xiàng)指標(biāo)均偏高，分別超過(guò)對(duì)照水樣中三者1.3倍、5.5倍和13.8倍。水華區(qū)域位于城市郊區(qū)河道，周邊農(nóng)村居民生活污水、農(nóng)業(yè)面源污染的輸入使水體氮磷質(zhì)量濃度較高，高濃度的氮磷為平裂藻的生長(zhǎng)提供了充足的營(yíng)養(yǎng)，導(dǎo)致水華暴發(fā)。

2.3 本次水華特點(diǎn)及與以往報(bào)道比較

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

鄱陽(yáng)湖旋折平裂藻水華時(shí)細(xì)胞豐度為3.2×105～3.6×105個(gè)/L[4]，本次水華平裂藻細(xì)胞豐度為8.95×109個(gè)/L，遠(yuǎn)高于前者。同時(shí)本次水華伴有水色變紅。2015年在廈門市某排洪渠發(fā)生平裂藻水華時(shí)[5]，藻細(xì)胞豐度為6×108個(gè)/L，與本次水華的平裂藻細(xì)胞豐度相近，廈門水華水體也出現(xiàn)了發(fā)紅現(xiàn)象，與本次水華水體變紅現(xiàn)象一致（表1）。至于水體變紅的發(fā)生機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。

表1 本次平裂藻水華與文獻(xiàn)中水華現(xiàn)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(duì)浮游植物的生長(zhǎng)及繁殖具有非常重要的影響。研究表明[11]，平裂藻最適生長(zhǎng)溫度為：18 ℃＜最適值＜35 ℃。鄱陽(yáng)湖平裂藻水華時(shí)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(huán)境下平裂藻能形成水華，可見溫度并不是平裂藻水華爆發(fā)的關(guān)鍵因素。討論溫度對(duì)平裂藻生長(zhǎng)影響時(shí)一定要在特定的營(yíng)養(yǎng)鹽濃度基礎(chǔ)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(zhǎng)；將平裂藻置于低溫（18 ℃）但高氮磷濃度（磷質(zhì)量濃度1.5 mg/L，氮質(zhì)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(zhǎng)狀態(tài)的關(guān)鍵因素。本次水華磷質(zhì)量濃度為2.66 m/L，氮質(zhì)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(huán)境下發(fā)生，高氮磷濃度起到了決定性的作用。

3 結(jié)論

（1）水華水樣中浮游植物總細(xì)胞豐度為8.98×109個(gè)/L，其中藍(lán)藻門平裂藻的細(xì)胞豐度占總豐度的99.72%，而對(duì)照樣品中細(xì)胞豐度為2.10×106個(gè)/L，其中平裂藻細(xì)胞豐度占總豐度的1.43%?？梢詳喽ㄊ怯捎谄搅言宓姆敝硨?dǎo)致了水華的發(fā)生。

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

（3）本次平裂藻水華呈現(xiàn)了低水溫的特點(diǎn)，高氮磷濃度起到了決定性的作用。